（环境工程专业论文）供水管网漏水管理信息系统和管道寿命经济决策系统.pdf

摘要本文深入地研究了供水管网管道的漏水原因，建立了漏水管理信息系统、管道生命年限微观模型及管道寿命经济决策系统。通过对某市供水管网运行中的大量漏水实测数据的收集和按理，完成相应漏水管理信息系统，并对造成管网泄漏的原因进行分析，确定影响管道漏水的相关因素，进而应用s p s s 统计分析软件包，采用回归分析的方法拟合供水管道的生命年限微观模型，最后用p o w e rs t a t i o n 编程检验；在此基础上，又对管网漏水损失的各种费用进行分析，应用费用差值分析原理，并结合单管线的可靠性理论，建立管道寿命经济决策模型，最后提出建立相应决策支持系统的设想。f 实例表明：所建立的供水管网的漏水管理信息系统，能很好的实现信息录入、录出、查询、统计、分析等功能；管道的生命年限微观模型，能较准确地推算管道的安全使用年限，并为管道的寿命经济决策分析提供了强有力的支持；在此基础上，建立管道寿命经济决策模型，对供水管网的改扩建和整体优化工作及管网的实际运行和维护，具有十分重要的指导意义和实用价值。、k、关键词：供水管网、管理信息系统、管道生命年限漏水、管道寿命经济决策系统。a b s t r a c tt h i st h e s i sh a sm a d eat h o r o u g hs t u d yo nt h el e a k i n gr e a s o no fw a t e r s u p p l yn e t w o r ka n ds e tu pt h el e a k i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m , t h ef i x e dn u m b e ro fy e a rm i c r o - m o d e la n de c o n o m i cd e c i s i o ns y s t e mo f p i p el i f e - s p a nb yc o l l e c t i n ga n do r d e r i n gal a r g ea m o u n to f a c t u a ld a t ao f l e a k a g ei nt h eo p e r a t i o no fw a t e r - s u p p l yn e t w o r ki no n ec i t y , f i r s t l yw ef i n i s h e dt h ec o r r e s p o n d i n gl e a k i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ms e c o n d l y ，b ya n a l y z i n gt h el e a k i n gr e a s o n s ，w h i c hc a u s e dn e t w o r kl e a k a g e ，w eu s e dr e g r e s s i o na n a l y s i sm e t h o dt oi m i t a t et h ef i x e dn u m b e ro f y e a rm i c r o - m o d e lo f p i p el i f ew i t hs p s s ，t h es t a t i s t i c a ls o f t w a r ep a c k a g e a tl a s t ，w em a d eu s eo fp o w e rs t a t i o nt op r o g r a ma n dt e s t o nt h i sb a s e , w ea l s oa n a l y z e da l lk i n d so fe x p e n s eo fl e a k a g ei np i p en e t w o r k a c c o r d i n gt oe x p e n s ed e v i a t i o na n a l y s i sp r i n c i p l ea n dc o m b i n i n gw i t ht h et h e o r ya b o u tr e l i a b i l i t yo ft h es i n g l ep i p e ，m o r e o v e rw es e tu pt h ee c o n o m i cd e c i s i o nm o d e lo f p i p el i f e s p a na n dp u tf o r w a r dt h er e l e v a n ti d e ao f d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e ma l ll i v i n ge x a m p l e ss h o wt h a te s t a b l i s h e dl m i sh a sag o o df u n c t i o n , s u c ka si n f o r m a t i o n - i n p u t t