CN104929186B - 一种供水管网区块化方法及供水管网区块化系统 - Google Patents
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Abstract
一种供水管网区块化方法及供水管网区块化系统，是将供水主干管或干管与给水支管相互分离，并根据地形，行政区域的特性将复杂的管网系统分成若干个相对独立的区域，实现阶层化区块化供水，将与水池、水泵直接相连的区域设为以实现合理配水为主的一级区块；在一级区内块，划分二级区块；在二级区块内划分三级区块，如果供水管网区块化仅限于改善管网水质，则根据水源水质位置，地形及现有管网的规模将配水系统分为一级区块和二级区块；如果供水管网区块化在改善管网水质的基础上兼有减漏与防漏目的，则将管网分为一级区块、二级区块和三级区块。本发明可以了解供水时进行检修的影响范围，在非常时期便于采取适当的对策，可以预测和控制事故、灾害的影响并及时修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种供水管网。特别是涉及一种供水管网区块化方法及供水管网区块化系统。
背景技术
城市供水管网是城市的“生命线”，是城市基础设施的重要组成部分。随着我国城市化进程的加剧，供水管网的规模不断扩大，构造复杂度也不断提高，导致了供水管网的运行管理存在一系列问题，包括：漏损严重、水质恶化、爆管事故频发、实时监控困难等。为解决这些问题，其中一个重要措施是减少管网结构的复杂度，使管网易于管理。这就需要对供水管网进行合理规划。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种对新建或改扩建管网规划实施的供水管网区块化方法及供水管网区块化系统。
本发明所采用的技术方案是：一种供水管网区块化方法，是将供水主干管或干管与给水支管相互分离，并根据地形，行政区域的特性将复杂的管网系统分成若干个相对独立的区域，实现阶层化区块化供水，将与水池、水泵直接相连的区域设为以实现合理配水为主的一级区块；在一级区内块，划分二级区块；在二级区块内划分三级区块，其中，如果供水管网区块化仅限于改善管网水质，则根据水源水质位置，地形及现有管网的规模将配水系统分为一级区块和二级区块；如果供水管网区块化在改善管网水质的基础上兼有减漏与防漏目的，则将管网分为一级区块、二级区块和三级区块。
各级区块划分时所考虑的因素：
1)一级区块，人口规模为数万到几十万人，需考虑：
(1)水源、净水厂的范围是否满足数万到几十万人的用量，以及水质是不达标；
(2)配水厂的位置及容量；
(3)一级区块的给水能力及将来的需水量；
(4)行政区域范围，由自来水公司自行划定，需要满足区域成片相连接，不存在隔断，便于管理；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，能够打开连通处的阀门进行紧急供水；
2)二级区块，人口规模为1万到数万人，需考虑：
(1)铁路、河流、土地利用以及地形条件，要满足二级区块地形相同或者地势高程起伏不大，相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)各区域的输水干管口径是否适当，管道输水能力符合区域内用水需求，管径要大于区域内用水需求，预留出规划发展空间，符合经济流速范围内；
(3)区内人口规模及管网长度等是否适当；
(4)减压阀、压力计、流量计、水质监测仪器的功能是否能够发挥作用；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，可打开连通处的阀门进行紧急供水；
3)三级区块，人口规模为1千到数千人，需考虑：
(1)地形条件、道路间隔，要满足相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)街区及水费查收营业所服务范围是否适用；
