CN205175717U - 输配水管网中试试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种输配水管网中试试验平台包括：水质调制模块，用于调配不同水质参数试验用水；输配水管网模拟模块，模拟供水管网的供水管道，包括水管道及设置在水管道上的取水阀、蝶阀、排气阀和检测端口，水管道呈全封闭且对称双蛇形折返分布；动力模块，用于控制输配水管网模拟模块的水流速度和水流压力；控制与计量模块，包括水质参数数据采集设备，与检测端口连接用于检测水管道中的水的水质参数；控制单元，根据水质参数数据采集设备监控的水质参数数据，控制水质调配模块调制与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块控制使得试验用水在水管道中按照设定的压力和流量进行循环，定时取样进行检测。

Description

输配水管网中试试验平台

技术领域

本实用新型涉及供水管网模拟领域，更具体地，涉及一种输配水管网中试试验平台。

背景技术

供水管网是城市供水系统中的重要环节，供水管网状况对终端用户水质有直接影响。在我国大多数的城市供水企业把提高水质的工作主要用于净水厂的净化处理工艺上，往往忽略了供水管网产生的水质污染问题。事实表明，即使水处理的技术和工艺如何先进，出厂的水质有多高，如果在输送过程中发生了二次污染，用户仍然不能得到满意的水质，甚至还会对人的生命健康造成威胁。

随着再生水处理工艺的发展，全世界很多城市都建立了再生水处理水厂，而我国采用海水淡化技术生产再生水的企业数量和生产规模也不断增大，海水淡化水作为典型的“脱盐水”将会作为非常规水源逐步成规模地进入市政管网，以满足日益增大的用水需求。但是，据国内已有的淡化水输配过程的研究来看，出厂水质完全达标的淡化水进入既有的市政管网后(多为铸铁管材)，均不同程度的出现“红水”现象，这对用水户的正常使用产生极大的影响。“红水”现象与管网的结构缺陷、运行管理不当、管道内壁的腐蚀与结垢等因素有关，同时也与淡化水水质稳定性有密切联系。海水淡化水作为高纯度、高品质的非常规水源，在进入原有的旧管网后会改变管网中的化学平衡，加速管道内水垢的溶解、管道腐蚀和腐蚀产物向水中释放，这直接导致管网水的浊度、色度增加，还会使一些金属元素的浓度增加，从而造成“红水”现象。所以，在海水淡化水大规模进入市政管网之前，有必要对其在输配系统中的化学稳定性进行研究，并提供增强其化学稳定性的技术支持。由于输配水管网结构布局错综复杂，各种附属设备相互交联，管道的材质、管径、使用年限也不尽相同，因而所预测的最终水质参数体现的是一个综合的结论，最终水质变化的引发因素和影响机制无法反映。淡化水从处理厂经长距离的输配、蓄积设施到用户终端，由于用户端所处管网位置的不同，停留时间通常在数小时至数天之间。在这个过程中，水与管道内壁和附属设备内表面接触，会发生许多复杂的物理、化学反应，从而不可避免地导致水质发生不同程度的变化。在这个过程中，各种管材对水质参数的变化产生影响，因而对管材的研究显得尤其重要。同时，管网系统建设中管材选择是一个重要环节，不仅关系到建设成本、资源消耗等方面，而且管材对水质的影响也不容忽视。管壁上滋生的生物膜和管线腐蚀产物会导致水质恶化。因此将高品质脱盐水送到用户，管材的类型与质量至关重要。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种模拟输配水管网、测量输配水管网水质以及测量不同材质水管道对水质影响的输配水管网中试试验平台。

