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【摘 要】 供水管网安全优化运行的目标，在于满足用户对水质、水量与水压的要求，并在此前提下最大限度地控制管道漏损、降低“爆管”风险、减少管网运行与维护费用。本文针对供水管网特点和供水企业管理特点，探讨城市供水管网的安全优化运行与污染控制措施。
【关键词】 供水管网；优化维护；污染控制
一、城市供水污染根源
1、给水管材的影响：金属管道。原来城市管网大多采用铸铁管、钢管，而其输送介质水本身即为一种电解液，同时供水水厂为了保证供水卫生指标而采取加大投氯量，同时也增加了水的侵蚀性，其极易引起管道的电化学腐蚀，即水在管内流动过程中易形成管内腐蚀、沉淀及结垢现象，并且随着使用时间延长其结垢层厚度也相应增加，因此管道有效截面逐渐缩小，当供水管网等原因导致内部流速突然改变时，铁锈就会从管道内壁脱落进入水体，导致水质恶化。混凝土管。该类管材包括混凝土管、预应力混凝土管及防腐混凝土管，該类管材一般用于排水工程，但也有少量用于给水管网，其具有强度高、无需防腐处理等优点，但该类管材连接部位所需的弯头、三通等配件仍不能生产，因此在该部位往往由于管材不同而导致污染。塑料管材。该类管材主要包括硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管以及玻璃纤维增强树脂塑料管等，其具有重量轻、耐腐蚀等系列优点，但该类管材在使用中可浸出化学物质而将管内水质污染。复合管。其大多是由工作层、支撑层和保护层构成，该类管材要求各种材料之间的亲和力较强，各种材料的物理性能较接近并有良好的接头方法，常见的复合管材有以铸铁作支撑材料内衬环氧树脂、以钢管为基体，在钢管内涂上各种材质的塑料以及以聚乙烯或交联聚乙烯为内外层，中间芯层为焊接铝管，并在铝管的内外表面涂覆胶粘剂与塑料层粘结等型式，该类管材在具有系列优点的同时，由于其与水接触的层面为化学类物质，因此易与水发生反应，产生对人体有害物质。
2、水体自身物化反应
给水处理过程中，添加混凝剂后所形成的絮凝体虽绝大多数在沉淀和过滤过程中被截留，但难免有少量仍存留于水体内，在增大水的浊度的同时也加强了对水质的污染；管网水体内含有一定量的氯虽然对水体能够产生良好的消毒作用，但一旦其过量则会和管网二次污染物作用生成各类有机氯，该类有机物中部分为致突变物质，会诱发各类癌症；若管网内水体停留时间过长，则将导致余氯消失并导致细菌生长以及沉淀物增加，因此，对供水水体加氯量应严格合理控制，避免出现加氯不合理导致水质远离毒理学指标，而应保证加氯合理，使出厂水和管网水符合微生物指标和保持水的新鲜性。
二、城市供水管网的安全优化运行与污染控制的技术策略
1、控制二次污染
调查显示，供水管网系统中的配水管道、入户管线与二次供水单元是水质恶化最为严重的区域，也是保障输配水水质安全的关键区域。为此，要深入研究管道对水质的影响、输配水质对管道的影响、水质与管道二者之间交互作用导致的水质变化，并以管网水力学、水质学模型为重要手段为管网输配过程中水质稳定化、腐蚀控制与水质安全保障等提供基础依据。输配管材、管网规模与结构类型、输配水质、运行维护水平等都会对管网水质产生影响，保障管网水质稳定必须从系统的角度进行考虑。出厂水水质是保证管网水质最重要的基础，同时必须选择适当的管材和管网运行条件，从化学稳定性和生物稳定性两个方面制定保证管网水质的运行方案和输配工艺。此外，管网及二次供水系统的科学运行与维护也是防止二次污染的重要内容。就目前的认识与应用水平而言，对管网水质的安全保障仍需在原理、技术、材料、工艺与管理等方面综合考虑，并将其作为一个系统工程不断推进应用实施。
2、拓展管网GIS功能