(3)区块内人口规模是否为1000～5000人，管网长度是否为10～30km，区块面积是否为1km2～数km2；
(4)管网末梢是否存在滞留区；
(5)压力计、流量计位置及相邻区块连通管是否合理；
4)区域边界的划定
分区边界应考虑的主要因素是：地面标高；地形；用户用水类型；现有水厂的供水能力；水压分界线；
进水接入点均采用安装双向电磁流量计，所述的进水接入点为单点进水或两点进水，为保证在养护维修时不中断供水，打开同等级区域之间连接管道的阀门。
在二级区块和三级区块内的流量计表前直管段的长度大于10倍的管道直径，流量计表后直管段的长度大于5倍的管道直径。
一种采用供水管网区块化方法的供水管网区块化系统，包括有供水管网区、第一净水厂、第二净水厂和2个以上的配水厂，所述的第一净水厂的供水端通过第一主干管分别连接2个以上的配水厂，所述2个以上的配水厂的供水端分别各通过一个第一干管连接供水管网区的一端，所述第二净水厂的供水端依次通过第二主干管和第二干管连接供水管网区的另一端，所述的供水管网区包括有与所述的第一干管相连的第一一级区块和与所述的第二干管相连的第二一级区块，所述的第一一级区块和第二一级区块的终端相连，所述的第一一级区块内包括有与所述的2个以上的配水厂数量相同的2个以上的第一二级区块，所述的第一二级区块内包括有个分别与分布在第一一级区块内用于供水的第一干管的供水端相连的三级区块，所述的第二一级区块内包括有个分别与分布在第二一级区块内用于供水的第二干管的供水端相连的第二二级区块。
2个以上的用于给第一一级区块供水的第一干管的终端分别各通过一个第一阀门连接用于给第二一级区块供水的第二干管。
所述第一一级区块内沿第一干管主体水流方向设置的两个三级区块内的供水管都通过一个第二阀门相连通，所述第二一级区块内沿第二干管主体供水方向的两个第二二级区块内的供水管都通过一个第三阀门相连通。
所述第一一级区块中的各三级区块是通过个或个进水点连接所述的第一干管的供水端，所述所述第二一级区块内的各第二二级区块是通过个或个进水点连接所述的第二干管。
所述第一一级区块中的各三级区块上的进水端都是通过第一监测装置连接所对应的进水点；所述第二一级区块中的各第二二级区块的进水端都是通过第二监测装置连接进水点。
所述的第一监测装置和第二监测装置结构完全相同，均包括有：进水端与所述的进水点/相连出水端连接三级区块或第二二级区块的主支管，以及与所述的主支管并联连接的分支管，所述的分支管的两端分别与所述的主支管/相连通，所述的分支管上由进水端到出水端依次串接有第五阀门、流量计和第六阀门，所述主支管/上在与所述的分支管相并联的一段上串接有第四阀门。
本发明的一种供水管网区块化方法及供水管网区块化系统，将管网区块化易于维护管理，容易确定减压或加压区域，从而有效地安装相应的设备和预测特定区域的水需求量变化及其短期需求量；可以了解供水时进行检修的影响范围，以便进行漏水检查；在非常时期(发生事故、缺水)，便于采取适当的对策，可以预测和控制事故、灾害的影响并及时修复。
附图说明
图1是传统供水管网的结构示意图；
图2是本发明区块化供水管网的结构示意图；
图3是地势平缓区块的进水点位置示意图；
图4是地势左高右低区块的进水点位置示意图；
图5是安全可靠性较低或用水量大区块的进水点位置示意图；
图6本发明接入点安装示意图。
图中
1：第一净水厂 2：第一主干管
3：第二主干管 4：配水厂
5：第一干管 6：供水管网区
7：第二净水厂 8：第二干管
9：第一阀门 61：第一一级区块
62：第二一级区块 63：分支管
64：第五阀门 65：流量计
66：第六阀门 67：第四阀门
611：第一二级区块 612：三级区块
613：第二阀门 614：主支管
615：第一监测装置 616：进水点
621：第二二级区块 622：第三阀门
623：主支管 624：第二监测装置
625：进水点
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种供水管网区块化方法及供水管网区块化系统做出详细说明。