为了实现上述目的，本实用新型所述输配水管网中试试验平台，包括：水质调制模块，用于调配不同水质参数的试验用水，包括，配水箱、搅拌器、药箱、计量泵、原水箱、进水管路和出水管路，配水箱的底部安装有液位计及排水阀，在配水箱的顶部安装搅拌器，搅拌器伸入配水箱内，药箱和原水箱通过进水管路连接到配水箱，进水管路上安装有进水电磁阀，当配水箱液位低于设定值时，进水电磁阀打开，原水箱向配水箱注水，同时搅拌器搅拌，由计量泵控制药箱向进水管路投药；当配水箱液位到达设定值以后，进水电磁阀关闭，搅拌器停止，计量泵控制药箱停止投药；输配水管网模拟模块，模拟供水管网的供水管道，包括：水管道，全封闭的，且布设呈对称的双蛇形折返分布；多个取水阀，在水管道的每一个折弯处安装有至少一个取水阀；两个蝶阀，安装在水管道的中央底部管段上，分别用于控制对称的两个蛇形折返水管道；排气阀，安装在连接蛇形折返分布水管道的中央顶部管段上，通过排气控制水管道中的水压；检测端口，与检测水质的数据采集设备连接的端口；动力模块，用于控制输配水管网模拟模块的水流速度和水流压力，包括：安装在水质调制模块的出水管路和输配水管网模拟模块的水管道之间的在补水泵、管道泵和储水缓冲水箱组成，通过调节补水泵的功率可以为水管道保持特定的压力；管道泵为使水在管道中流动提供动力，使水流可以持续流动，调节管道泵的功率改变水流速度；储水缓冲水箱的出口与水管道连通，向水管道内注水，且储水缓冲箱底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度；控制与计量模块，包括水质参数数据采集设备，与输配水管网模拟模块检测端口连接，用于检测水管道中的水的水质参数；控制单元，根据水质参数数据采集设备监控的水质参数数据，控制水质调配模块的进水电磁阀、计量泵、搅拌器的开启和关闭，将配水箱中的水调制成与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块控制上述试验用水在水管道中按照设定的压力和流量进行循环，间隔设定时间段打开水管道的取水阀，取出水样进行检测。

所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道是由直管和弯头构成的对称的双蛇形折返管道，相邻两个直管折弯处采用90°弯头对接形成U字形管段，该弯头与直管采用相同管材。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述水管道是由直管和弯头构成的对称的双蛇形折返管道，相邻两个直管折弯处采用90°弯头对接形成U字形管段，该弯头与直管采用相同管材。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，水管道的管材包括有内衬的球墨铸铁管、无内衬的球墨铸铁管、不锈钢管、塑料管。

所述的输配水管网水质检测系统，其中，不同管材的直管和弯头采取不同的连接方式，其中，球墨铸铁管之间、铁管与弯头之间采用承插的方式连接，并用防滑卡箍将接口处拧紧；不锈钢管之间、钢管与弯头之间采用焊接方式连接；塑料管之间、塑料管与弯头之间采用热塑方式连接。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述水管道的中央底部管段上，分别向两侧的蛇形折返水管道排水。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，还包括：固定架，为多个水平管和竖直管组成的长方体框架结构，用于固定水管道，使得水管道能够水平放置或者竖直放置。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述水管道竖直放置在固定架上，将直管固定在固定架上，双蛇形折返的水管道可以缓冲水流向下流动时重力的作用。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述水管道水平放置在固定架上，将直管及折弯处固定在固定架上，防止水压的冲击力造成管道脱节。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述输配水管网中试试验平台包括多个输配水管网模拟模块和动力模块，用于测量不同水质或者不同管材的水质参数。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述固定架上放置多排水管道，每排水管道的材质不同，用于测量不同材质的水管道中的水样的水质参数。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，水质调制模块包括两个配水箱、两个搅拌器、四个药箱和四个计量泵，四个药箱和四个计量泵分别向配水箱中投加不同药剂。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，水质调配模块调配不同水质参数的试验用水，包括再生水、脱盐水、淡化海水、自来水及饮用水中的一种或多种。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述的配水箱还安装有溢流管及低液位报警器，用于防止配水箱内的试验用水溢出和低于设定液面。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述控制与计量模块还包括显示单元，用于显示水质参数数据采集设备测量的数据。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，配水箱为PPR塑料圆桶形水箱，其体积为800L，在配水箱的底部安装有液位计、报警器及排水阀，在上部装有溢流管和进水电磁阀，在配水箱的顶部安装搅拌器；药箱为30L并配有液位计，4个计量泵的量程分别为：0.78L/h、2.20L/h、3.50L/h、7.60L/h；补水泵为适用于输配水管道上可变频的离心泵；管道泵是不锈钢材质的立式变频管道泵，输出功率可调控；储水缓冲水箱为圆柱型带有密封盖的箱体，该储水缓冲水箱的体积是30L，储水缓冲水箱顶部安装有压力表和排气阀，用于监测水箱中的压力，底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度。