地理信息系统（GIS）是实现管网信息化管理的重要手段，也是目前应用最为普遍的管网信息管理平台。传统意义上的管网信息主要包括管道属性信息、管道空间信息、附属构筑物信息等。随着管网运行水平与管理需求的延伸和拓展，管网GIS在单纯的信息存储与管理基础上被赋予了更高的内涵与更多的功能。加强管网GIS系统对管道失效数据信息的管理功能。传统的管道失效数据往往采用手工记录与存储，其缺点在于难以充分利用历史漏损数据优化管网漏损管理与控制。加强管网GIS系统的网络分析功能。GIS技术不仅可为网络分析提供数据空间、建立网络分析所必需的拓扑结构、实现网络分析的可视化，网络分析功能包括最短路径分析、可达性、连通性、追踪问题等。加强管网GIS系统与管网水力、水质模型及SCADA系统的融合。管网水力学与水质学模型是管网优化运行与调度的基础；SCADA系统可提供管网水量、压力、水质、漏损信号等在线监测信息。以管网GIS系统为平台，将上述信息实时导入管网GIS系统，并利用相关模型分析、评估、辅助决策等功能，可提供更为丰富的管网实时状态信息，并为管网优化运行管理提供即时信息。
3、建立漏损控制与“爆管”预防模式
目前国内供水企业普遍采用的检漏方法有听音检漏法、区域检漏法、区域装表法、区域检漏与区域装表法相结合等，上述方法在长期应用中积累了丰富的实践经验与良好的应用效果。但上述方法也存在一定的不足，检漏人员的经验对检漏效果有重要影响，缺乏普适性等等。国外近年来开发了基于声音信号的噪声记录仪，其可在用户用水量最低、环境背景噪音最小的夜间时段监测连续声音信号，并根据所收集的强度、带宽、频率等信息作出漏损与否的判断与识别。采用该方法可实现对管网漏损的即时、有效监测，并提高漏损点判断与定位效率。针对我国供水管网特点及供水企业管理特点，噪声记录仪仍缺乏大规模应用的成功案例。在利用噪声记录仪进行管网漏损监测与控制过程中，需要解决如下关键问题：如何有效监测并及时发现漏损，从而减少“误报率”、降低漏损排查工作量；如何预测、评价不同区域或管段的漏损概率，并对漏损高风险区采取相应的技术与工程手段；如何将管网分级分区与噪声记录仪检漏技术结合形成漏损综合控制技术系统；如何实现大量的漏损监测仪器与信号的管理与信息挖掘；如何建立漏损监测、预警与控制的漏损管理模式与业务流程。不少城市“爆管”濒发严重干扰了居民正常的生产与生活，如何预防与控制“爆管”发生也成为供水企业高度关注的重要问题。“爆管”，产生的因素有很多，如野蛮施工、地层变化导致地基下沉、管道小漏逐渐发展成大漏导致爆管、管壁腐蚀脱落导致局部应力加大、局部管网压力过高、压力瞬时急剧变化产生“瞬变流”对管道的剥蚀作用等。供水企业可通过管网优化运行、加强管网维护与管理等手段预防某些类型的“爆管”发生或降低爆管风险，而流体力学模拟在“爆管”预防与控制中也具有重要作用。
4、周期性冲洗管网
对管网进行清洗对提高管网水质、恢复管道通水能力、抑制腐蚀发生以及维护管网正常运行具有重要意义。通过管路冲洗可降低颗粒物在管道内壁的净积累量以将管网内水的浊度控制在标准值内，在冲洗过程中适当增加消毒剂可杀死冲洗后重新悬浮的微生物，冲洗后若投加腐蚀抑制剂则可促进管道内保护膜的形成，通过冲洗管道内壁的沉积和锈垢可提高通水能力，降低供水成本等。对供水调节构筑物、二次增压设施，首先应完善其结构以避免虫类等进入；添加过滤装置，改装不合格的内壁涂衬材料，采用不锈玻璃钢、不含铅瓷片等；将进水管插入池底以解决死水问题，对停留时间超过12h的池水采取补充加氯或采取其他消毒方法以保证水质；采用氯胺等比自由氯更有消毒效果的消毒剂。
三、结语
总之，改善供水管网以及优化净水工艺，完善净水设施提高出水水质，同时加强对输配水系统的有效维护管理，避免污染的形成，最终保证供水水质已成为关系民生的重要问题。
