城市供水系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計研究及案例應(yīng)用

　　摘要：在本文之中，我們首先對城市供水系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計的必要性進行了深入的分析，然后從實際情況出發(fā)，分析了應(yīng)急調(diào)度技術(shù)體系的建設(shè)對策，并結(jié)合實際案例，探究了應(yīng)急設(shè)計優(yōu)化和應(yīng)用的重點與要點，希望能對我國城市建設(shè)活動的順利開展起到一定的促進作用。

　　關(guān)鍵詞：城市供水系統(tǒng);應(yīng)急涉及;案例

　　一、城市供水系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計的必要性分析

　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)水平的不斷提升，我國城市的供水總量也從466億立方米增加到了501億立方米，這個數(shù)字也呈現(xiàn)出逐步增加的事態(tài)，城市用水率也隨著時間的推移和全年居民家庭用水量的增長而增長。然而由于我國正處于市場經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，多種自然因素、人為因素不斷的交織，最終導致了多種突發(fā)污染問題的產(chǎn)生，尤其是在水源地上游容易產(chǎn)生重大的污染問題，對于下游城市的飲用水安全也容易產(chǎn)生一定的安全隱患。根據(jù)不完全統(tǒng)計，最近幾年我國城市水源地的突發(fā)污染問題已經(jīng)超過了102起，其事故總體數(shù)量呈現(xiàn)出不斷上漲的趨勢，危害系數(shù)也在不斷提升，河道交通事故和工廠泄漏事故則是最為主要的污染事故，一般來說，城市水源地引發(fā)的突然問題往往會導致城市供水體系運行出現(xiàn)問題，最終引起突然停水的惡劣后果。

　　雖然說大部分問題都在相關(guān)部門的協(xié)調(diào)之下得到了合理解決，然而其應(yīng)急體系的相應(yīng)時間遠遠比我國規(guī)定的突發(fā)環(huán)境實踐要求的1小時之內(nèi)應(yīng)急的時間要求要高。而我國城市供水系統(tǒng)在水源選擇以及系統(tǒng)設(shè)計上也存在著較為顯著的地域性差異。我國北方城市往往會采用水庫進行蓄水，或者以地下水為主要的水源，原水體系包含了水庫以及配套的引水工程，整個水源機制較為單一;而南方地區(qū)則以江水為主要水源，而距離入海口較近的城市也會面臨著咸潮上溯的問題。對于南方城市而言，其水源原水系統(tǒng)較為分散，因此能夠使水源地突發(fā)的安全問題得到有效的控制，然而在污染事故發(fā)生時，能否在保障供水體系安全性的前提下，運用相應(yīng)的體系，選擇合理的調(diào)度方案，提升系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的合理性也就成為了當前需要考慮的重點問題[1]。

　　二、應(yīng)急調(diào)度技術(shù)體系的建設(shè)

　　(一)應(yīng)急調(diào)度技術(shù)體系框架

　　城市水源地突發(fā)污染問題應(yīng)急管理的過程包含了應(yīng)急預(yù)案啟動和應(yīng)急機制應(yīng)用兩個部分，前者是對應(yīng)了突發(fā)污染事件程序化操作和規(guī)范化操作的規(guī)程，而后者則是為了確保相關(guān)預(yù)案能夠順利實施，為人力資源管理和物資保障提供的制度保障。在這之中，應(yīng)急預(yù)案是應(yīng)急管理的重要工具，也是相關(guān)企業(yè)開展應(yīng)急調(diào)度的主要依據(jù)。從應(yīng)急調(diào)度技術(shù)體系的構(gòu)建來看，應(yīng)該對原水系統(tǒng)進行水力學模型的構(gòu)建，對不同來水和需水條件的運行狀態(tài)進行深入分析，并將其作為評估系統(tǒng)安全性的批評要求。從實際情況來看，整個體系應(yīng)該包含了在線監(jiān)控體系、調(diào)度和決策支持體系、應(yīng)急指揮體系三個系統(tǒng)[2]。