所述的输配水管网中试试验平台，其中，所述水质参数包括消毒剂余氯、pH值、碱度、硬度、温度、HCO₃ ^‐、氨氮、电导率、总磷。

本实用新型所述输配水管网中试试验平台，针对不同的工艺参数和生产方案，可以开展多次供水管网模拟试验，可以实现模拟不同水质和不同水力条件下供水过程，研究在不同输配水条件下中试级别的模拟管网中水质变化、各种管材对水质的影响以及管网水质化学稳定性的影响要素。通过该系统和检测方法，能够提出最佳的脱盐水水质条件及其调配方法，从而保证脱盐水管网水质稳定；明确消毒剂对不同管材及其水质的影响；确定有利于脱盐水水质稳定和安全的适宜管道材质。

附图说明

通过参考以下具体实施方式及权利要求书的内容并且结合附图，本实用新型的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是本实用新型输配水管网中试试验平台的构成框图；

图2是本实用新型输配水管网中试试验平台的示意图；

图3是本实用新型输配水管网模拟模块的示意图；

图4是本实用新型输配水管网中试试验方法的流程图；

图5是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟不同水力条件下循环供水的方法的流程图；

图6是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟用户用水情况下循环供水过程的流程图；

图7是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟自然连续流动供水过程的流程图；

图8是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟不同进水水质条件下的循环供水过程的流程图。

其中，1000-输配水管网中试试验平台，100-水质调制模块，110-配水箱，111-排水阀，120-搅拌器，130-药箱，140-计量泵，150-原水箱，160-进水管路，161-进水电磁阀，170-出水管路，200-输配水管网模拟模块，210-水管道，211-直管，212-弯头，220-排气阀，230-检测端口，240-蝶阀，300-动力模块，310-补水泵，320-管道泵，330-储水缓冲箱，340-进水阀，400-控制与计量模块，410-水质参数数据采集设备，420-控制单元，430-显示单元，500-固定架，在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。

图1是本实用新型输配水管网中试试验平台的构成框图，图2是本实用新型输配水管网中试试验平台的示意图，如图1和2所示，所述输配水管网中试试验平台1000包括：

水质调制模块100，包括，配水箱110、搅拌器120、药箱130、计量泵140、原水箱150、进水管路160和出水管路170，配水箱110的底部安装有液位计(未示出)及排水阀111，在配水箱110的顶部安装搅拌器120，搅拌器120伸入配水箱110内，药箱130和原水箱150通过进水管路160连接到配水箱110，进水管路160上安装有进水电磁阀161，当配水箱110液位低于设定值时，进水电磁阀161打开，原水箱150向配水箱110注水，同时搅拌器120搅拌，由计量泵140控制药箱130向进水管路160投药；当配水箱110液位到达设定值以后，进水电磁阀161关闭，搅拌器120停止，计量泵140控制药箱130停止投药，水质调配模块100可以调配不同水质参数的试验用水，包括再生水、脱盐水、淡化海水、自来水及饮用水等，优选地，水质调制模块100包括两个配水箱110、两个搅拌器120、四个药箱130和四个计量泵140，四个药箱130和四个计量泵140可以分别向配水箱110的水中投加消毒剂(氯、氯氨、二氧化氯等)、酸、碱、盐等药剂。另外，优选地，所述的配水箱110还安装有溢流管(未示出)及低液位报警器(未示出)，用于防止配水箱110内的试验用水溢出和低于设定液面；

