給水管網(wǎng)水質(zhì)特征及其模擬研究.pdf

1、隨著社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)于自來水的要求，已不再局限于壓力和水量，而對(duì)水質(zhì)提出了更高要求。我國(guó)給水管網(wǎng)普遍存在敷設(shè)年代長(zhǎng)、管材落后的情況，由于生長(zhǎng)環(huán)的存在，在很大程度上造成了管網(wǎng)水質(zhì)的變化，目前管網(wǎng)水質(zhì)管理仍停留在人工巡檢的層面，缺乏必要科學(xué)手段。本文以天津市給水管網(wǎng)為依托工程，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合，運(yùn)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)手段，從管網(wǎng)水質(zhì)特征入手，對(duì)管道生長(zhǎng)環(huán)、管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、管網(wǎng)水質(zhì)模型及水質(zhì)動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行全面系統(tǒng)研究。

2、　　通過大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，對(duì)大規(guī)模多水源給水管網(wǎng)水質(zhì)特征進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明影響管網(wǎng)水質(zhì)變化的直接因素為出廠水水質(zhì)、管道屬性、管網(wǎng)水力狀況及其變化，證明了生長(zhǎng)環(huán)是造成管網(wǎng)水質(zhì)變化的主要原因。
　　運(yùn)用多種分析方法，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)微觀形態(tài)、物理特性、化學(xué)成份以及微生物生態(tài)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：生長(zhǎng)環(huán)為具有很多微孔且具有一定的吸附能力的固態(tài)物質(zhì)；其主要成分為針鐵礦、纖鐵礦及FeS。其元素組成按照含量排列主要包括Fe、O

3、、Si、Ca、Mg、Mn等；且生長(zhǎng)環(huán)作為微生物生長(zhǎng)載體，包含了鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌等細(xì)菌。生長(zhǎng)環(huán)的形成機(jī)理在于管道內(nèi)壁腐蝕、微生物作用和水體后沉淀作用三個(gè)方面。通過控制出廠水pH值、改變消毒方式、對(duì)舊管道進(jìn)行涂襯、換用優(yōu)質(zhì)管材，以及進(jìn)行舊管道的沖洗，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)環(huán)的控制和去除。
　　為利用有限的監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)最大程度監(jiān)測(cè)，需要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化選取，在前人工作的基礎(chǔ)上，本文提出了“水量—水力混和法”，與實(shí)際管網(wǎng)狀況相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)

4、了天津給水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選取。作為示范工程，建立了天津市給水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程RTU終端、網(wǎng)絡(luò)無線傳輸及中央控制單元的集成，共包括35個(gè)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可監(jiān)測(cè)余氯與濁度兩個(gè)參數(shù)，具備數(shù)據(jù)采集、整理、分析以及報(bào)警等功能，對(duì)天津市給水管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行24h連續(xù)監(jiān)測(cè)。
　　在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試基礎(chǔ)上，提出以電導(dǎo)率作為示蹤參數(shù)來判定水流臨界點(diǎn)，建立了基于管壁反應(yīng)的天津給水管網(wǎng)余氯衰減數(shù)學(xué)模型。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)給水管道生長(zhǎng)環(huán)內(nèi)存在

5、三鹵甲烷前體物，且管壁生長(zhǎng)環(huán)影響下三鹵甲烷的形成與水力條件改變存在直接關(guān)系，將管網(wǎng)內(nèi)三鹵甲烷形成劃分為主體水反應(yīng)和管壁反應(yīng)，提出了一個(gè)適應(yīng)實(shí)際管網(wǎng)模擬的三鹵甲烷數(shù)學(xué)模型，并通過天津管網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定了模型參數(shù)。
　　在水力模擬基礎(chǔ)上，運(yùn)用拉格朗日時(shí)間驅(qū)動(dòng)法，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模多水源復(fù)雜給水管網(wǎng)水質(zhì)模型求解。引入Input－Output算法，結(jié)合天津?qū)嶋H管網(wǎng)狀況，完成了天津管網(wǎng)水質(zhì)模型校核，取得了滿意結(jié)果。管網(wǎng)水質(zhì)模擬實(shí)現(xiàn)了軟件化，形成了“