i n g , d a t ai n q u i r y , s t a t i s t i c sa n da n a l y s i s ，i n f o r m a t i o n - o u t p u t t i n ga n ds oo n t h ei m i t a t e dp i p el i f ea t l r v em o d e lc a ne x a c t l yc a l c u l a t et h eu s i n gt i m eo ft h ep i p ea n dp r o v i d ep o w e r f u ls u s t e n t i o nf o re c o n o m i cd e c i s i o na n a l y z i n go f p i p el i f e - s p a nb a s e do nt h e s e , e s t a b l i s h e de c o n o m i cd e c i s i o nm o d e lo fp i p el i f e - s p a nh a sv e r yi m p o r t a n tg u i d a n c es i g n i f i c a n c ea n du t i l i t yv a l u ei nr e b u i l d i n ga n de x t e n s i o n ，w h o l eo p t i m i z a t i o na n do p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ei np r a c t i c eo f w a t e r - s u p p l yn e t w o r k k e yw o r d s ：w a t e r s u p p l yn e t w o r km a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt h e 丘x e dn u m b e ro f y e a ro f p i p el i f el e a k a g ee c o n o m i cd e c i s i o ns y s t e mo f p i p el i f e - s p a n第一章前言第一章前言1 - 1 课题的提出及可研性城市供水是城市的命脉，是保障人民生活、发展生产建设不可缺少的物质基础，其已成为我国城市可持续性发展和建设的重要制约因素，而且直接关系到社会的稳定和经济的发展。由于水的不可代替性，牵动着城市各行各业、千家万户，所以城市供水一直是城市经济发展和人民生活的重要基础设施，具有极重要的地位。一、我胃供水行业现存的实际向量1 、供水量不足我国河川多年平均径流量为2 6 2 1 0 ”m 3 ，相当于全球年径流量的5 6 ，居世界第6 位。但人均占有量只有2 3 9 2 m 3 a ，相当于世界人均占有量1 0 8 0 0i n a a的2 2 ，是美国的1 5 ，加拿大的1 5 0 ，居世界第1 1 0 位，被列入世界1 2 个贫水国家名单。居统计，1 9 9 6 年在我国的6 6 6 个城市中，有3 3 0 个不同程度缺水，其中严重缺水的达1 0 8 个；在3 2 个百万人口以上的特大城市中，有3 0 个城市长期受缺水的困扰。值得注意的是，在我国经济比较发达的城市，水的供需矛盾尤为突出。据报导“】，由于供水不足，城市工业每年的经济损失达2 3 0 0 亿元。同时给城市居民生活造成许多困难和不便，成为城市社会的一种聪患。2 、水源污染日趋严重目前我国8 0 的水域、4 5 的地下水受到污染，9 0 9 6 以上的城市水源严重污染”】。因此，已经对城市的供水造成了严重的危窖。据对7 大水系和内陆河流的重点凋查瞳 ，符合“地面水环境质量标准”l 、2 类水体才占3 2 ，3 类的占2 9 ，4 、5 类的占3 9 。与此同时，城市内及其附近的湖泊普遍已严重富营养化。此外，全国以地下水源为主的城市，地下水几乎全部受到不同程度的污染。据1 9 9 3 年的资料报导，全国有9 7 的大中城市地下水受到严重污染，且只有3 个城市的地下水未受到污染。3 、供水水质偏低我国的供水水质同发达国家相比，存在着饮用水水质标准低、项目少的差距。我国现行的生活饮用水卫生标准仅有3 5 项指标，而世界卫生组织制订的有4 9 项，第一章前言日本1 9 9 3 年底开始执行的为5 9 项，欧盟制订的为6 6 项，美国环保局安全饮水法中规定的水质指标为8 3 项，并在一些单项指标的规定上，我国也较低。据有关研究部门的调查研究：据1 9 8 6 年抽样调查显示，符合饮水标准的占1 0 ，尚可的占2 0 ，不合格的占7 0 ：1 9 9 2 年符合、尚可的占5 0 ，不合格的占5 0 。另据统计，全国有7 6 的自来水厂水质存在指标不合格现象。4 、建设资金短缺虽然国民经济在迅猛发展，但城市的市政工程设施仍处于滞后状态。供水工程是一项系统工程，一般工程量大，施工复杂，建设周期长，相对投资比较大，而且长期以来一直未能把供水行业当成企业，给人以“城市自来水是社会福利事业”的概念，使其在市场经济的机制中无力立足，造成不少城市供水行业长期处于亏损状态，靠国家财政补贴运营，完全失去了企业的生存活力，逐渐形成了今天城市供水工程建设重视不够、建设资金严重短缺的现状。