输配水管网模拟模块200，包括：水管道210，全封闭的，且布设呈对称的双蛇形折返分布；多个取水阀(未示出)，在水管道210的每一个折弯处安装有至少一个取水阀；排气阀220，安装在连接蛇形折返分布水管道的中央顶部管段上，通过排气控制水管道210中的水压；检测端口230，与检测水质的数据采集设备连接的端口；两个蝶阀240，安装在水管道的中央底部管段上，分别用于控制对称的两个蛇形折返水管道；

动力模块300，包括：安装在水质调制模块100的出水管路170和输配水管网模拟模块200的水管道210之间的在补水泵310、管道泵320和储水缓冲水箱330组成，通过调节补水泵310的功率可以为水管道210保持特定的压力；管道泵320为使水在管道中流动提供动力，使水流可以持续流动，调节管道泵320的功率改变水流速度；储水缓冲水箱330的出口与水管道210连通，向水管道210内注水，且储水缓冲箱330底部安装有排水阀111，加快向水管道的注水速度；

控制与计量模块400，包括水质参数数据采集设备410，与输配水管网模拟模块200检测端口230连接，用于检测水管道210中的水的水质参数，其中，水质参数数据采集设备410包括：用于测量水流压力和流量的压力计和流量计、测量水质参数的pH计、电导率仪、余氯仪等；控制单元420，根据水质参数数据采集设备410监控的水质参数数据，控制水质调配模块100的进水电磁阀161、计量泵140、搅拌器120的开启和关闭，将配水箱110中的水调制成与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块300控制上述试验用水在水管道210中按照设定的压力和流量进行循环，间隔设定时间段打开水管道210的取水阀，取出水样进行检测，其中，所述控制单元420可以是PLC控制器、单片机、ARM、MCU、工控机等，优选地，流量计是输配水管道上应用的电磁流量计；压力计是输配水管道上应用的精密数字压力传感仪表。

优选地，所述输配水管网水质检测系统1000还包括：固定架500，为多个水平管和竖直管组成的长方体框架结构，用于固定输配水管网模拟模块200中双蛇形折返分布的水管道210。例如，固定架是由铸铁焊制而成的铁架台，水管道210通过防滑卡箍固定在铁架台上。

优选地，控制与计量模块400还包括显示单元430，用于显示水质参数数据采集设备410测量的数据。

另外，优选地，显示单元430，还用于显示试验用水调制过程中和水样测量过程中各零部件的工作状态。

图2是本实用新型输配水管网水质检测系统的示意图，如图2所示，

配水箱110为PPR塑料圆桶形水箱，其体积为800L，在配水箱110的底部安装有液位计、报警器及排水阀111，在上部装有溢流管和进水电磁阀161，在配水箱110的顶部安装搅拌器120；

药箱130为30L并配有液位计，4个计量泵的量程分别为：0.78L/h、2.20L/h、3.50L/h、7.60L/h；

补水泵310为适用于输配水管道上可变频的离心泵；

管道泵320是不锈钢材质的立式变频管道泵，输出功率可调控；

储水缓冲水箱330为圆柱型带有密封盖的箱体，优选地，所述储水缓冲水箱330的体积是30L，另外，优选地，储水缓冲水箱330顶部安装有压力表(未示出)和排气阀220，用于监测水箱中的压力，底部安装有排水阀111，加快向水管道210的注水速度；

储水缓冲水箱330与配水箱110的管道上安装有补水泵310，补水泵310与储水缓冲水箱330之间安装有进水阀340，用于控制水管道210的进水量。

图3是本实用新型输配水管网模拟模块固定到固定架的示意图，如图3所示，输配水管网模拟模块200中：

水管道210是由直管211和弯头212构成的对称的双蛇形折返管道，相邻两个直管211折弯处采用两个90°弯头212对接形成U字形的管段，该弯头212与直管211采用相同管材，方便水管道210不同层数的架设和拆卸，优选地，用于水管道210的管材包括有内衬的球墨铸铁管、无内衬的球墨铸铁管、不锈钢管、塑料管(PE和PVC)等；另外，优选地，不同管材，直管211之间以及直管211与弯头212之间采取不同的连接方式，其中，球墨铸铁管之间、铁管与弯头之间采用承插的方式连接，并用防滑卡箍将接口处拧紧；不锈钢管之间、钢管与弯头之间采用焊接方式连接；塑料管之间、塑料管与弯头之间采用热塑方式连接；