本发明的一种供水管网区块化方法，是综合考虑水源性质、数量、位置、城市地形与行政区域以及新建或现有管网的规模，将管网系统建造或改造为若干个区域，实现分区供水。并且如2所示，各区块由专用的供水主干管2、3或干管5、4供水，然后通过各区块内的支管614、623向用户供水，实现供水干管与支管的功能分离。另外，通过在各区块内设置管网检测监测装置615、624，可以对各区块的水量、水压、水质进行检测，从而实现配水系统的水量、水压、水质的有效管理。同时，在邻近的区块间(一级区和一级区之间、二级区和二级区之间、三级区和三级区之间)设置应急联络管以保证供水的安全性。
本发明的一种供水管网区块化方法，是将供水主干管或干管与给水支管相互分离，并根据地形，行政区域的特性将复杂的管网系统分成若干个相对独立的区域(子系统)，实现阶层化区块化供水，将与水池、水泵直接相连的区域设为以实现合理配水为主的一级区块；在一级区内块，划分二级区块；在二级区块内划分三级区块，其中，如果供水管网区块化仅限于改善管网水质，则根据水源水质位置，地形及现有管网的规模将配水系统分为一级区块和二级区块；如果供水管网区块化在改善管网水质的基础上兼有减漏与防漏目的，则将管网分为一级区块、二级区块和三级区块。如三级区域流量计过多时，可将三级区域合并成若干二级区域或一级区域，使几个三级区域的若干功能由一个二级区域完成。
各级区的主要功能不同：一级区块化系统应以实现合理配水为主，除此以外的其他功能(如流量计量、压力控制、改善低压区、减少漏失量、提高水质等)应在二级区或三级区系统中实现。
分区级数的选择对分区供水大小、流量计的安装量有较大影响。分区供水区域越小，越有利于管网产销差等管理，但是需要增加管理工作量和运营成本。但如果供水区域较大，则很难区别最小流量数据，判断小的管道破裂，并将很难找到破裂点。一般根据管网规模、可靠性要求及资金状况等确定阶层。建议我国的配水系统区块化至少采用两级区块系统，如资金不足可分步实施。
各级区块划分时所考虑的因素：
1)一级区块，人口规模为数万到几十万人，需考虑：
(1)水源、净水厂的范围是否满足数万到几十万人的用量，以及水质是不达标；
(2)配水厂的位置及容量；
(3)一级区块的给水能力及将来的需水量；
(4)行政区域范围，由自来水公司自行划定，需要满足区域成片相连接，不存在隔断，便于管理，且与其他行政区域管网连通较少，仅用较少的阀门即可将两区块分开；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，能够打开连通处的阀门进行紧急供水；
2)二级区块，人口规模为1万到数万人，需考虑：
(1)铁路、河流、土地利用(大的居民区、工业园区等-自然条件及将区域相对分开)以及地形条件，要满足二级区块地形相同或者地势高程起伏不大，相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)各区域的输水干管口径是否适当，管道输水能力符合区域内用水需求，管径要大于区域内用水需求，预留出规划发展空间，符合经济流速范围内；
(3)区内人口规模(1万人至数万人)及管网长度等是否适当；
(4)减压阀、压力计、流量计、水质监测仪器的功能是否能够发挥作用；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，可打开连通处的阀门进行紧急供水；
3)三级区块，人口规模为1千到数千人，需考虑：
(1)地形条件、道路间隔，要满足相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)街区及水费查收营业所服务范围是否适用；
(3)区块内人口规模是否为1000～5000人，管网长度是否为10～30km，区块面积是否为1km2～数km2；
(4)管网末梢是否存在滞留区；
(5)压力计、流量计位置及相邻区块连通管是否合理；
4)区域边界的划定
分区边界应考虑的主要因素是：地面标高(分高低区)；地形(江河、铁路、主要街道)；用户用水类型；现有水厂的供水能力(经济合理)；水压分界线等；