5 、漏耗严重随着水厂和管网不断建设并随着时间的推移，漏损水量日趋增剧。如果单从平均损失率上看，我国表面上处于国际先进水平，但输配水管道远比发达国家短，即漏水机率远比发达国家低，因此若按单位长度( 或单位管道表面积) 单位时间内的的漏失率统计，我国的漏失率则为它们的5 l o 倍。供水管网经过长时间运行之后，供水能力将会降低，管道的实际运行状况变差，如不能采取行之有效的维护和管理，每年泄露对管网造成的经济损失和社会影响都是非常严重的。在一个压力为5 b a r 的管段上，如果有一个5 咖直径的小漏洞，每天就会有3 2 m 3 的水漏失，相当于2 0 0 人天的用水量；如果每秒钟有一滴漏水，则每天约有1 7 m 3 的水漏失，一年就是6 0 0 0 m 3 水，按1 4 0 元吨计算，即8 4 0 0 元年。如果漏水损失累计起来，将是非常大的数字。以广州为例供水约为3 0 0 万n 3 d ，若能节约5 的漏耗，将能节水1 5 万m 3 d ，而修建一个1 5 万m 3 d 产量的水厂约需投资1 亿人民币，建造期数年，但是减少1 5 万m 3 d 的漏耗则容易得很，所需费用和时间相比很少。漏失率反映了年漏失水量与年供水量之比，体现了供水企业的综合管理水平。降低给水管网的漏水率，在我国其势在必行，因此有必要进一步加强供水行业的漏水管理工作。6 、安全可靠性不够城市供水是城市重要基础设施之一，它与人民生活息息相关，并与城市的生存、建设和发展有着直接的关系。不少城市为了保证生活用水，在高峰供水期常2第一章前言采用停工业用水，由此带来的经济损失不小。按供水行业的特点，对系统的安全可靠性要求特别高，应该强调安全不间断地供应质量良好的水，但我国的供水行业的尚不能提出这一目标，因此只能强调现有供水设备供水的安全可靠性，最大程度的减低因缺水和停水带来的影响。7 、供水管理科学性有待提高1 9 9 7 年在西班牙马德里召开的世晃给水工程会议的关于指导各国水司引用新技术及改造管网管理的方法论的纲要就指出在考虑应用新的技术和方法来提高各国水司配水管网的运作水平，即帮助各国改善其水司配水系统服务质量并提高管网本身运作效率。我国供水行业的管理水平同发达国家相比较，尚在一些方面有着很大的差距。当然加强管理是一项复杂的工作，不仅受到现行给水政策的制约，而且也与现有的技术水平和运行设备关系密切。对于我国这样的发展中国家来言，实行用水科学管理、节约用水，更是解决水资源短缺刻不容缓的工作。城市用水管理状况基本上仍处于强化管理阶段，迫切需要转向科学管理。管理体制、管理机构、政策法规、管理技术手段、基础工作、研究工作以及人们对城市水资源的价值观念等都不能完全适应节约用水工作发展的要求。从宏观上讲，正确的发挥经济杠杆与相应的技术经济措旌作用，是促进城市水资源合理化开发和有效利用的重要机制，是实现城市水资源科学管理的关键。建立合理的水费体制也是促进城市水资源合理开发利用的基本、有效、简便的途径。加强宏观管理的同时，对供水管网实行微机化管理也是该行业发展的必然趋势。建立一套合理、科学的管理信息系统，并抽化出切实可行的控制漏损的预测模型，对于提前改造和扩建工程及供水管网的安全可靠性也是很必要的，不仅可以加强管理的科学性，而且对于管理者而言可以更加清楚的进行横向管理。二、课曩的提出及可研性针对上述我国供水行业现存的实际需要解决的问题，从我国的供水行业维护管理现状和研究现状出发，作者认为有效的控制漏水、预测漏水以及微机的科学化管理对于解决供水中的漏损问题有着非常实用的意义。而漏耗问题又是综合解决我国目前供水行业现存实际问题的关键。因为我国属于缺水型国家，供水量不足的问题是不可避免的，只能从节水、供水合理化及区域调度的方法解决：水质偏低、污染严重、资金短缺等问题是由我国国情和经济发展水平等多方面的客观冈素决定的。因此为了更好的合理利用水资源，需要加强对供水行业的管理工作和维护工作，最大限度的减低漏耗，以满足现代化城市供水日益紧张的需求。第一章前言目前国内的有关供水管网的文献和研究成果大都是关于供水管网的运行调度、管网电算化、管网水力分析与优化设计等，关于供水管网漏水方面的文章相对少一些【3 “”。即使己报道的文献也多数是分析漏水影响因素等的，有关综合地分析管网漏水的管理、安全可靠性等的文章尚未发现。计算机行业和管理行业的飞速发展，在交叉和横向学科发展中，综合型研究的发展趋势愈来愈显示出它强大的生命力，并从一个全新的角度和更加严谨的思维方式来处理带有综合性的复杂闯题，由此对城市供水管网泄漏问题的综合研究提供基础和条件。就城市的整体发展而言，对供水管网的漏水控制和维护管理工作的研究，不仅有益于供水企业的经济效益，而且减少对周边环境造成危害，同时也可大幅度节约投资和水资源。因此，对国民经济发展和城市建设有着非常深远的实际意义。一、田外的研究情况在发达国家，已经把漏损控制作为国民生产中的大系统工程来研究 3 “ 。例如英国是世界上较早实现城市现代化的国家，因此地下管线修理更换技术、泄漏控制管理和有关技术都比较发达。在8 0 年代初期，国外的泄漏管理和控制工作就已经起步了，早在1 9 8 0 年7月英国国家水协常设委员会的第2 6 号报告泄漏控制方法和实践就提到了五种泄漏控制方法：被动式控制、定期听漏、漏水测量、实测小区、复合测量。