水管道210上折弯处安装取水阀，该取水阀用于采集管道中水样的出口，也可以当做排水阀或放空阀，所述取水阀和排水阀111与排水管道相连接，均可当做排水口使用，排水管道直接接通到现场的排水沟中；

水管道210的顶部的中央设有排气阀220及水质参数数据采集设备410的检测端口230，例如，流量计、压力计及在线水质监测设备(pH计、电导率仪、余氯仪等)的安装接口；

水管道210底部的中央安装两个蝶阀240、储水缓冲水箱330及管道泵320。

另外，如图3所示，固定架500为多层框架结构，每一层放置多排水管道210，每一层放置的排水管道210的材质可以不同，用于测量不同材质的水管道210中的水样的水质参数，不同材质的水管道是全封闭的独立循环管路，进水管分别与不同的水管道210上储水缓冲箱330相连，并通过蝶阀240隔离，该蝶阀为输配水管道上的不锈钢材质蝶形阀门。

优选地，水管道210可以竖直放置，也可以水平放置，竖直放置需要将直管211固定在铁架台上，双蛇形折返的水管道210可以缓冲水流向下流动时重力的作用；水平放置需要对直管211及折弯处进行固定处理，防止水压的冲击力造成管道脱节，如图3所示，水管道210由多个U型管段首尾连接而成，竖直放置在固定架500上，每一层固定架500采用卡箍将一个U型管段的直管211固定在水平面上。

上述的输配水管网模拟模块中，水管道210长100m(可根据场地的条件增减管道的长度，为了维持对称双蛇形折返的布设，增减的层数为双数)、高3.5m，独立管道间距为1m；所述管层间距是0.5m；所述的水管道的直径是0.10m；；所述的中央顶、底部的双蛇形折返的布设宽度为1.0m；所述的水管道中央的2个蝶阀240直径是0.10m。

图4是本实用新型输配水管网中试试验方法的流程图，如图4所示，所述输配水管网水质检测方法包括：

首先，在步骤S410中，调配试验现场用水的步骤：根据实际出厂水水质参数及输配水管网中水质参数变化情况，在水质调配制模块100中调制与出厂水或管网中输配水水质参数相近的试验用水，其中，可调控的水质参数有消毒剂余氯、pH值、碱度、硬度、温度、HCO3-、氨氮、电导率、总磷等，具体地，进水电磁阀161打开，原水箱150向配水箱110注水，同时搅拌器120搅拌，由计量泵140控制药箱130向进水管路160投药，水质参数数据采集设备410测量配水箱110内试验用水的水质参数，直到其接近出厂水或管网中输配水水质参数。

在配水箱110中配置出与出厂水或管网中输配水水质参数相近的试验用水以后，在步骤S420中，冲洗输配水管网模拟模块200的水管道210并向其注水的步骤：打开水管道210中央底部的蝶阀240、储水缓冲箱330底部的排水阀111、内侧的取水阀及水管道210中央顶部的排气阀220，打开补水泵310，使配水箱110中的试验用水通过补水泵310泵入到水管道210中，试验用水先注入储水缓冲水箱330，排水阀111开始排水，补水泵310的进水量远远大于排水量，因此一部分冲洗管道的试验用水会排出水管道，当水管道210内侧的第一层取水阀开始出水时，关闭储水缓冲水箱底部330的排水阀111；而水管道210内侧第二层的取水阀开始出水时，关闭管路内侧的第一层取水阀；按照此方法直至水管道210中央顶端的排气阀220开始出水，从中央顶端的排气阀220出水规定时间(例如，10分钟)后测水质参数，对比排气阀220出水与试验用水的初始水质参数，当它们的水质参数一致时，可以进行试验，若两者差别较大，继续冲洗，重复上述过程；

使得输配水管网模拟模块的水管道中的水与试验用水的初始水质参数一致后，在步骤S430中，模拟供水过程的步骤：首先关闭排气阀220，取初始水样，确定水管道中的排水阀111打开，开启管道泵320使水在水管道中循环流动，模拟水流在管道中的流动状态，具体地将在图5至8中进行详细描述。