参考文献：
[1]陈明吉.城市供水管网水质二次污染与防治对策[J].净水技术，2008
[2]候根然、宋艳清.二次供水水质污染的原因分析与防治对策[J].甘肃科技，2007
【关键词】 供水管网；优化维护；污染控制
一、城市供水污染根源
1、给水管材的影响：金属管道。原来城市管网大多采用铸铁管、钢管，而其输送介质水本身即为一种电解液，同时供水水厂为了保证供水卫生指标而采取加大投氯量，同时也增加了水的侵蚀性，其极易引起管道的电化学腐蚀，即水在管内流动过程中易形成管内腐蚀、沉淀及结垢现象，并且随着使用时间延长其结垢层厚度也相应增加，因此管道有效截面逐渐缩小，当供水管网等原因导致内部流速突然改变时，铁锈就会从管道内壁脱落进入水体，导致水质恶化。混凝土管。该类管材包括混凝土管、预应力混凝土管及防腐混凝土管，該类管材一般用于排水工程，但也有少量用于给水管网，其具有强度高、无需防腐处理等优点，但该类管材连接部位所需的弯头、三通等配件仍不能生产，因此在该部位往往由于管材不同而导致污染。塑料管材。该类管材主要包括硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管以及玻璃纤维增强树脂塑料管等，其具有重量轻、耐腐蚀等系列优点，但该类管材在使用中可浸出化学物质而将管内水质污染。复合管。其大多是由工作层、支撑层和保护层构成，该类管材要求各种材料之间的亲和力较强，各种材料的物理性能较接近并有良好的接头方法，常见的复合管材有以铸铁作支撑材料内衬环氧树脂、以钢管为基体，在钢管内涂上各种材质的塑料以及以聚乙烯或交联聚乙烯为内外层，中间芯层为焊接铝管，并在铝管的内外表面涂覆胶粘剂与塑料层粘结等型式，该类管材在具有系列优点的同时，由于其与水接触的层面为化学类物质，因此易与水发生反应，产生对人体有害物质。
2、水体自身物化反应
给水处理过程中，添加混凝剂后所形成的絮凝体虽绝大多数在沉淀和过滤过程中被截留，但难免有少量仍存留于水体内，在增大水的浊度的同时也加强了对水质的污染；管网水体内含有一定量的氯虽然对水体能够产生良好的消毒作用，但一旦其过量则会和管网二次污染物作用生成各类有机氯，该类有机物中部分为致突变物质，会诱发各类癌症；若管网内水体停留时间过长，则将导致余氯消失并导致细菌生长以及沉淀物增加，因此，对供水水体加氯量应严格合理控制，避免出现加氯不合理导致水质远离毒理学指标，而应保证加氯合理，使出厂水和管网水符合微生物指标和保持水的新鲜性。
二、城市供水管网的安全优化运行与污染控制的技术策略
1、控制二次污染
调查显示，供水管网系统中的配水管道、入户管线与二次供水单元是水质恶化最为严重的区域，也是保障输配水水质安全的关键区域。为此，要深入研究管道对水质的影响、输配水质对管道的影响、水质与管道二者之间交互作用导致的水质变化，并以管网水力学、水质学模型为重要手段为管网输配过程中水质稳定化、腐蚀控制与水质安全保障等提供基础依据。输配管材、管网规模与结构类型、输配水质、运行维护水平等都会对管网水质产生影响，保障管网水质稳定必须从系统的角度进行考虑。出厂水水质是保证管网水质最重要的基础，同时必须选择适当的管材和管网运行条件，从化学稳定性和生物稳定性两个方面制定保证管网水质的运行方案和输配工艺。此外，管网及二次供水系统的科学运行与维护也是防止二次污染的重要内容。就目前的认识与应用水平而言，对管网水质的安全保障仍需在原理、技术、材料、工艺与管理等方面综合考虑，并将其作为一个系统工程不断推进应用实施。
2、拓展管网GIS功能
