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城市供水管网水质预警系统探讨

编辑:方海恩  来源:  时间:2016-01-29

城市供水管网水质预警系统探讨

摘要  文章论述了城市供水管网水质预警系统应具备的特征,明确其基本架构,并预警系统的关键点进行分析,以为城市供水管网水质预警系统的进一步发展提供借鉴。

 

关键词  城市供水管网水质预警系统;基本架构;关键点;分析

 

城市供水管网具有服务对象多、空间分布广的特点,其一旦受到污染必将会带来巨大的损失,这就要求应对管网水质进行必要的预警监控。对城市供水管网水质预警系统进行探讨,对于保障城市用水具有积极的现实意义。

 

1  城市供水管网水质预警系统应具有的特征

 

随着城市供水水质问题的日益突出,人们对城市自来水安全饮用保障问题越加关注。城市供水管网存在由管道检修、管道腐蚀、管道渗入、消毒副产物和恐怖袭击等影响供水水质的问题,同时管网具有分布复杂、范围广、地下隐蔽等特点,供水企业在没有建立有效的监测预警体系时,很难发现事故已经出现以及确定污染源和危及区域,从而进行有效的处理和修复,以致造成重大的影响。

 

城市供水管网水质预警系统的建设是保护城市水源水质的需要,归结起来,其应当具备以下特征:响应能力迅速;能对较多污染物质种类实施监测;能实现远程的校正与操作,具备较高的自动化程度;较低的建设与维护成本;简便的系统管理与操作;能够确定水质污染源及其污染的浓度与范围;具备低误差率和高灵敏性;系统自身能够持续稳健的运行。虽然,因受经济成本和技术水平的限制,城市供水管网水质预警系统要满足上述全部特征还很难实现,但随着这一系统的受重视程度越来越高,其必将在未来的发展中日渐完善。

 

2  城市供水管网水质预警系统的基本构架

 

城市供水管网水质预警系统的组成主要包括水质监控系统、水质管理信息系统、实验鉴定系统、事故处理系统四个基本架构。

 

2.1  水质监控系统

 

水质监控系统是预警系统的基础,其包括实时在线监测、常规水质检测和用户及卫生部门反馈等方面。城市管网的管道数量多、分布范围大,进行所有管道的实时监测并不现实,这就要求通过优化分析,来将有限数量的监测点安装至管网当中。造成城市管网水质污染的原因主要包括供水系统自身问题和人为因素两种。而预警系统必须能对这两种原因进行鉴别,并对污染物质加以识别与区分,而实施常规水质检测的目的就在于此。用户和卫生部门反馈则是一种脱离系统本身的监控,能够很好地弥补水质监控系统的不足。

 

2.2  水质管理信息系统

 

水质管理信息系统整合了数据库技术、地理信息系统、水力水质模型、scada系统、专家系统和预警预报功能等,是一个综合性的App管理平台。其作用在于为企业供水管网的日常管理和运行分析提供服务,当管网水质突发事件一旦发生时,则可及时显示报警,并可为管理者决策提供信息方面的帮助和引导。

 

设定监测点的数量m,投污点的数量i;随机选定m个监测点;随机选定1个投污点;进行水质模拟;m个监测点中最早监测到该污染发生的时刻t,即从污染发生到最早被监测到所经历的时间t内(c大于等于ct时,即认为该监测点可以监测到该污染事件的发生),计算pe值和vc值;并将结果保存到数据库中。其中:c为监测点的污染物浓度;ct为对人类健康造成危害的污染物的最小浓度。直至管网中的每一点都已依次作为投污点;直至管网中的任何m个点的组合形式都已做为监测系统来进行考察;用遗传算法对上述数据库中的数据进行处理,选取其中最优的一组监测系统。监测系统报警时,污染事件造成的危害最小,即认为该组监测系统最优。

 

2.3  实验鉴定系统

 

虽然通过在线监测点可实现对各种水质指标的实时检测,但是因技术水平的限制,检测精度并不高,对于特定污染物质难以进行准确的检测。因此,当发出报警后,有必要通过实验室鉴定系统,来对报警信息的正确性和污染物质进行确定与分析。实验室鉴定的首要原则就是要反应快,从发出报警到样本采集应控制在一个小时之内,而移动实验室则成为很好的方式,不但可在赶赴现场进行即时鉴定,还弥补了监测点数量有限的缺陷。

 

2.4  事故处理系统

 

事故处理系统包括发布警报、管网操作、水质净化、警报解除这四个程序,是在实验鉴定结果的基础上所采取的应对一系列应对措施。事故处理系统的运行需要供水企业、物业和媒体管理部门及相关政府部门等社会力量的共同努力。供水企业同自身实际相结合,来进行突发水质污染事件应急预案的制定,从而实现对突发事件有序、高效的处理。

 

3  城市供水管网水质预警系统的关键点分析

 

3.1  监测点仪器和监测点的选择与布置

 

水质监测指标是选择监测点仪器的关键依据,当前的监测指标包括浊度、温度、游离余氯、电导率、ph值、总铁、亚硝酸盐氮、大肠杆菌群、细菌等多种。在监测指标的选用上,应当结合水质反映状况、污染物监测种类、投资成本等做出综合的比较分析,并通过指标警戒线的合理划分来为监测指标的实际运用提供依据。因出于对成本的考虑,只能布置有限数量的监测点,因此,对其布置的优化就十分重要。随着当前计算机技术的技术的迅速发展和水质模拟技术的初见成效,可进一步改进监测点布置方法,适当增加约束条件,选择同预警系统要求更好相符的目标参数,来使得所选监测点能够对管网自身动态及管网中污染物的传播方式作出更好的体现。

 

3.2  开发水质管理信息系统

 

当前,国内一部分供水企业已经建立了企业管理信息系统、数据监测管理系统、管网地理信息系统,且正在朝着水质模型的方向发展。但就当前情况来开,系统间数据存在着较差的交互性,彼此独立,数据资源的利用率受到限制。因此,利用gis组件、数据库接口交互技术、数据看技术、可视化开发工具,并使用水质计算机App,来进行水质管理信息系统的综合开发就显的十分迫切。

 

4  结束语

 

随着城市用水问题的受重视程度越来越高,大家有理由相信,在全社会的共同努力下,城市供水管网水质预警系统在保障城市用水方面必将更加完善。

 


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