随输水管网的供水模拟完成之后，在步骤440中，定时取样及观测数据的步骤：通过流量计、压力计和其他水质参数数据采集设备410检测水管道210中水流流量，压力及pH值、电导率、余氯等，定时取水样，用ICP(电感耦合等离子光谱发生仪)、ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)、TOC分析仪(总有机碳分析仪)等仪器测定水在管道系统中不同停留时间的金属浓度及总有机碳浓度，获得水质变化的相关数据。

图5是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟不同水力条件下循环供水的方法的流程图，如图5所示，所述模拟不同水力条件下循环供水的方法包括：

首先，在步骤S510在输配水管网模拟模块200的水管道210中注满水且其中的水与试验用水的初始水质参数一致后，启动管道泵320及补水泵310，利用流量计和压力计测量水管道中试验用水的水流流速和水流压力。

在步骤S520中，判断水流流速和水流压力是否在规定范围内。

若水流流速或水流压力不在规定范围内，在步骤S530中，通过调节管道泵320、补水泵310和储水缓冲水箱330的排气阀220使得水流流速或水流压力在规定范围内，具体地，管道泵320的功率越大，水流流速越大；当水流压力大于规定范围时，降低补水泵310的功率，使得水流压力降低到规定范围内；当水流压力小于规定范围时，打开储水缓冲水箱330的排气阀220排放空气，使得水流压力增大到规定范围内。

若水流流速和水流压力均在规定范围内，在步骤S540中，采用水质参数数据采集设备410在线监测水质参数变化，定时取样直到水中消毒剂含量降低到规定数值(0.5mg/L)，得到不同时刻测试得到水质参数反映出水质的变化情况，例如，取样间隔为5min、15min、30min、1h、2h、4h、8h、16h、1d、2d、3d…模拟足够长的水龄或水中消毒剂含量降低到0.5mg/L。

在步骤S550中，设定不同的水流流速和水流压力的规定范围，重复上述步骤，完成不同水力条件下的循环供水过程的模拟，优选地，水流流速的规定范围在0.1m/s～1.5m/s范围内，水流压力的规定范围在80kPa～180kPa范围内。

图6是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟用户用水情况下循环供水过程的流程图，如图6所示，所述模拟用户用水情况下循环供水过程的方法包括：

首先，在步骤S610中，在输配水管网模拟模块的水管道中注满水且其中的水与试验用水的初始水质参数一致后，启动管道泵及补水泵，利用流量计和压力计测量水管道中试验用水的水流流速和水流压力。

在步骤S620中，判断水流流速和水流压力是否在规定范围内，优选地，水流流速的规定范围在0.1m/s～1.5m/s范围内，水流压力的规定范围在80kPa～180kPa范围内。

若水流流速或水流压力不在规定范围内，在步骤S630中，通过调节管道泵320、补水泵310和储水缓冲水箱330的排气阀220使得水流流速或水流压力在规定范围内。

若水流流速和水流压力均在规定范围内，在步骤S640中，同时打开输配水管网模拟模块200中的1个或多个排水阀111，使水管道中的水可以流出，模拟用户用水过程，这样补水泵310就会持续为水管道补水，使水管道中的水处于满流循环状态。

在步骤S650中，采用水质参数数据采集设备410在线监测水质参数，水质参数发生变化开始，定时取样直到水中消毒剂含量降低到规定数值(0.5mg/L)，得到不同时刻测试对应的水质参数，从而反映出水质的变化情况，例如，取样间隔为5min、15min、30min、1h、2h、4h、8h、16h、1d、2d、3d…模拟足够长的水龄或水中消毒剂含量降低到0.5mg/L。

图7是采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟自然连续流动供水过程的流程图，如图7所示，所述采用本实用新型输配水管网中试试验平台模拟自然连续流动供水过程的方法包括：