近十年来，关于泄漏控制的文章已有一些。现从下面几个方面加以介绍：1 、国外采用的检漏方法检漏方法可分类为：被动检漏法( 居民报漏、自来水公司派员巡检查漏) ；音听检漏法( 听漏棒、电子放大听漏仪、相关检漏法) ；地表雷达测漏法；区域装表法( 水表直接读数法、智能仪表数据远传法) ：区域测漏法：复合法等。目前，发达国家采用区域装表法、区域测漏法的比例要大于被动检漏法，主动检漏程度较高。2 、值得我国学习和借鉴的先进检漏方法和仪器国外与我国的检漏方法相比，先进的方面有地表雷达检漏法和复合法。在检漏仪器方面相比较，先进的方面有水传声相关检漏。在管理方面，国外非常重视检漏工作的经济合理性，引用了“效益成本比”的经济分析方法，若效益与成本第一章前言之比大于1 ，说明用于检漏，修漏的费用小于漏失水量的费用，效益与成本之比越大，漏损控制的经济效益越好。3 、国外管道的更新改造方法( 1 ) 非结构性更新主要对输水的管道补作衬里。其目的为：保证输水水质，避免管道再结垢；减少输水摩阻，恢复原输水能力；可堵塞轻微的穿孔，减少管道漏水。当然作衬里的管道材质应是可用的、破损率低的，否则仅作为衬里是欠妥的。( 2 ) 结构性更新对曾经广泛使用的灰口铸铁管，它不能承受塑性变形，爆破率高。人们已经认识到，宁可进行结构性更新，而不采用水泥沙浆衬里的方法去维修。4 、可靠性工程在国外的应用从7 0 年代起，国外在城市供水行业方面开始研究如何应用可靠性工程提高供水的可靠性问题。1 9 7 7 年，美国戴姆林、沙米尔、阿拉德等首次提出了如何评价给水可靠性的问题。1 9 8 1 年，美国j a f f a 杂志发表一篇为“给水可靠性”的论文，1 9 7 9 年前苏联，a b p a m o b 博士出版了给水系统可靠性一书，这是前苏联关于供水系统可靠性评价的第一本书。除上面所述介绍的是实际生产中应用的方法夕 ，关于漏水影响预测和管理方面的文章则相对寥寥无几，也大都是关于漏水故障对供水管网整体可靠性和运行压力影响的文章哺“”“”“3 “，但未发现关于供水管道漏水预测分析和经济决策方面的文章。其中，在“德国检漏技术简介” 8 】一文中提到了漏水存现期的概念，即指管网中漏水点的存现时间，用实际漏水量与理论漏水量的比值来表示。作者认为，供水管网在使用段时间后，未发现明漏情况之前，也会因各种因素有可能发生泄漏，这部分损失并不比漏水存现期的漏失量小，而且对管网的安全可靠性造成的危害性损失相当大，并容易对管段的基础造成破坏，间接导致其他管段的漏水。如果能够合理地预测管道的漏水发生时间，就可以更好的完成实现漏水控制，将由被动检漏变为主动修漏，做到提前预防，尽量减少漏水。二、田内的研究情况1 、国内检漏方法的优缺点( 1 ) 被动检漏法它是一种最原始的检漏方法。优点是：设备投资少、管理费少，既能依靠广大市民义务报漏又能组织公司人员进行巡检。缺点是；以发现明漏为主，对暗漏和漏水点不是冒水点的明漏是无法发现和判断漏点的。适应范围：在各城市均适第一章前言用。在水成本低、供水能力有富裕，且劳动力缺乏的水司更适用此法。( 2 ) 听音法优点是：工具简单、一次性投资、日常管理费较低。不仅能寻明漏，还能发现暗漏、复查漏点。缺点是：检漏须在夜间进行，工人同志非常辛苦，管理也很不方便，要求检漏工有韧性，工作认真负责。( 3 ) 区域装表检漏法使用于工房区，但是缺点是初期投资较大，要受水表走率不准的影响大。( 4 ) 区域测漏法通过逐段地操作阀门和抄录旁通水表瞬时流量测定，方法比较简单，但在测漏时必须关阀，对管网设备要求高，还要事前安好旁通管和旁通水表，初期要有较大的投资。2 、国内的管道更新做法国内的管道更新主要以除垢和作水泥沙浆衬里为主。除垢措施有水与气混合冲洗法、高压射流法、机械除垢法等；此外还有做水泥沙浆衬里，但由于结垢会降低管网输水能力。3 、给水管网的可靠性问题1 9 8 7 年，出版的给水工程( 杨钦等编) 在科教书上简要地提到了给水系统的可靠性问题。在国内城镇给水工程的设计、运行和管理方面，专门谈及可靠度问题的还不多。在国内供水行业中应用可靠性工程技术还处于起步阶段，与国外相比，差距不大，都处于探索研究的水平，尤其在与工程相结合方面尚属于空白。1 - 3 主要研究内容、方i 虫及创意一、论文的主导思想本篇论文着眼于文章的整体思路的构思和阔宽知识领域的研究，并不简单的追求于时髦课题和热点问题的研究，其主导思想是向交叉型、综合性研究领域发展，力求于全局优化和一定的广度下的研究，并运用已成型的计算软件寻求对最直接的具体问题的解决方案，尽量贴近于实际。：、课曩的研究内容自来水是一个特殊的商品，它是人们必需而需求量最大的食品，因此提供充足而廉价的适合饮用的水实际上反映了供水企业的特点和我们的工作目标。供水行业的指导思想是，通过现有企业的技术进步，以更少的投入取得更多的实效，6第一章甜言并针对现状提出两提高( 提高供水水质和安全可靠性) 和三降低( 降低电耗、药耗和漏耗) 。因此，本文针对自来水行业的特点和要求选择漏水控制作为主要的研究内容。本课题主要研究供水管网的漏水事故管理问题，旨在通过管道漏损的信息管理和管道生命年限的预测分析，建立起供水管道的经济费用比较模型，对供水管道的使用经济效益做出决策，进而结束被动的运行维护管理方法，力求在管道的改扩建工程和供水管网的整体管理等方面为管理者和决策者提供管道更换的决策支持，并从经济角度预测管道的漏损问题。