进水接入点均采用安装双向电磁流量计，所述的进水接入点为单点进水或两点进水，为保证在养护维修时不中断供水，打开同等级区域之间连接管道的阀门(如第一阀门9)。在二级区块和三级区块内的流量计表前直管段的长度大于10倍的管道直径，流量计表后直管段的长度大于5倍的管道直径。总之，结合区域供水系统布局，遵循管网流向分区；尽量利用供水区域内的天然屏障、输水干管，作为分区的主要边界。
实际中在进行配水系统区块化规划和设计时，有众多方案可以选择，区块化实现必须在管网模型计算基础上进行，因此常常面临区块化优化计算的问题，需采用水力模型计算软件根据供水管网区块化规划方案进行管网建模。通过对用水量最高时进行模拟计算，以及消防时、事故时的水力情况进行核算。同时，针对每个方案，对管理费用、水质、水压、产销差等指标进行评估，确定其合理性，选择最合适的方案。最后，应确定给水管网系统中主要送水干管，限制干管配水，对部分管道实施闸断、改造或加设供水设施，设计出整个管网的分区方案。
根据实际情况，如果投入资金到位，可实施三级分区；如果资金不足，项目实施需要一个较长周期，需结合近、远期情况考虑分步实施。近期以完善一级区，适当实施二级分区。在暂不实施二级区时，可以考虑预留二级流量计接入点。区域中的管线将随着各区块的开发逐步实施，但是不可避免的存在由于管线分区布置而形成的少量枝状管段或联络管处产生水质恶化等情况。因此，需要在管线末梢和联络管处设置阀门，定期对管道进行放水。
如图2所示，本发明的一种采用供水管网区块化方法的供水管网区块化系统，包括有供水管网区6、第一净水厂1、第二净水厂7和2个以上的配水厂4，所述的第一净水厂1的供水端通过第一主干管2分别连接2个以上的配水厂4，所述2个以上的配水厂4的供水端分别各通过一个第一干管5连接供水管网区6的一端，所述第二净水厂7的供水端依次通过第二主干管3和第二干管8连接供水管网区6的另一端，所述的供水管网区6包括有与所述的第一干管5相连的第一一级区块61和与所述的第二干管8相连的第二一级区块62，所述的第一一级区块61和第二一级区块62的终端相连，所述的第一一级区块61内包括有与所述的2个以上的配水厂4数量相同的2个以上的第一二级区块611，所述的第一二级区块611内包括有4个分别与分布在第一一级区块61内用于供水的第一干管5的供水端相连的三级区块612，所述的第二一级区块62内包括有4个分别与分布在第二一级区块62内用于供水的第二干管8的供水端相连的第二二级区块621。2个以上的用于给第一一级区块61供水的第一干管5的终端分别各通过一个第一阀门9连接用于给第二一级区块62供水的第二干管8。
所述第一一级区块61内沿第一干管5主体水流方向设置的两个三级区块612内的供水管都通过一个第二阀门613相连通，所述第二一级区块62内沿第二干管8主体供水方向的两个第二二级区块621内的供水管都通过一个第三阀门622相连通。
所述第一一级区块61中的各三级区块612是通过1个或2个进水点616连接所述的第一干管5的供水端，所述所述第二一级区块62内的各第二二级区块621是通过1个或2个进水点625连接所述的第二干管8。如图3、图4所示，在地势平缓区块或地势左高右低区块，可以设置一个进水点；如图5所示，在安全可靠性较低或用水量大可以设置两个进水点。
所述第一一级区块61中的各三级区块612上的进水端都是通过第一监测装置615连接所对应的进水点616；所述第二一级区块62中的各第二二级区块621的进水端都是通过第二监测装置624连接进水点625。
如图6所示，所述的第一监测装置615和第二监测装置624结构完全相同，均包括有：进水端与所述的进水点616/625相连出水端连接三级区块612或第二二级区块621的主支管614/623，以及与所述的主支管614/623并联连接的分支管63，所述的分支管63的两端分别与所述的主支管614/623相连通，所述的分支管63上由进水端到出水端依次串接有第五阀门64、流量计65和第六阀门66，所述主支管614/623上在与所述的分支管63相并联的一段上串接有第四阀门67。
