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1、给水管网维护、管理及调度主讲人：童祯恭 副教授 2014年3月23日 目目录录录录 ContentsContents030615243136Page概述1给水管道系统档案管理2给水管道的水质管理和供水调度4本章小结56参考书籍概述A目标主要内容121234目标了解管网水压和流量的测定原理和方法；了解排水管渠系统清通及维修方法；了解管网的水质管理和供水调度管理；了解排水管渠系统清通及维修方法；41235主要内容 v为了维持管网的正常工作，保证安全供水，必须做好 日常的管网养护管理工作，内容包括：1. 建立技术档案；2. 检漏和修漏；3. 水管清垢和防腐蚀；4. 用户接管的安装、清洗和防冰冻；5.
2、 管网事故抢修； 6. 检修阀门、消火栓、流量计和水表；7. 给水管道的水质管理和供水调度。给水管道系统档案管理B给水管道系统技术资料管理给水管网地理信息系统12 给水管道系统技术资料管理v 管理现有给水管道系统平面图，图上标明泵站、管线、阀门、消火栓等的位置和尺寸。大中城市的管道系统可以按照每一条街道一张图纸列卷归档。v 给水管道系统管理所需要的技术资料有： 管线图，表明管线的直径、位置、埋深以及阀门、消火栓等的布置，用户接管的直径和位置等。 管线过河、过铁路和公路的构造详图； 阀门和消火栓记录卡，包括安装年月、地点、口径、型号、检修记录等。 竣工记录和竣工图。给水管道系统技术资料管理v 管
3、线埋在地下，施工完毕覆土后难以看到，因此应及时绘制竣工图，将施工中的修改部分随时在设计图纸中订正。v 竣工图应在沟管回填土以前绘制，图中标明给水管线位置、管径、埋管深度、承插口方向、配件形式和尺寸、阀门形式和位置、其它有关管线(例如排水管线)的直径和埋深等。v 竣工图上的管线和配件位置可用搭角线表示，注明管线上某一点或某一配件到某一目标的距离，便于及时进行养护检修。竣工图：给水管网地理信息系统地理信息系统(Geographic Information System简称GIS)。v 收集、存储、管理、描述、分析地球表面及空间与地理分布有关的数据的信息系统，主要功能信息获取与输入、数据存储与管理、
4、数据转换与分析、信息表达与输出。给水管网地理信息系统给水管网地理信息系统的功能体现在：v 实现管网系统档案的数字化管理，建立管网系统中央数据库。v 有效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件。v 为管网系统规划、改建、扩建提供图纸及数据依据。v 为管网施工提供图纸依据。v 科学高效地进行爆管抢修等事故处理。 v 供管网优化规划设计、实时运行模拟、状态参数校核、管网系统优化调度等技术性功能的软件接口。给水管网地理信息系统v 测定管网的水压，应在有代表性的测压点进行。v 测压点的选定既要能真实反映水压情况，又要均匀合理布局，使每一测压点能代表附近地区的水压情况。v 测压点以设在大中口径的干管线上为
5、主，不宜设在进户支管上或有大量用水的用户附近。v 测压时可将压力表安装在消火栓或给水龙头上，定时记录水压。管网水压和流量测定给水管网地理信息系统管网水压作用v 测定水压，有助于了解管网的工作情况和薄弱环节。v 根据测定的水压资料，按0.51.0m的水压差，在管网平面图上绘出等水压线，由此反映各条管线的负荷。v 整个管网的水压线最好均匀分布，如某一地区的水压线过密，表示该处管网的负荷过大，因而指出所用的管径偏小。v 由等水压线标高减去地面标高，得出各点的自由水压，即可绘出等自由水压线图，据此可了解管网内是否存在低水压区。给水管网地理信息系统v 测定时将毕托管插入待测水管的测流孔内。v 毕托管有两
6、个管嘴，一个对着水流，另一个背着水流，由此产生的压差h可在U形压差计中读出。管网流量测定方法(毕托管)v 水管断面内任一测点的流速给水管网地理信息系统注意事项v 实测时，须先测定水管的实际内径，然后将该管径分成上下等距离的10个测点(包括圆心共11个测点)，用毕托管测定各测点的流速。v 因圆管断面各测点的流速为不均匀分布，可取各测点流速的平均值Va，再乘以水管断面积即得流量。v 用毕托管测流量的误差一般为35。Kolmogoroff微涡旋尺度理论湍流扩散理论亚微观传质理论123给水管道的防腐与维修管道防腐刮管涂料检漏清垢1234C管道防腐受腐蚀的二次管网管道v 金属管道与水或潮湿土壤接触后，因