互、解决向朋蓟的方法供水管网的漏损问题，属于多因素的并且之间关系复杂的问题。本论文对于供水管网管道经济生命曲线的模拟，预测采用当今世界著名的统计分析软件s p s s( s t a r i s t i c a lp a c k a g ef o rt h es o c i a ls cje n c e ) ，应用多元线形回归分析和相关分析，研究各因素之间的相随变动的统计关系，通过相关分析研究各变量之间的线形联系的紧密程度，通过回归模型寻求管道的安全使用年限。本论文拟采用确定型决策技术中的费用分析决策法，通过构造管道经济费用比较模型，达到对管道经济寿命决策支持的目的。所要建立的决策支持系统是以现代信息技术为手段，综合运用计算机技术、管理科学、经济数学、人工智能、本专业的知识等各种科学知识，针对供水管网中管道安全运行的经济寿命这一半结构化决策问题，通过分析漏水原因的背景资料、协助决策者和管理者明确具体问题、修改和完善管网的漏水预测模型、比较可能方案，最终为管理者做出正确决策提供帮助的人机交互系统。四、论如f 兜的刨意本文力在寻求解决供水管网中对管道经济寿命的模拟预测问题的解法，拟合模型，作出管网中管道的维护管理的科学决策。考虑到我国及世界供水行业的发展方向和其它学科的交互辅助作用，有如下想法：( 1 ) 供水管网的漏水防止问题，是一个被全世界认可和研究的方向。现在输配水系统的运行优化的研究已经很成熟，但现在的漏水问题往往是因几十年前铺设的管道造成的，对供水管道的维护和抢修也是完全处于被动之中，不仅浪费了大量宝贵的水资源和因生产自来水的能源，而且也给其它地下工程造成破坏，严重的影响了人民的生产和生活，对社会造成了很大的不便和随机性的危害。所以，对供水管网的泄漏事故预测和分析系统的工作具有符合实际工程的意义。( 2 ) 鉴于相关学科和交叉学科的发展趋势，对供水行业的业务而言，也应该第一章前言发挥和借鉴其它学科的计算和方法，使有关问题的研究向交叉型和综合型发展。本文从给水管网的漏水机理分析，建立管道生命年限模型，再应用管理学科的知识和计算机技术建立决策分析系统，利用经济费用模型和可靠度分析做出决策。( 3 ) 将数据库、模型库、方法库结合，在原有的l m i s ( l e a k a g em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的基础上更进一步实现l d s s ( l e a k a g ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) ，将供水管网泄漏控制技术推向个新的阶段。五、论文研究彦湎赣的困难因可供参考的相关文献较少，在构造模型时尚不能找到非常理想的解法，且实际数据数据采集工作困难很大、所需数据不全并且一部分难于应用于直接计算，对模型的精度必然有一定的偏差影响。对决策分析系统的研究和理解属于长期研究问题，时间尚不能很好的满足。在费用比较分析模型中的一些公式要凭经验来确定，不能精确表示成数学表达式。第二章供水管网的漏损问题第二章供水管网漏损问题如果单从平均损失率上看，我国表面上处于国际先进水平，但相同供水规模的城市输配水管道远比发达国家短，即漏水机率远比发达国家低，因此若按单位长度( 或单位管道表面积) 单位时间内的漏失率统计，我国的漏失率则为它们的5 1 0 倍。因此，我国有必要进一步加强供水行业的漏水原因分析和漏水防治工作。城市供水管网的泄漏问题是一个非常重要而且十分复杂的问题。为了更加清楚的分析和更好的解决供水管网的漏水问题，非常有必要对管道漏水原因作进一步的深入分析，找到导致管道泄漏的主要影响因素，可以为以后的施工和运行维护积累经验，还可以尽量避免日后漏水故障的发生。2 _ 1 供水管网的渭授原因分析形成供水管道漏水的因素一般来说都是多方面的，即使是一处漏水或爆管，也可能是几方面的因素共同作用的结果。结合某市的实际情况和相关资料o 、“、” ，分析主要可能有下列原因：1 、管材问题管材问题，是造成我国给水管网漏水的首要原因。我国目前正使用的管材有铸铁管、预应力钢筋混凝土管、钢管、石棉水泥管、塑料管和球墨铸铁管，其中较多地应用铸铁管( 普通灰口铸铁管) 和预应力钢筋混凝土管。普通灰铸铁管材，因采用连续浇注工艺生产的，导致其材质主要存在以下问题：( 1 ) 连续铸铁管工艺用人工控制铁水液面高度和拉管速度，到冷却均匀，组织一致；( 2 )由于冷却过快，无退火过程，导致表面形成冷石墨层，法消除，出现冷脆层，使管身脆性增大，抗弯、抗拉强度降低；使管子难以达其温度应力无( 3 ) 该工艺的管体组织疏松，难以消除气孔、黑渣、内沟和重皮等缺陷。特别是内沟和重皮的“缺口效应”使强度大大降低，且壁厚标准较低，增加了管网漏水的可能性。预应力管的问题往往是设计或者生产过程中造成的，如钢筋布置不当，保护层不好而使钢筋锈蚀等。此外钢管因腐蚀穿孔造成的漏水也占有很大的比例。第二章供水管网的漏损问题2 、管道接口问题因管道的接口刚性太强，使管道经不起土壤不均匀沉降等因素而导致漏水，在我国给水管网漏水问题中也是一个很重要的原因。管网中的管段在力学上相当于一根很长的承重梁，因管道不均匀沉降，造成承口处产生弯矩和剪力过大，当接口的柔性不够的情况下，即发生口漏，严重的导致爆管。