給水管網水質特征及其模擬研究.pdf

1、隨著社會生活和經濟的發(fā)展，用戶對于自來水的要求，已不再局限于壓力和水量，而對水質提出了更高要求。我國給水管網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水質的變化，目前管網水質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為依托工程，通過現場測試與實驗室分析相結合，運用數學和計算機手段，從管網水質特征入手，對管道生長環(huán)、管網水質監(jiān)測、管網水質模型及水質動態(tài)模擬進行全面系統(tǒng)研究。

2、　　通過大量現場實測和實驗室實驗，對大規(guī)模多水源給水管網水質特征進行了研究，實驗結果表明影響管網水質變化的直接因素為出廠水水質、管道屬性、管網水力狀況及其變化，證明了生長環(huán)是造成管網水質變化的主要原因。
　　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；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)質管材，以及進行舊管道的沖洗，可實現對生長環(huán)的控制和去除。
　　為利用有限的監(jiān)測點實現對管網水質最大程度監(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”，與實際管網狀況相結合，實現

4、了天津給水管網水質在線監(jiān)測點優(yōu)化選取。作為示范工程，建立了天津市給水管網水質在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現了遠程RTU終端、網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，具備數據采集、整理、分析以及報警等功能，對天津市給水管網水質進行24h連續(xù)監(jiān)測。
　　在現場測試基礎上，提出以電導率作為示蹤參數來判定水流臨界點，建立了基于管壁反應的天津給水管網余氯衰減數學模型。通過實驗數據發(fā)現給水管道生長環(huán)內存在

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，將管網內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模擬的三鹵甲烷數學模型，并通過天津管網現場實測確定了模型參數。
　　在水力模擬基礎上，運用拉格朗日時間驅動法，實現了大規(guī)模多水源復雜給水管網水質模型求解。引入Input－Output算法，結合天津實際管網狀況，完成了天津管網水質模型校核，取得了滿意結果。管網水質模擬實現了軟件化，形成了“