　　其中，在線監(jiān)控體系是對突發(fā)污染事件信息進行獲取的系統(tǒng)，而應(yīng)急調(diào)度決策支持平臺包含了水質(zhì)量監(jiān)督管理，整個系統(tǒng)運行狀態(tài)評估，應(yīng)急策略管理，系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度等多種方面的內(nèi)容，而應(yīng)急指揮系統(tǒng)則應(yīng)該包括了應(yīng)急調(diào)度方案調(diào)度指令以及操作的應(yīng)急調(diào)度流程。在線監(jiān)測系統(tǒng)往往會建立在水源地的上游監(jiān)測站之中，并對原水水質(zhì)進行實時的監(jiān)督和管理，通過數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)將相應(yīng)的水質(zhì)分析參數(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫之中，如果監(jiān)控參數(shù)出現(xiàn)了問題，就應(yīng)該對相應(yīng)的位置進行迅速的確定，并以定量檢測的方式，對污染物的類型和污染物的總量進行深入分析，確定污染事件與取水點之間存在的距離。

　　決策支撐系統(tǒng)應(yīng)該包含了水質(zhì)管理模型，系統(tǒng)狀態(tài)評估模塊和系統(tǒng)評估系統(tǒng)等體系共同組成。如果說系統(tǒng)在不安全的區(qū)域之下，則應(yīng)該運用應(yīng)急策略判定模塊，通過模糊推理判定體系進行可行應(yīng)急策略的推定，如果說系統(tǒng)處于安全的狀態(tài)之下，或者經(jīng)過判定應(yīng)該采取應(yīng)急調(diào)度方式，則應(yīng)該調(diào)動優(yōu)化分解計算模塊，通過相應(yīng)的問題分析機制進行優(yōu)化算法解答，從而獲取優(yōu)化調(diào)度方案，在確保水源安全性和穩(wěn)定性的前提之下，降低供水體系的電能消耗。應(yīng)急指揮體系應(yīng)該通過調(diào)度中心將相應(yīng)的方案轉(zhuǎn)變成為指令，最終確保各個泵站和水庫管理體系能夠明確調(diào)度的內(nèi)容，從而使其能夠符合應(yīng)急條件下的調(diào)度要求[3]。

　　(二)應(yīng)急決策支撐系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　從實際情況來看，水質(zhì)模型預(yù)測的目標在于以水源地流量和濃度進行計算標準，獲取污染事件對于水系統(tǒng)取水造成的影響，并在不同的情況之下對時間和影響力進行推測，明確相關(guān)信息的完善性和差異性。由于水源地污染事件的產(chǎn)生存在著一定的不確定性，因此對突發(fā)污染事故的精確化處理也就成為了當前需要解決的重點問題。我們可以以瞬時排放條件為基準，以河道水質(zhì)模型為基礎(chǔ)，推導出相應(yīng)的特征量計算公式，并且在應(yīng)急條件之下，通過估計值與耗時的數(shù)值計算分析得出相應(yīng)的結(jié)論，進而為應(yīng)急工作提供更加有力的依托。從實際要求上來看，系統(tǒng)的狀態(tài)評估可以運用SCADA系統(tǒng)開展，進行數(shù)據(jù)采集分析，并結(jié)合系統(tǒng)的要求獲取相應(yīng)的信息，通過水力模型對系統(tǒng)的安全性進行深入分析，在沒有外部水源的條件下計算供水體系能夠持續(xù)正常運行的時間。將固有系統(tǒng)的安全性與污染事件以及取水口的時間進行對比，進而獲取評估系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，從而為后續(xù)的應(yīng)急策略判斷提供堅實的基礎(chǔ)。

