随着广州城市建设的发展,高层建筑的比率剧增,二次供水 (二次加压供水方式)是目前高层供水的唯一选择方式。二次供水的过程是通过水泵加压以及建造屋顶水箱和地下贮水池的方式以解决管网水压偏低和高层建筑用水要求。二次供水设施设计、建设和管理的优劣直接关系到二次供水水质。目前,由地下贮水池和屋顶水箱引起的城市二次供水水质污染问题,是给水卫生近年来提出的新问题,成为自来水水质问题的延伸,表现在供水水质合格率低,未经二次消毒的供水合格率只有60%-70%(张克峰,2005)。二次供水片区分散于城市不同的地理空间,各个二次供水区域的供水设施设计、建设和管理方式均存在差异,二次供水管网末梢水质如果仅靠有限的监控点进行人工监测水质变化情况,想要达到实时地、全面地了解整个管网各管段的水质情况是非常困难的。
为进一步提高城市供水应急能力,有效掌握城市范围内的居民生活饮用水二次供水用户终端的水质情况,确保城市供水安全,构建城市二次供水水质安全保障体系克不容缓。因此,借助先进信息技术,推广信息化建设成果,将水质监测与供水管网地理信息系统相结合,通过建立供水管网末梢与用户终端信息管理系统,实现管网水水质到用户终端水质进行跟踪分析比较,将有助于提高二次供水水质,防止突发性水污染,提高城市供水的安全性、可靠性和经济性。
本项目主要研究内容包括结合管网数据、用户信息、水量信息、水质数据等数据,把零散、缺乏内在联系的信息资料整合成有机、综合的信息资源,建立一个用户供水系统数据管理系统,并形成一个数据完善、高仿真的用户供水系统水质分析及评价系统。具体研究内容主要包括以下四点:
1)、资料整理及人工数据采集
完成对实验小区的4个水质测量点小区入口、水池的进水口与出水口)、终端用户进行数据采集,现场收集数据侧重对余氯、PH、浊度、流量等数据进行测量采集。
2)、水质模型、算法研究
以相对成熟的管网水质监控数学模型(稳态模型和动态模型)为理论研究基础,选取具有代表性的二次供水采样点,通过余氯、PH值、浊度等水质数据的采样对二次供水的水质进行分析;在实测数据的基础上,确立水质模型影响参数并建立管网水质模型,结合GIS技术对二次供水配水系统中水力、水质变化的相关指标如水龄、余氯等进行动态模拟。就模拟数值和实测数值进行误差校验,调整和优化参数设置,进一步完善系统算法的实用性和准确性。
3)、软件系统开发
以管网数据、用户数据、测量数据为基础,建立用户终端水质分析、评价系统。基于GIS平台和水力水质计算平台进行二次开发,建立管网末梢及用户终端管理信息系统,该系统能够对管网进行水力、水质的相关分析,实现对配水管网流量、水龄、余氯等指标的实时模拟,为二次供水管网水质管理提供决策支持。
4)、远传数据整合
将海珠区、天河区共11个点的远传数据整合至自来水公司信息中心,采用实时数据库保存,建立信息系统采集,能够输出相应报表并进行相关分析。
本项研究对管网末梢及用户终端管理系统的建设进行了有针对性、有益的尝试,借助先进信息技术,推广信息化建设成果,将水质监测与供水管网地理信息系统相结合,对用户终端安全用水进行自动化和一体化的统一管理,对管网水水质到用户终端水质进行跟踪分析比较,实现对管网末梢节点水质的监控,有利于满足提高供水水质,防止突发性水污染,使城市供水的安全可靠性与社会环境相适应的要求,具有较高的现实意义和指导作用。
(1)社会效益分析
本成果的推广和应用,将通过管网监测、水质监测与供水管网地理信息系统、二次供水管理系统的结合,通过计算机模拟技术对二次供水配水管网中的水源、水池、用户终端进行各节点流量、水龄、余氯等指标的动态模拟和监控,为供配水系统的科学化管理提供辅助决策工具。
(2)经济效益分析
本成果推广后,将使管网水质、二次供水水池水质、用户终端水水质得到有效的监控,从管网到用户终端的流量、压力、水质(浊度、余氯、PH值)分析等业务生产效率得以大大提高,从而降低管网运行成本;可减少水质事故的发生,避免经济赔偿,提高小区管网规划设计的科学性。采用GIS及管网模拟,可使设计人员科学预测改建效果,减少盲目投资。
(3)环境效益分析
该项目属公益性显著的项目,除产生直接供水效益外,还具有显著的环境效益。成果推广后,通过对管网与水质的有效监控,节约用水、加强保护、建设节水防污型社会,有利于推动广州节水型城市的建设,实现水资源的可持续利用。