城市供水系統應急設計研究及案例應用

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

　　關鍵詞：城市供水系統;應急涉及;案例

　　一、城市供水系統應急設計的必要性分析

　　隨著我國經濟建設水平的不斷提升，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，這個數字也呈現出逐步增加的事態，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濟體制轉型發展的關鍵時期，多種自然因素、人為因素不斷的交織，最終導致了多種突發污染問題的產生，尤其是在水源地上游容易產生重大的污染問題，對于下游城市的飲用水安全也容易產生一定的安全隱患。根據不完全統計，最近幾年我國城市水源地的突發污染問題已經超過了102起，其事故總體數量呈現出不斷上漲的趨勢，危害系數也在不斷提升，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，城市水源地引發的突然問題往往會導致城市供水體系運行出現問題，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部門的協調之下得到了合理解決，然而其應急體系的相應時間遠遠比我國規定的突發環境實踐要求的1小時之內應急的時間要求要高。而我國城市供水系統在水源選擇以及系統設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;而南方地區則以江水為主要水源，而距離入�？谳^近的城市也會面臨著咸潮上溯的問題。對于南方城市而言，其水源原水系統較為分散，因此能夠使水源地突發的安全問題得到有效的控制，然而在污染事故發生時，能否在保障供水體系安全性的前提下，運用相應的體系，選擇合理的調度方案，提升系統優化調度的合理性也就成為了當前需要考慮的重點問題[1]。

　　二、應急調度技術體系的建設

　　(一)應急調度技術體系框架

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

　　其中，在線監控體系是對突發污染事件信息進行獲取的系統，而應急調度決策支持平臺包含了水質量監督管理，整個系統運行狀態評估，應急策略管理，系統優化調度等多種方面的內容，而應急指揮系統則應該包括了應急調度方案調度指令以及操作的應急調度流程。在線監測系統往往會建立在水源地的上游監測站之中，并對原水水質進行實時的監督和管理，通過數據采集和分析系統將相應的水質分析參數傳輸到數據庫之中，如果監控參數出現了問題，就應該對相應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。

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

　　(二)應急決策支撐系統的實現

　　從實際情況來看，水質模型預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，明確相關信息的完善性和差異性。由于水源地污染事件的產生存在著一定的不確定性，因此對突發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，以河道水質模型為基礎，推導出相應的特征量計算公式，并且在應急條件之下，通過估計值與耗時的數值計算分析得出相應的結論，進而為應急工作提供更加有力的依托。從實際要求上來看，系統的狀態評估可以運用SCADA系統開展，進行數據采集分析，并結合系統的要求獲取相應的信息，通過水力模型對系統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正常運行的時間。將固有系統的安全性與污染事件以及取水口的時間進行對比，進而獲取評估系統的安全性和穩定性，從而為后續的應急策略判斷提供堅實的基礎。

　　三、城市供水系統應急調度的案例應用分析

　　某城市在當地江域的主干流末端，包含了四個入�？冢�其主要水源系統為主城區的原水系統，不僅負責向主城區供水，同時還要向其他地區供水，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分布以及產業結構調整所必須的水資源供應，也將面臨著城市不斷發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。而結合我們之前所說的應急調度機制，開發了針對于某城市的應急調度應急系統，從而對該城市上游污染事件的進行合理應對[4]。

　　首先要通過EPANET軟件構建出當地的原水系統的水利模型，并對相關數據和信息進行校檢和核對，這個模型能夠對系統運行的實際情況加以有效反應。結合實際情況來看，當地面取水口在每月會經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建具有相應的實效性，會在泵站的上游設置相應的監督管理機制，并通過突發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，提升調度方案的科學性和合理性。在優化過程之中，最應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能效力的作用，確保應急調度體系不僅能夠提升城市供水系統運用的安全性，也能夠實現預期的經濟效益和社會效益，為城市供水體系的正常運轉奠定更加堅實的基礎。

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

　　四、結束語

　　綜上所述，在城市建設活動開展之中，必須結合實際情況做好城市供水系統的應急調度工作，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的手段和措施，結合城市的實際需求構建有效的應急策略，在系統安全的前提下，以優化計算為基礎提升應急調度的有效性。

　　參考文獻

　　[1]王肖穎.城市供水水質監測與預警系統研究[D].重慶:重慶大學,2015.

　　[2]吳夢杰.供水監測信息管理系統的建設與效益分析[D].湖北:武漢工程大學,2015.

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

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

　　作者：侯繼燕

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