　　三、城市供水系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度的案例應(yīng)用分析

　　某城市在當?shù)亟�域的主干流末端，包含了四個入�？�，其主要水源系統(tǒng)為主城區(qū)的原水系統(tǒng)，不僅負責向主城區(qū)供水，同時還要向其他地區(qū)供水，屬于一種典型的分散、復雜的原水體系。從安全性的角度來看，這個城市承載了上游城市工業(yè)分布以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整所必須的水資源供應(yīng)，也將面臨著城市不斷發(fā)展對水資源造成的影響，這也使其面臨著較為嚴峻的供水形式。而結(jié)合我們之前所說的應(yīng)急調(diào)度機制，開發(fā)了針對于某城市的應(yīng)急調(diào)度應(yīng)急系統(tǒng)，從而對該城市上游污染事件的進行合理應(yīng)對[4]。

　　首先要通過EPANET軟件構(gòu)建出當?shù)氐脑�水系統(tǒng)的水利模型，并對相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進行校檢和核對，這個模型能夠?qū)ο到y(tǒng)運行的實際情況加以有效反應(yīng)。結(jié)合實際情況來看，當?shù)孛嫒∷�口在每月會�?jīng)歷兩次大潮和一次小潮，而取水的時間段往往集中在漲潮開始的兩天或者三天之后，同時也需要考慮到潮汐漲落的影響因素。為了確保整個體系構(gòu)建具有相應(yīng)的實效性，會在泵站的上游設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)督管理機制，并通過突發(fā)污染事故情況的模擬和計算，對供水體系功能性是否存在失效的問題加以分析，提升調(diào)度方案的科學性和合理性。在優(yōu)化過程之中，最應(yīng)該遵循的原則就是安全性原則和合理性原則，對泵站電耗的目標函數(shù)加以深入分析，確保其初始條件包含了泵站的可取水時間序列，以及蓄水庫的初始水位，并設(shè)置合理的決策變量，最終達到提升水庫總體需水量和泵站體系節(jié)能效力的作用，確保應(yīng)急調(diào)度體系不僅能夠提升城市供水系統(tǒng)運用的安全性，也能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟效益和社會效益，為城市供水體系的正常運轉(zhuǎn)奠定更加堅實的基礎(chǔ)。

　　供水論文投稿刊物：《城鎮(zhèn)供水》雜志主要刊登的內(nèi)容有國家有關(guān)城鎮(zhèn)供水的文件、通知，有關(guān)供水的法律法規(guī)、國家和行業(yè)標準;國內(nèi)外有關(guān)城鎮(zhèn)供水的先進生產(chǎn)技術(shù)、企業(yè)管理的理論和使用性文章;供水技術(shù)論文和國外考察報告;國內(nèi)外先進供水設(shè)備的引進與使用情況;縣鎮(zhèn)供水企業(yè)的革新與改造;節(jié)約用水和水資源管理的文章以及供水設(shè)備器材的研制生產(chǎn)銷售信息。

　　四、結(jié)束語

　　綜上所述，在城市建設(shè)活動開展之中，必須結(jié)合實際情況做好城市供水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度工作，才能確保城市供水體系能夠滿足使用者安全性的具體要求。而對于城市供水而言，水源地突發(fā)污染事故往往會對其造成一定的威脅，這也就要求我們能夠通過相應(yīng)的手段和措施，結(jié)合城市的實際需求構(gòu)建有效的應(yīng)急策略，在系統(tǒng)安全的前提下，以優(yōu)化計算為基礎(chǔ)提升應(yīng)急調(diào)度的有效性。

　　參考文獻

　　[1]王肖穎.城市供水水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)研究[D].重慶:重慶大學,2015.

　　[2]吳夢杰.供水監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的建設(shè)與效益分析[D].湖北:武漢工程大學,2015.

　　[3]殷蔚明.城市供水信息系統(tǒng)中的安全評測技術(shù)研究[D].湖北:中國地質(zhì)大學(武漢),2009.

　　[4]孫巖.云南華能瀾滄江流域水電應(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)研究[D].湖北:中國地質(zhì)大學(武漢),2009.

　　作者：侯繼燕

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