7、化学作用或电化学作用产生的腐蚀而遭到损坏。v 按照腐蚀过程的机理，可分为没有电流产生的化学腐蚀，以及形成原电池而产生电流的电化学腐蚀(氧化还原反应)。v 给水管网在水中和土壤中的腐蚀，以及流散电流引起的腐蚀，都是电化学腐蚀。管道腐蚀管道内管壁腐蚀与减薄缺陷管道防腐影响电化学腐蚀的因素：v 钢管和铸铁管氧化时，管壁表面可生成氧化膜，腐蚀速度因氧化膜的作用而越来越慢，有时甚至可保护金属不再进一步腐蚀，但是氧化膜必须完全覆盖管壁，并且附着牢固、没有透水微孔的条件下，才能起保护作用。v 水中溶解氧可引起金属腐蚀，一般情况下，水中含氧越多，腐蚀越严重，但对钢管来说，此时在内壁产生保护膜的可能性越大，因而
8、可减轻腐蚀。v 水的pH值明显影响金属管的腐蚀速度，pH值越低腐蚀越快，中等pH值时不影响腐蚀速度，pH值高时因金属管表面形成保护膜，腐蚀速度减慢。v 水的含盐量对腐蚀的影响是，含盐量越高则腐蚀加快。v 流速和腐蚀速度的关系是，流速越大，腐蚀越快。管道防腐常用防止给水管腐蚀的方法：v 电化学法和物理法两种。电化学法能停止或减缓腐蚀反应的进行；物理法通过表面绝缘可把需保护的表面与腐蚀介质隔开。v 现有电化学法和物理法均可单独应用，但把两种防腐蚀方法结合起来效果将更理想。管道防腐1物理防护法（覆盖防腐蚀法）：分有机材料涂层和无机材料涂层两种，有机材料涂层又分两种：薄涂层和厚涂层。各种广泛使用的涂料
9、和包扎薄带属于薄涂层，厚度为100500m；热敷沥青质膜，聚乙烯（PE）涂层，厚度1mm，属厚涂层。在管道上应用的防腐涂料有石油沥青、煤焦油沥青、环氧沥青、聚氨酯石油沥青、煤焦油磁漆（CTE）、环氧粉末（FBE）、底胶加聚烯烃（POA）、环氧底漆加底胶加聚烯烃（POE）、环氧粉末加改性聚烯烃（POF）。国内现在主要防腐涂料是石油沥青、煤焦油沥青、聚氨酯石油沥青、煤焦油磁漆、FBE以及内衬塑料等，国外目前常用的各类防腐涂料为CTE、FBE、POA、POE、POF等。管道防腐2电化学防护法：电化学防腐蚀法是排流法和阴极保护法的总称，其中尤以排流法更为经济有效。（1）排流法在有杂散电流的环境中，利用
10、排除杂散电流对被保护构筑物施加阴极保护称为排流保护，通常排流方法有3种： 直接排流当杂散电流干扰电位极性稳定不变时，可以将保护体和干扰源直接用电缆相连，排除杂散电流。这种方法简单易行，但如选择不当，会造成引流，加大杂散电流。管道防腐2电化学防护法：（1）排流法 极性排流当杂散电流干扰电位极性正负交变时，可通过串入二极管把杂散电流排回干扰源，由于二极管具有单向导通性能，支允许杂散电流正向排出，负向保留作阴极保护用。此法是目前广泛使用的排流法。 强制电流上述二种方法，只有在排流时才能对保护体施加保护，而不排流期间，保护体就处于自然腐蚀状态，因而又出现了第三种排流方法强制电流。强制电流就是通过整流器
11、进行排流。当有杂散电流存在时利用排流进行保护，当无杂散电流时用整流器供给保护电流，使保护体处于阴极保护状态。管道防腐2电化学防护法：（2）阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法v 使用消耗性的阳极材料，如铝、镁、锌等，隔一定距离用导线连 接到管线(阴极)上，在土壤中形成电路，结果是阳极腐蚀，管线得到保护。管道防腐2电化学防护法：（2）阴极保护法通入直流电的阴极保护法v 埋在管线附近的废铁和直流电源的阳极连接，电源的阴极接到管线上，因此可防腐蚀。在土壤电阻率高(约2500欧姆cm)或金属管外露时使用较宜。管道防腐2电化学防护法：（2）阴极保护法通入直流电的阴极保护法v 埋在管线附近的废铁和直流电源的阳极
