給水管網(wǎng)水質(zhì)特征及其模擬研究.pdf

1、隨著社會生活和經(jīng)濟的發(fā)展，用戶對于自來水的要求，已不再局限于壓力和水量，而對水質(zhì)提出了更高要求。我國給水管網(wǎng)普遍存在敷設年代長、管材落后的情況，由于生長環(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，缺乏必要科學手段。本文以天津市給水管網(wǎng)為依托工程，通過現(xiàn)場測試與實驗室分析相結合，運用數(shù)學和計算機手段，從管網(wǎng)水質(zhì)特征入手，對管道生長環(huán)、管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測、管網(wǎng)水質(zhì)模型及水質(zhì)動態(tài)模擬進行全面系統(tǒng)研究。

2、　　通過大量現(xiàn)場實測和實驗室實驗，對大規(guī)模多水源給水管網(wǎng)水質(zhì)特征進行了研究，實驗結果表明影響管網(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，證明了生長環(huán)是造成管網(wǎng)水質(zhì)變化的主要原因。
　　運用多種分析方法，對生長環(huán)微觀形態(tài)、物理特性、化學成份以及微生物生態(tài)等方面進行了系統(tǒng)研究。結果表明：生長環(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；且生長環(huán)作為微生物生長載體，包含了鐵細菌和硫酸鹽還原菌等細菌。生長環(huán)的形成機理在于管道內(nèi)壁腐蝕、微生物作用和水體后沉淀作用三個方面。通過控制出廠水pH值、改變消毒方式、對舊管道進行涂襯、換用優(yōu)質(zhì)管材，以及進行舊管道的沖洗，可實現(xiàn)對生長環(huán)的控制和去除。
　　為利用有限的監(jiān)測點實現(xiàn)對管網(wǎng)水質(zhì)最大程度監(jiān)測，需要對監(jiān)測點進行優(yōu)化選取，在前人工作的基礎上，本文提出了“水量—水力混和法”，與實際管網(wǎng)狀況相結合，實現(xiàn)

4、了天津給水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測點優(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)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程RTU終端、網(wǎng)絡無線傳輸及中央控制單元的集成，共包括35個在線監(jiān)測點，可監(jiān)測余氯與濁度兩個參數(shù)，具備數(shù)據(jù)采集、整理、分析以及報警等功能，對天津市給水管網(wǎng)水質(zhì)進行24h連續(xù)監(jiān)測。
　　在現(xiàn)場測試基礎上，提出以電導率作為示蹤參數(shù)來判定水流臨界點，建立了基于管壁反應的天津給水管網(wǎng)余氯衰減數(shù)學模型。通過實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)給水管道生長環(huán)內(nèi)存在

5、三鹵甲烷前體物，且管壁生長環(huán)影響下三鹵甲烷的形成與水力條件改變存在直接關系，將管網(wǎng)內(nèi)三鹵甲烷形成劃分為主體水反應和管壁反應，提出了一個適應實際管網(wǎng)模擬的三鹵甲烷數(shù)學模型，并通過天津管網(wǎng)現(xiàn)場實測確定了模型參數(shù)。
　　在水力模擬基礎上，運用拉格朗日時間驅(qū)動法，實現(xiàn)了大規(guī)模多水源復雜給水管網(wǎng)水質(zhì)模型求解。引入Input－Output算法，結合天津?qū)嶋H管網(wǎng)狀況，完成了天津管網(wǎng)水質(zhì)模型校核，取得了滿意結果。管網(wǎng)水質(zhì)模擬實現(xiàn)了軟件化，形成了“