Claims (9)
1.一种供水管网区块化方法，其特征在于，是将供水主干管或干管与给水支管相互分离，并根据地形，行政区域的特性将复杂的管网系统分成若干个相对独立的区域，实现阶层化区块化供水，将与水池、水泵直接相连的区域设为以实现合理配水为主的一级区块；在一级区内块，划分二级区块；在二级区块内划分三级区块，其中，如果供水管网区块化仅限于改善管网水质，则根据水源水质位置，地形及现有管网的规模将配水系统分为一级区块和二级区块；如果供水管网区块化在改善管网水质的基础上兼有减漏与防漏目的，则将管网分为一级区块、二级区块和三级区块；结合区域供水系统布局，遵循管网流向分区；利用供水区域内的天然屏障、输水干管，作为所述分区的边界；
在管线末梢和联络管处设置阀门，定期对管道进行放水；
为保证在养护维修时不中断供水，打开同等级区域之间连接管道的阀门；
采用供水管网区块化方法的供水管网区块化系统，包括有供水管网区、第一净水厂、第二净水厂和2个以上的配水厂，所述的第一净水厂的供水端通过第一主干管分别连接2个以上的配水厂，所述2个以上的配水厂的供水端分别各通过一个第一干管连接供水管网区的一端，所述第二净水厂的供水端依次通过第二主干管和第二干管连接供水管网区的另一端，所述的供水管网区包括有与所述的第一干管相连的第一一级区块和与所述的第二干管相连的第二一级区块，所述的第一一级区块和第二一级区块的终端相连，所述的第一一级区块内包括有与所述的2个以上的配水厂数量相同的2个以上的第一二级区块，所述的第一二级区块内包括有个分别与分布在第一一级区块内用于供水的第一干管的供水端相连的三级区块，所述的第二一级区块内包括有个分别与分布在第二一级区块内用于供水的第二干管的供水端相连的第二二级区块；
所述第一一级区块中的各三级区块上的进水端都是通过第一监测装置连接所对应的进水点；所述第二一级区块中的各第二二级区块的进水端都是通过第二监测装置连接进水点；
采用水力模型计算软件根据供水管网区块化规划方案进行管网建模；
通过确定给水管网系统中送水干管，限制干管配水，对部分管道实施闸断、改造或加设供水设施，设计出整个管网的分区方案。
2.根据权利要求1所述的一种供水管网区块化方法，其特征在于，各级区块划分时所考虑的因素：
1)一级区块，人口规模为数万到几十万人，需考虑：
(1)水源、净水厂的范围是否满足数万到几十万人的用量，以及水质是否达标；
(2)配水厂的位置及容量；
(3)一级区块的给水能力及将来的需水量；
(4)行政区域范围，由自来水公司自行划定，需要满足区域成片相连接，不存在隔断，便于管理；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，能够打开连通处的阀门进行紧急供水；
2)二级区块，人口规模为1万到数万人，需考虑：
(1)铁路、河流、土地利用以及地形条件，要满足二级区块地形相同或者地势高程起伏不大，相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)各区域的输水干管口径是否适当，管道输水能力符合区域内用水需求，管径要大于区域内用水需求，预留出规划发展空间，符合经济流速范围内；
(3)区内人口规模及管网长度等是否适当；
(4)减压阀、压力计、流量计、水质监测仪器的功能是否能够发挥作用；
(5)相邻区块的连通管，相邻区块由管网进行连接，但连接管处阀门处于常关状态，当某一区域供水量不足或水压过低时，可打开连通处的阀门进行紧急供水；
3)三级区块，人口规模为1千到数千人，需考虑：
(1)地形条件、道路间隔，要满足相对比较集中，便于划分成一个独立的区域；
(2)街区及水费查收营业所服务范围是否适用；
(3)区块内人口规模是否为1000～5000人，管网长度是否为10～30km，区块面积是否为1km2～数km2；
(4)管网末梢是否存在滞留区；
(5)压力计、流量计位置及相邻区块连通管是否合理；
4)区域边界的划定