12、连接，电源的阴极接到管线上，因此可防腐蚀。在土壤电阻率高(约2500欧姆cm)或金属管外露时使用较宜。刮管涂料为了保证管道的输水能力和水质，对旧管的内壁进行翻新通常采用刮管和补做防腐层。1刮管的方法主要有以下四种：（1）高压射流法（2）机械刮管（3）弹性冲管器法（Poly-Pig清管法）（4）空气脉冲法2管道补做防腐层旧管道刮管除锈后的管道衬里可使旧管道恢复原有输水能力，延长管道的使用寿命，这项工作是非常必要的。但刮管以后如不进行涂衬的管道，通水后的腐蚀速度是非常快的。（1）水泥砂浆衬里（2）环氧树脂涂衬法（3）内衬软管法检漏v 检漏是管线管理部门的一项日常工作。减少漏水量既可降低给水成本，也
13、等于新辟水源，经济意义是很大的。v 水管损坏引起漏水的原因： 因水管质量差或使用期长而破损； 由于管线接头不密实或基础不平整引起的损坏； 因使用不当例如阀门关闭过快产生水锤以致破坏管线； 因阀门锈蚀、阀门磨损或污物嵌住无法关紧等。检漏检漏方法v 实地观察法 是从地面上观察漏水迹象，如排水窨井中有清水流出，局部路面发现下沉，路面积雪局部融化，晴天出现湿润的路面等，本法简单易行，但较粗略。检漏检漏方法v 听漏法v 听漏法使用最久，听漏工作一般在深夜进行，以免受到车辆行驶和其他杂声的干扰。 听漏棒，使用时棒一端放在水表、阀门或消火栓上，即可从棒的另一端听到漏水声。这一方法的听漏效果凭各人经验面定。
14、检漏仪是比较好的检漏工具。所用仪器有电子放大仪和相关检漏仪等。电子放大仪是一个简单的高频放大器、利用晶体探头将地下漏水的低频振动转化为电讯号，放大后即可在耳机中听到漏水声。也可从输出电表的指针摆动看出漏水情况。相关检漏仪是由漏水声音传播速度，即漏水声传到两个拾声头的时间先后，通过计算机算出漏水地点，该类仪器价格昂贵，使用时需较多人力对操作人员的技术要求高，国内使用很少。优点是适用于寻找疑难漏水点，如穿越建筑物和水下管道的漏水。检漏检漏方法v 分区检漏法 分区检漏是用水表测出漏水地点和漏水量，一般只在允许短期停水的小范围内进行。 方法是把整个给水管网分成小区，凡是和其他地区相通的阀门全部关闭，小
15、区内暂停用水，然后开启装有水表的一条进水管上的阀门，使小区进水。如小区内的管网漏水，水表指针将会转动，由此可读出漏水量。 水表装在直径为1020mm的旁通管上。 查明小区内管网漏水后，可按需要再分成更小的区，用同样方法测定漏水量。这样逐步缩小范围，最后还须结合听漏法找出漏水的地点。清垢维修清垢v 由于输水水质、水管材料、流速等因素，水管内壁会逐渐腐蚀而增加水流阻力，水头损失逐步增长，输水能力随之下降。v 根据有些地方的经验，涂沥青的铸铁管经1020年使用后，粗糙系数n值可增长到0.0160.018左右，内壁未涂水泥砂浆的铸铁管，使用12年后n值即达到0.025，而涂水泥砂浆的铸铁管，虽经长期使
16、用，粗糙系数可基本上不变。v 为了防止管壁腐蚀或积垢后降低管线的输水能力，除了新敷管线内壁事先采用水泥砂浆涂衬外，对已埋地敷设的管线则有计划地进行刮管涂料，即清除管内壁积垢并加涂保护层，以恢复输水能力，节省输水能量费用和改善管网水质，这也是管理工作中的重要措施。清垢维修清垢v 产生积垢的原因： 金属管内壁被水侵蚀； 水中的碳酸钙沉淀； 水中的悬浮物沉淀； 水中的铁、氯化物和硫酸盐的含量过高； 铁细菌、藻类等微生物的滋长繁殖等。清垢维修清垢金属管线清垢方法v 松软的积垢，可提高流速进行冲洗。v 冲洗时流速比平时流速提高35倍，但压力不应高于允许值。每次冲洗的管线长度为100200m。v 用压缩空
17、气和水同时冲洗，效果更好，其优点是： 清洗简便，水管中无需放入特殊的工具； 操作费用比刮管法、化学酸洗法为低； 工作进度较其他方法迅速； 用水流或气水冲洗并不会破坏水管内壁的沥青涂层或水泥砂浆涂层。清垢金属管线清垢方法v 水力清管法 管垢随水流排出。起初排出的水浑浊度较高，以后逐渐下降，冲洗工作直到出水完全澄清时为止。v 气压脉冲射流清管法 贮气罐中高压空气经脉冲装置1、橡胶管3、喷嘴6送入需清洗的管道中，冲洗下来的锈垢由排水管5排出。 该法的设备简单，操作方便，成本不高。进气和排水装置可安装在检查井中，因而无需断管或开挖路面。清垢金属管线清垢方法v 坚硬的积垢，需用刮管法清除。v 刮管器有多