地理信息系统（GIS）是实现管网信息化管理的重要手段，也是目前应用最为普遍的管网信息管理平台。传统意义上的管网信息主要包括管道属性信息、管道空间信息、附属构筑物信息等。随着管网运行水平与管理需求的延伸和拓展，管网GIS在单纯的信息存储与管理基础上被赋予了更高的内涵与更多的功能。加强管网GIS系统对管道失效数据信息的管理功能。传统的管道失效数据往往采用手工记录与存储，其缺点在于难以充分利用历史漏损数据优化管网漏损管理与控制。加强管网GIS系统的网络分析功能。GIS技术不仅可为网络分析提供数据空间、建立网络分析所必需的拓扑结构、实现网络分析的可视化，网络分析功能包括最短路径分析、可达性、连通性、追踪问题等。加强管网GIS系统与管网水力、水质模型及SCADA系统的融合。管网水力学与水质学模型是管网优化运行与调度的基础；SCADA系统可提供管网水量、压力、水质、漏损信号等在线监测信息。以管网GIS系统为平台，将上述信息实时导入管网GIS系统，并利用相关模型分析、评估、辅助决策等功能，可提供更为丰富的管网实时状态信息，并为管网优化运行管理提供即时信息。
3、建立漏损控制与“爆管”预防模式
目前国内供水企业普遍采用的检漏方法有听音检漏法、区域检漏法、区域装表法、区域检漏与区域装表法相结合等，上述方法在长期应用中积累了丰富的实践经验与良好的应用效果。但上述方法也存在一定的不足，检漏人员的经验对检漏效果有重要影响，缺乏普适性等等。国外近年来开发了基于声音信号的噪声记录仪，其可在用户用水量最低、环境背景噪音最小的夜间时段监测连续声音信号，并根据所收集的强度、带宽、频率等信息作出漏损与否的判断与识别。采用该方法可实现对管网漏损的即时、有效监测，并提高漏损点判断与定位效率。针对我国供水管网特点及供水企业管理特点，噪声记录仪仍缺乏大规模应用的成功案例。在利用噪声记录仪进行管网漏损监测与控制过程中，需要解决如下关键问题：如何有效监测并及时发现漏损，从而减少“误报率”、降低漏损排查工作量；如何预测、评价不同区域或管段的漏损概率，并对漏损高风险区采取相应的技术与工程手段；如何将管网分级分区与噪声记录仪检漏技术结合形成漏损综合控制技术系统；如何实现大量的漏损监测仪器与信号的管理与信息挖掘；如何建立漏损监测、预警与控制的漏损管理模式与业务流程。不少城市“爆管”濒发严重干扰了居民正常的生产与生活，如何预防与控制“爆管”发生也成为供水企业高度关注的重要问题。“爆管”，产生的因素有很多，如野蛮施工、地层变化导致地基下沉、管道小漏逐渐发展成大漏导致爆管、管壁腐蚀脱落导致局部应力加大、局部管网压力过高、压力瞬时急剧变化产生“瞬变流”对管道的剥蚀作用等。供水企业可通过管网优化运行、加强管网维护与管理等手段预防某些类型的“爆管”发生或降低爆管风险，而流体力学模拟在“爆管”预防与控制中也具有重要作用。
4、周期性冲洗管网
对管网进行清洗对提高管网水质、恢复管道通水能力、抑制腐蚀发生以及维护管网正常运行具有重要意义。通过管路冲洗可降低颗粒物在管道内壁的净积累量以将管网内水的浊度控制在标准值内，在冲洗过程中适当增加消毒剂可杀死冲洗后重新悬浮的微生物，冲洗后若投加腐蚀抑制剂则可促进管道内保护膜的形成，通过冲洗管道内壁的沉积和锈垢可提高通水能力，降低供水成本等。对供水调节构筑物、二次增压设施，首先应完善其结构以避免虫类等进入；添加过滤装置，改装不合格的内壁涂衬材料，采用不锈玻璃钢、不含铅瓷片等；将进水管插入池底以解决死水问题，对停留时间超过12h的池水采取补充加氯或采取其他消毒方法以保证水质；采用氯胺等比自由氯更有消毒效果的消毒剂。
三、结语
总之，改善供水管网以及优化净水工艺，完善净水设施提高出水水质，同时加强对输配水系统的有效维护管理，避免污染的形成，最终保证供水水质已成为关系民生的重要问题。
参考文献：
[1]陈明吉.城市供水管网水质二次污染与防治对策[J].净水技术，2008
[2]候根然、宋艳清.二次供水水质污染的原因分析与防治对策[J].甘肃科技，2007