分区边界应考虑的主要因素是：地面标高；地形；用户用水类型；现有水厂的供水能力；水压分界线。
3.根据权利要求1所述的一种供水管网区块化方法，其特征在于，在二级区块和三级区块内的流量计表前直管段的长度大于10倍的管道直径，流量计表后直管段的长度大于5倍的管道直径。
4.一种采用权利要求1至3中任一项所述的供水管网区块化方法的供水管网区块化系统，包括有供水管网区(6)、第一净水厂(1)、第二净水厂(7)和2个以上的配水厂(4)，所述的第一净水厂(1)的供水端通过第一主干管(2)分别连接2个以上的配水厂(4)，所述2个以上的配水厂(4)的供水端分别各通过一个第一干管(5)连接供水管网区(6)的一端，所述第二净水厂(7)的供水端依次通过第二主干管(3)和第二干管(8)连接供水管网区(6)的另一端，其特征在于，所述的供水管网区(6)包括有与所述的第一干管(5)相连的第一一级区块(61)和与所述的第二干管(8)相连的第二一级区块(62)，所述的第一一级区块(61)和第二一级区块(62)的终端相连，所述的第一一级区块(61)内包括有与所述的2个以上的配水厂(4)数量相同的2个以上的第一二级区块(611)，所述的第一二级区块(611)内包括有4个分别与分布在第一一级区块(61)内用于供水的第一干管(5)的供水端相连的三级区块(612)，所述的第二一级区块(62)内包括有4个分别与分布在第二一级区块(62)内用于供水的第二干管(8)的供水端相连的第二二级区块(621)；结合区域供水系统布局，遵循管网流向分区；利用供水区域内的天然屏障、输水干管，作为所述分区的边界；
在管线末梢和联络管处设置阀门，定期对管道进行放水；
为保证在养护维修时不中断供水，打开同等级区域之间连接管道的阀门；
采用水力模型计算软件根据供水管网区块化规划方案进行管网建模；
通过确定给水管网系统中送水干管，限制干管配水，对部分管道实施闸断、改造或加设供水设施，设计出整个管网的分区方案。
5.根据权利要求4所述的供水管网区块化系统，其特征在于，2个以上的用于给第一一级区块(61)供水的第一干管(5)的终端分别各通过一个第一阀门(9)连接用于给第二一级区块(62)供水的第二干管(8)。
6.根据权利要求4所述的供水管网区块化系统，其特征在于，所述第一一级区块(61)内沿第一干管(5)主体水流方向设置的两个三级区块(612)内的供水管都通过一个第二阀门(613)相连通，所述第二一级区块(62)内沿第二干管(8)主体供水方向的两个第二二级区块(621)内的供水管都通过一个第三阀门(622)相连通。
7.根据权利要求4所述的供水管网区块化系统，其特征在于，所述第一一级区块(61)中的各三级区块(612)是通过1个或2个进水点(616)连接所述的第一干管(5)的供水端，所述第二一级区块(62)内的各第二二级区块(621)是通过1个或2个进水点(625)连接所述的第二干管(8)。
8.根据权利要求7所述的供水管网区块化系统，其特征在于，所述第一一级区块(61)中的各三级区块(612)上的进水端都是通过第一监测装置(615)连接所对应的进水点(616)；所述第二一级区块(62)中的各第二二级区块(621)的进水端都是通过第二监测装置(624)连接进水点(625)。
9.根据权利要求8所述的供水管网区块化系统，其特征在于，所述的第一监测装置(615)和第二监测装置(624)结构完全相同，均包括有：进水端与所述的进水点(616/625)相连出水端连接三级区块(612)或第二二级区块(621)的主支管(614/623)，以及与所述的主支管(614/623)并联连接的分支管(63)，所述的分支管(63)的两端分别与所述的主支管(614/623)相连通，所述的分支管(63)上由进水端到出水端依次串接有第五阀门(64)、流量计(65)和第六阀门(66)，所述主支管(614/623)上在与所述的分支管(63)相并联的一段上串接有第四阀门(67)。
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