3 、温度变化的影响( 1 ) 年温差的影响由于管网内的水温随季节温度的变化而变化，管道本身也随温度的变化而发生伸缩变化，而在管壁上产生相应的轴向应力。根据虎克定律，轴向应力为：o = 一a te ( t 2 - t 1 )式中：a 。线膨胀导数；e 强性模量；t ，、t l 温度变化的前后值。设原温度为t 。当天气变冷时，由于t 2 o ，即管道受到轴向拉应力；当天气变暖时，t ： t 。，得到o - - 4 m p a ，而普通灰铸铁管仅为1 3 7 m p a ；( 2 ) 韧性好，延伸率为5 1 0 ，而普通灰铸铁管没有延伸率；( 3 ) 工作压力可达2 5 m p a ，而普通灰铸铁管为0 7 4 m p a ；( 4 ) 同时兼有钢管的强度、韧性和铸铁管的耐腐蚀能力，耐冲击，耐震动；( 5 ) 壁厚为酱通灰铸铁管的2 3 ，性能更好的条件下，节约了大量资源。从综合技术指标上看，应尽量因地用材，d n 2 0 0 d n l 0 0 0 应首选球墨铸铁管，d n l 0 0 0 以上的大口径管宜采用安全可靠的预应力管，d n 7 5 d n 2 0 0 的小口径管可用p v c 管或铸铁管。2 、改革接口形式早期管道使用的青铅接口有一定的柔性作用，但其容易受拉渗漏，而后为固渗能力强、成本低的石棉水泥接口所代替。虽然其操作相对省事，价格低廉，但刚性接口将管线连成一体，当受到侧向推力时，承口受拉，插口受压，而铸铁管的抗压能力较抗拉能力大约为5 倍，结果小口径管管身折断；大中型管管壁截面积大，不易拉断，容易口漏和相对薄弱的承口部位破裂。经分析西2 0 0 m m 的管子多数为折管，大中型水管则容易在承口豁裂，都说明了这一道理。八十年代后，无论是球墨铸铁管、普通灰铸铁管，还是p v c 管都出现了橡胶圈式的柔性接口。这种胶圈接口完全可以消除因温差、不均匀沉降和土荷载及动荷载等不利因素产生的各种应力破坏，大大提高了供水的安全性和可靠性，将漏损的可能性降到最低，是一种比较理想的管道接口。3 、重视防腐处理和维护金属管道的防腐措旌是决定金属管道使用寿命和输送始力的重要环节，尤其在土壤和水侵蚀性较强的场合。外防腐处理，铸铁管和球墨铸铁管的外防护可以用沥青或环氧煤沥青涂料，钢管的腐蚀比铸铁管和球墨铸铁管更严重，一般采用三油二布或四油三布，油指环氧煤沥青，布指玻璃纤维布。管道的内防腐同样重要，软水p h 值大于8 的才无侵蚀性，管道的锈蚀使管壁变薄，强度减低，增加破损机率，生出铁锈，加大管道粗糙系数，严重地影响了供水水质，降低输水能力，提高电耗。比较合适的内防护为内衬水泥砂浆，具有抗腐能力强，价格较低、粗糙系数小等优点，国外也有在内壁涂聚乙烯和在降低成本的前提下喷涂塑料的做法。第二章供水管网的漏损问题许多城市的管道锈蚀严重，做管道的刮管涂衬维护工作显得必不可少。机械刮管适用于由3 0 0 以上的管子，需要断管、刮管、涂衬、水泥砂浆养护、冲管等多道工序，一个工作段约为1 5 0 米，需7 天左右，但效果明显，其寿命可增加几十年。还有高压射流法、加气冲洗法等。刮管涂衬是一种很好的维护方法，可提高经济效益，节约资金。4 、加强管理工作( 1 ) 提高管道施工质量加强管道的基础处理，尽量避免因不均匀沉降造成管道的破损；严格地遵照给水施工规范的要求，避免野蛮施工；选择合理的埋设深度，提高覆土质量，使工程投资费用最低，安全性最佳：土质不好的地段要铺设基础，对于大口径弯头和管道的接口处，必要时加以支墩；避免使用不合格管材等。( 2 ) 防止外单位施工引起的管道破坏。一、施工前要搜集附近的管网图，清楚地下管道分布情况，与相应部门保持联系，采取保护水管和其它构筑物的措施，建立监护体系，尽量减少工程漏。( 3 ) 合理进行管网调度合理选择管网的工作压力对节能、降低能耗，降低管道强度要求和减少漏损机率非常重要。一般工作压力不宜过高，当长距离供水和地面起伏很大时，宜采用分区供水方案。采用调速泵也大大降低了爆管发生的机率。关闸合理，尽可能减少发生水锤事件。( 4 ) 进行定期的维护为了能使供水管网长期处于良好的运行状态中，必须定期对重点管段和年久的管道做定期的维护工作，这样可以最大程度地减少暗漏损失，降低管网不明隐患，延长管道的使用年限，也可以为管理者的管网整体和局部的改造提供实际背景和选择的依据。维护工作应因地制宜地根据不同的实际情况而定，对于高压区和重点地区的管段人数应多、时间间隔缩短。( 5 ) 提高管理方法a 、应用微机建立一套完整的漏水管理信息系统，提高对漏水工作的管理效率：b 、建立报漏热线和抢修方案决策系统，及时、快速、合理的将漏水损失减少到最低程度；c 、成立专门的检漏队伍，并作相应的专业培训和技能培训，提高其业务水平和理论水平：第二章供水管网的漏损问题d 、加强对漏损控制问题的科学理论研究工作，及时引入先进的检漏设备和检漏技术，形成具有地方特色的漏损控制理论和行之有效的控制办法。小结：通过对供水管网的漏损原因和防治对策的分析研究，为进一步有效地控制漏耗提供了可研依据和方向。因此，针对原因复杂的供水管网漏水问题，非常有必要建立相应的微机管理系统，加强对漏水信息的采集、整理、分析工作，并提取有关的信息建立切实可行的漏水预防、控制、决策模型，使管网供水能力最优、管道使用经济效益最优、管网的运行维护最优，并变管网的被动维护方式为主动维护方式，充分提高供水的安全性和运行能力。