首先，在步骤S710中，在输配水管网模拟模块200的水管道210中注满水且其中的水与试验用水的初始水质参数一致后，启动补水泵310，不启动管道泵320，关闭管道上的一个蝶阀240，同时打开被关闭蝶阀240对侧管道最下端的排水阀111，使管道中水从一端流入水管道210，流经所有管程(120m)，在另一端管道排水阀111流出，这样补水泵310就会持续为水管道210补水，使管道中的水处于满流状态。

在步骤S720中，采用水质参数数据采集设备410在线监测水质参数，定时取样，得到不同时刻测试对应的水质参数，从而反映出水质的变化情况，例如，取样间隔为5min、15min、30min、1h、2h、4h、8h、16h、1d、2d、3d…模拟足够长的水龄。

图8是采用本实用新型输配水管网中试试验平台不同进水水质条件下的循环供水过程的流程图，如图8所示，所述模拟不同进水水质条件下的循环供水过程的方法，包括：

首先，在步骤S810中，在配水箱110中调配不同水质参数的试验用水，其模拟的不同水质参数范围如下：pH：5-10，硬度：20-400mg/L，余氯：0-10mg/L。

配水完成后在步骤S820中，在输配水管网模拟模块200的水管道210中注满水且其中的水与试验用水的初始水质参数一致后，启动管道泵320及补水泵310，使管道中水流流速和水流压力保持在规定范围内。

在步骤S830中，采用水质参数数据采集设备410在线监测水质参数，定时取样，得到不同时刻测试对应的水质参数，从而反映出水质的变化情况。

实施例3

以某个再生水厂供水过程为例，调配水水质参数如表1所示，

表1

实施试验为模拟循环供水过程：在配水箱110中调配上述水质参数的试验用水，打开水管道210中央底部的2个蝶阀240、储水缓冲水箱330底部的排水阀111及内侧的取水阀及管道中央顶部的排气阀220，打开补水泵310，使配水箱110中的调配试验用水通过补水泵310泵入到动力模块300和输配水管网模拟模块200中，试验用水先注入储水缓冲水箱330，同时水箱底部的排水阀111开始排水，补水泵310的进水量远远大于排水量，因此一部分冲洗管道用水会排出水管道210，当管路内侧的第一层取水阀开始出水时，关闭水箱底部的排水阀111；而当管路内侧第二层的取水阀开始出水时，关闭管路内侧的第一层取水阀；按照此方法直至管路中央顶端的排气阀220开始出水，从中央顶端的排气阀出水10分钟后测水质参数，对比排气阀出水与调配水的水质参数，当它们的水质参数一致，开始试验。启动管道泵320及补水泵310，使管道中水流流速为1m/s，并且水流压力保持在160kPa，当水压低于80kPa时，打开储水缓冲水箱330上的排气阀排放空气，使管道中的水压达到这个值，观察在线水质监测设备的数据变化，定时取样，取样间隔为5min、15min、30min、1h、2h、4h、8h、16h、1d、2d、3d…模拟足够长的水龄或水中消毒剂含量降低到0.5mg/L，不同时刻测试得到水质参数反映出水质的变化情况。不同管材的循环水管道余氯达到0.5mg/L时间不同，其中球墨铸铁管为5分钟，不锈钢管、塑料管为4天，而水泥砂浆内衬管为3天。整个试验周期为4天。

尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (15)

1.一种输配水管网中试试验平台，包括：

水质调制模块，用于调配不同水质参数的试验用水，包括，配水箱、搅拌器、药箱、计量泵、原水箱、进水管路和出水管路，配水箱的底部安装有液位计及排水阀，在配水箱的顶部安装搅拌器，搅拌器伸入配水箱内，药箱和原水箱通过进水管路连接到配水箱，进水管路上安装有进水电磁阀，当配水箱液位低于设定值时，进水电磁阀打开，原水箱向配水箱注水，同时搅拌器搅拌，由计量泵控制药箱向进水管路投药；当配水箱液位到达设定值以后，进水电磁阀关闭，搅拌器停止，计量泵控制药箱停止投药；