第三章漏水管理信息系统研究第三章漏水管理信息系统研究口“8 1通过对供水管网的漏水原因的分析，发现管道泄漏问题是多因素的非常复杂的实际问题，其漏水产生原因繁杂且信息数据量大，如果能建立相应的漏水问题处理管理信息系统，将大量的数据转化成信息，可以为管道生命年限微观模型的建立和进一步开发数据打下基础。此外，供水管网经过长时间运行之后，供水能力将会降低，管道的实际运行状况变差，每年泄露对管网造成的经济损失和社会影响都是非常严重的，建立漏水管理信息系统还可以对管网进行更完善的行之有效的维护和管理。3 - l 供水管同水科学管理的必要性一、供水管圈水管理存在的问曩1 、信息管理效率低由于城市管网管理区域面积大、人口密集、情况复杂、故障发生频率高，各种漏水故障记录数据量很大，继续沿用现有的传统管理方法，已不能满足供水行业对漏水信息的管理工作，并且对于数据的收集、整理、统计等工作，更显得工作难度大、效率低，不利于供水管网的运行管理和维护的发展。为了改善这种落后的管理方法，提高管理效率和管理水平，应用计算机强大的数据库功能建立相应的漏水管理信息系统非常具有实际的应用价值。2 、漏子处理不够及时、准确当漏水故障发生时，目前的供水管网系统的各服务站对故障处理反应速度很慢，而且很大程度上是凭着经验处理，对所发生故障处的背景情况不能很好的了解和做好准备，一般都是现场分析、处理，严重的影响抢修效率，并且造成因人为因素判断错误进而影响决策的准确性。如果对该处的漏水情况有所了解，就可以做好充分的准备，有备而修，将大大缩短抢修时间，而且工作质量高。3 、没有系统的分析方法和工具大量的漏水故障数据，往往因手工管理造成数据统计效率低、准确率差、分析困难，而不能充分、合理和有效的利用，这其实也是一种无形的对已有资源的浪费。如果建立漏水微机管理系统，对这些漏水信息做大量的数据整理工作，在应用计算机强大的数据处理和分析统计等功能，就可以进行各种与现实生产相应的漏水信息分析预测，从中找到造成漏水的相关因素以及漏水问题内在的规律第三章漏水管理信息系统研究性，从而对漏水故障的发生做好预测工作。二、供水管弼漏水科学管理的必要性城市供水管网作为城市公用建设的首要基础性建设，对于保证城市的经济稳定、人民生活水平的提高及社会安定有着举足轻重的地位。我国城市人口密度大、建设复杂、漏水事故频繁，供水管网多年运行和管理资料的搜集、整理、分析、统计和维护管理工作，一直沿用手工方式完成，造成管网漏水维护和管理工作数据量大、难度大、效率低的现状。特别是改革开放以来，城市建设的飞速发展及设施建设的进一步完善，人工管理、计算和单凭管理者的实际工作经验已经不能满足供水管理行业发展的需要。供水管网漏子信息量大、原因复杂、分析困难，必须进行合理的科学管理，改变原有人工管理模式效率低的缺陷。漏子管理信息系统的建立，应用计算机强大的数据计算和统计功能，可有效的提高行业管理水平、增加供水系统安全可靠性和实现运行维护的最优化，对于节约水资源、加快抢修，研究给水管网故障停水影响范围及影响程度，以及提高管网供水功能和效益及整治管网的泄露有着重大的实用价值和重要的理论意义，同时对供水的安全可靠性也有很重要的实际意义。三、供水管冈的子类型和成因分析1 、分类简介经过对某市供水系统的漏水问题调查，其漏水形式大体按成因可以分为四种情况：( 1 ) 爆管，是漏水发生的最严重形式，对管网的破坏性最大，造成的危害最大，也发生的最突然，一般情况造成大面积漏水，后果严重；( 2 ) 折管，一般指管身部分断裂，造成漏水。；( 3 ) 口漏，即管口发生漏水，有可能使管口豁裂或者接口渗水：( 4 ) 工程漏，因工程施工不注意造成的管道破坏。2 、成因分析漏子的成因颇为复杂，一般都由多因素共同作用造成的。根据对某市的管网漏水原因的分析，发现漏水不仅与管道承受的压力、埋深情况、防腐情况、温度问题、地质条件、管道施工质量、使用管材不同、接口是否合理等有关，而且还与动荷载、地壳活动等因素有着或多或少的关系。实际调查分析，也同管理和维护工作不妥也有联系。第三章漏水管理信息系统研究3 - 2 漏水信息系统介绍一、漏水信息系统目标体系1 、系统设计目标系统设计的优劣直接影响系统的质量和开发过程的每个环节。本系统的设计是在保证实现逻辑模型的基础上，尽可能的提高系统的可靠性、完整性和可扩充性。从用户的观点看，本系统应能及时的收集和保存漏水故障信息，快速、准确的查询和分析信息，数据能实现共享。从设计人员的观点看，界面友好，使用方便，具有较高的可靠性、运行效率和较强的系统可变性，系统易维护和修改，能够适应用户新的业务要求。2 、系统设计体系( 1 ) 系统数据库及知识库的开发，建立供水管网漏水信息数据库及相关方法库：( 2 ) 系统目标的选择，建立管网漏子信息系统；( 3 ) 对管网漏水信息系统进行相关重要环境因素分析，作出正确的系统变量估计；( 4 ) 系统参数估计；( 5 ) 系统方案选择和分析；( 6 ) 分析结果的评价和决策。3 、系统结构漏子信息系统l 信息存储系统分析统计系统维修方案系统其它管理功能4 、系统介绍本系统拟对城市干管网多年运行的实测资料进行搜集、整理和分析。根据实第三章漏水管理信息系统研究际故障发生时的闸段位置、停水影响的范围、程度以及故障维修记录等信息资料，建立有关故障停水及维修信息数据库，并据此对故障闸段停水影响的范围、程度进行分析和快速、准确的预报。