输配水管网模拟模块，模拟供水管网的供水管道，包括：水管道，全封闭的，且布设呈对称的双蛇形折返分布；多个取水阀，在水管道的每一个折弯处安装有至少一个取水阀；两个蝶阀，安装在水管道的中央底部管段上，分别用于控制对称的两个蛇形折返水管道；排气阀，安装在连接蛇形折返分布水管道的中央顶部管段上，通过排气控制水管道中的水压；检测端口，与检测水质的数据采集设备连接的端口；

动力模块，用于控制输配水管网模拟模块的水流速度和水流压力，包括：安装在水质调制模块的出水管路和输配水管网模拟模块的水管道之间的在补水泵、管道泵和储水缓冲水箱组成，通过调节补水泵的功率可以为水管道保持特定的压力；管道泵为使水在管道中流动提供动力，使水流可以持续流动，调节管道泵的功率改变水流速度；储水缓冲水箱的出口与水管道连通，向水管道内注水，且储水缓冲箱底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度；

控制与计量模块，包括水质参数数据采集设备，与输配水管网模拟模块检测端口连接，用于检测水管道中的水的水质参数；控制单元，根据水质参数数据采集设备监控的水质参数数据，控制水质调配模块的进水电磁阀、计量泵、搅拌器的开启和关闭，将配水箱中的水调制成与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块控制上述试验用水在水管道中按照设定的压力和流量进行循环，间隔设定时间段打开水管道的取水阀，取出水样进行检测。

2.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道是由直管和弯头构成的对称的双蛇形折返管道，相邻两个直管折弯处采用90°弯头对接形成U字形管段，该弯头与直管采用相同管材。

3.根据权利要求2所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道的管材包括有内衬的球墨铸铁管、无内衬的球墨铸铁管、不锈钢管、塑料管。

4.根据权利要求2所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，不同管材的直管和弯头采取不同的连接方式，其中，球墨铸铁管之间、铁管与弯头之间采用承插的方式连接，并用防滑卡箍将接口处拧紧；不锈钢管之间、钢管与弯头之间采用焊接方式连接；塑料管之间、塑料管与弯头之间采用热塑方式连接。

5.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，还包括：固定架，为多个水平管和竖直管组成的长方体框架结构，用于固定水管道，使得水管道能够水平放置或者竖直放置。

6.根据权利要求5所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述固定架上放置多排水管道，每排水管道的材质不同，用于测量不同材质的水管道中的水样的水质参数。

7.根据权利要求2或5所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道竖直放置在固定架上，将直管固定在固定架上，双蛇形折返的水管道可以缓冲水流向下流动时重力的作用。

8.根据权利要求2或5所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道水平放置在固定架上，将直管及折弯处固定在固定架上，防止水压的冲击力造成管道脱节。

9.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述输配水管网中试试验平台包括多个输配水管网模拟模块和动力模块，用于测量不同水质或者不同管材的水质参数。

10.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水质调制模块包括两个配水箱、两个搅拌器、四个药箱和四个计量泵，四个药箱和四个计量泵分别向配水箱中投加不同药剂。

11.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，水质调配模块调配不同水质参数的试验用水，包括再生水、脱盐水、淡化海水、自来水及饮用水中的一种或多种。

12.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述的配水箱还安装有溢流管及低液位报警器，用于防止配水箱内的试验用水溢出和低于设定液面。

13.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述控制与计量模块还包括显示单元，用于显示水质参数数据采集设备测量的数据。

14.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，配水箱为PPR塑料圆桶形水箱，其体积为800L，在配水箱的底部安装有液位计、报警器及排水阀，在上部装有溢流管和进水电磁阀，在配水箱的顶部安装搅拌器；

药箱为30L并配有液位计，4个计量泵的量程分别为：0.78L/h、2.20L/h、3.50L/h、7.60L/h；

补水泵为适用于输配水管道上可变频的离心泵；

管道泵是不锈钢材质的立式变频管道泵，输出功率可调控；

储水缓冲水箱为圆柱型带有密封盖的箱体，该储水缓冲水箱的体积是30L，储水缓冲水箱顶部安装有压力表和排气阀，用于监测水箱中的压力，底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度。

15.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水质参数包括消毒剂余氯、pH值、碱度、硬度、温度、HCO₃ ^-、氨氮、电导率、总磷。