这样，一方面可及时给停水范围内的用户下达停水通知，使其有所准备，最大限度的减少因停水造成的损失。另一方面，根据故障部位、材质、管径等历史资料，制定最佳抢修方案，尽快检修，恢复正常供水。这样不仅可以提高自来水企业科学管理与决策的水平，而且可以大大提高管网的安全可靠性，从而提高了宏观经济效益与社会效益。而目前的故障管理、维护系统主要由手工完成故障的记录和存档的工作。当故障发生时，只能凭借管理者的实际工作经验来制定维修方案( 判断故障类型、制定维修方法、估算材料用量、人工派出及成本费用等) ，这种手工管理的局限性显而易见的。由于供水管网漏子信息量大、原因复杂、分析困难，必须进行合理的科学管理，改变原有人工管理模式效率低、不准确、不可靠的缺陷，这对于节约水资源、加快抢修、提高水工业的经济效益及供水的安全可靠性都有重要的意义，因此建立漏子管理信息系统迫在眉睫。一、系统的目标系统设计的优劣直接影响系统的质量和开发过程的每个环节。本系统的设计是在保证实现逻辑模型的基础上，尽可能的提高系统的可靠性、完整性和可扩充性。从用户的观点看，新系统应能及时的收集和保存故障信息，快速、准确的查询和分析信息，数据能实现共享，报表自动生成。从设计人员的观点看，用户界面友好，用户使用方便，具有较高的可靠性、运行效率和较强的系统可变性，即系统易被维护和修改，能够适应用户新的业务要求变化。为此，在设计系统时综合考虑了长期和短期两个目标：1 、短期目标初步实现管网故障计算机化管理，提高供水管网的故障处理效率，也初步提供分析统计工具，对故障做比较全面、细致的分析统计，探索故障发生规律，如季节发生频率分析，各种管材故障发生频率的分析等。2 、长期目标在长期故障数据累计的基础上，进一步实现具有决策支持的综合信息管理系9第三章漏水管理信息系统研究统，提高故障管理的科学性和现代计算机管理水平。二、系统分析l 、系统分析方法为保证系统的开发成果能满足用户的需求，本文采用结构化系统分析方法，建立系统的逻辑模型。在系统分析报告中尽可能的使用图表工具，避免计算机专业术语，以便于用户与开发人员的交流，共同完成系统分析工作。2 、系统功能初期设计中系统包括三个系统：放障数据录入系统。统计分析系统。维修方案建议系统。现将逐一描述：( i )故障数据录入系统本系统旨在方便灵活的将故障维修记录等数据信息录入系统数据库，为其他模块的工作提供分析数据样本。工作人员根据实际需要可以对数据库中的记录进行添加、删除、修改和浏览等操作。具体包括如下模块：故障记录的添加操作。故障记录的修改操作。故障记录的删除操作。故障记录的浏览。故障数据录入系统总的数据流程图如图一、二所示：圈一故障数据录入系统t o p 田2 0困业圈二故障敦撂录入务坑囊撂藏| 謦圈雄加佶毫修改信粤删除佶惠详述如f ：工作人员根据实际需要作出操作选择，根据不同的选择分别进入不同的系统：故障记录的添加故障记录的添加主要是根据上报故障信息或已有的故障记录，将这些原始数据以人机对话的形式录入计算机，并由计算机将其转化为一定的格式，存贮于样本故障数据库中。故障记录的修改操作。故障记录的修改主要是将已经录入的故障信息显示于对话框中，并允许修改每个具体细节，然后在确定修改时，将修改后的数据存贮于样本故障数据库中，否则，取消此次修改。故障记录的删除操作。根据操作人员选择的故障记录编号，将故障库中的相应记录删除。注意，并非真正将记录从库中删除，仅将该记录的状态字段标志为删除，并且可以通过故障记录的修改操作将其恢复正常。故障记录的浏览。该功能综合了以上三种功能于同一界面，将故障库中除删除了的记录外的所有记录显示于一个列表框。添加功能同上，删除和修改可以直接通过选择记录来至旦西圈第三章漏水管理信息系统研究实现。( 2 ) 统计分析系统。本系统是在已经录入的样本数据的基础上，对样本数据的综合分析，以得到期望的趋势分析和频率分析。具体如下：某一年的月发生频率分析。连续年的年发生频率分析。某一年的月维修费用分析。连续年的年维修费用分析。各种不同管材发生故障频率分析。各种不同各种不同漏水原因发生故障频率分析。各种不同各种不同管径发生故障频率分析。统计分析系统总的数据流程图如图三、四所示：统计结果田三故障数据分斩系统t o p 田( 3 ) 维修方案建议系统。本系统是在已经备有大量的样本数据的基础上，再次发生故障时，根据样本数据给出一组( 如果存在) 解决方案的集合，供管理人员选择。具体如下：根据管材类型提供方案。根据故障原因提供方案。根据故障类型提供方案。根据漏水地点提供方案。设置查询区间。塑三童塑查竺里堕：垦墨竺堑塑一设置排序方式。围型广生匝囹避匹堕圈区亟盈燮区亘困匝堕墨一匝堕丑区巫卫憋臣巫卫臣叵口巡臣叵口冒四故障赋鼍分析杀缱蕞鼍疲鑫圈维修方案建议系统总的数据流程图如图五、六所示图五故障维修方案系统t o p 图压订1 一三、系统的建立1 、系统建立前，根据课题的实际情况，制定如下的工作计划：对现行管理方式进行全面的考察，详细向工作人员了解实际工作情况和现行系统存在的问题，分析用户需求。第三章漏水管理信息系统研究构思新系统的管理方案，与工作人员讨论其可行性。记录资料，整理资料，分离有用数据。初步确定数据结构，并仔细考虑远期的可扩充性能，基础数据。蕾材类型。- 。j雨水类型。-雨水原因。、。一区名、地名- 。一查