18、种形式，都是用钢丝绳绞车等工具使其在积垢的水管内来回拖动。v 刮管器适用于刮除小口径水管内的积垢。它由切削环、括管环和钢丝刷组成。使用时，先由切削环在水管内壁积垢上刻划深痕，然后刮管环把管垢刮下，最后用钢丝刷刷净。清垢金属管线清垢方法刮管法v 优点：工作条件较好，刮管速度快。v 缺点：刮管器和管壁的摩擦力很大，往返拖动相当费力，并且管线不易刮净。清垢金属管线清垢方法v 大口径水管刮管时可用旋转法刮管，安装情况和刮管器相类似，但钢丝绳拖动的是装有旋转刀具的封闭电动机。清垢金属管线清垢方法清管器法v 清管器用聚氨酯泡沫制成，其外表面有高强度材料的螺纹，外形如炮弹，外径比管道直径稍大，清管操作由水力
19、驱动，大小管径均可适用。v 优点是成本低，清管效果好，施工方便且可延缓结垢期限，清管后如不衬涂也能保持管壁表面的良好状态。v 清管时，通过消火拴或切断的管线，将清管器塞入水管内，利用水压力以23km/h的速度在管内移动。约有10的水从清管器和管壁之间的缝隙流出，将管垢和管内沉淀物冲走。v 冲洗水的压力随管径增大而减小。v 软质清管器可任意通过弯管和阀门。清垢金属管线清垢方法酸洗法v 将一定浓度的盐酸或硫酸溶液放进水管内，浸泡1418h以去除碳酸盐和铁锈等积垢，再用清水冲洗干净，直到出水不含溶解的沉淀物和酸为止。v 这种方法的缺点是酸洗后，水管内壁变为光洁，如水质有侵蚀性，以后锈蚀可能更快。涂料
20、v 管壁积垢清除以后，应在管内衬涂保护涂料，以保持输水能力和延长水管寿命。v 一般是在水管内壁涂水泥砂浆或聚合物改性水泥砂浆。v 水泥砂浆涂层厚度为35mm，聚合物改性水泥砂浆约为1.52mm。v 水泥砂浆用M50硅酸盐水泥或矿渣水泥和石英砂，按水泥：砂：水1：1：0.370.4的比例拌和而成。v 聚合物改性水泥砂浆由M50硅酸盐水泥、聚醛酸乙烯乳剂、水溶性有机硅、石英砂等按一定比例配合而成。维修涂料给水管道的水质管理和供水调度给水管网运行调度任务及系统组成给水管网调度SCADA系统用水量预测给水管网水质控制与安全评价1234D管网运行调度任务及系统组成用水量1、城市供水管网运行调度的重要任务
21、是在保证城市供水水质和水量安全可靠的前提下，使单位供水量的能耗降低到最低限度；并当供水管网服务区内出现异常情况时，如发生火灾、管网破裂、水质突发性被污染、控制设备失控等，调度装置运行相应的程序，以便将损失降低到最低限度。2、根据技术应用的深度和系统完善程度，可以将城市供水的调度分为如下三个发展阶段：人工经验调度计算机辅助调度全自动化调度与控制：这是当今城市供水管网运行调度的发展方向。主要通过对供水管网运行状态的遥测遥控系统（即SCADA），实现城市供水管网调度与控制的最优化、自动化和智能化；实现与水厂制水过程控制系统、供水企业管理系统的一体化进程。管网运行调度任务及系统组成用水量v管网调度的目
22、的是安全可靠地将水压、水量、水质符合要求的水送往每一用户、以期最大限度地降低生产成本，取得较好的社会效益和经济效益。v城市管网的调度管理是很复杂的，应充分利用计算机技术并建成管网图形与信息的计算机管理系统。v大城市的管网往往随着用水量的增长而逐步形成多水源的给水系统。多水源给水系统如不采取集中调度的措施，将使各方面的工作得不到协调，从而影响经济而有效地供水。v通过集中调度，各水厂泵站可不必只根据本厂水压的大小来启闭水泵，而有可能按照管网控制点的水压确定各厂工作泵的台数。这样，既能保证管网所需的水压，且可避免因管网水压过高而浪费能量。v建立城市供水的数据采集和监控系统，即SCADA系统。给水管网
23、调度SCADA系统、现代城市供水SCADA系统的前身：主要利用四项基础技术：计算机技术(Computer)、通讯技术(Communication)、控制技术(Control)和传感技术(Sensor)，简称3C+S技术。、城市供水SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 系统也即监控和数据采集系统，又称计算机四遥系统，指遥测(Telemetering)、遥控(Telecontrol)、遥讯(Telesingal)、遥调(Teleadjusting)技术。用水量预测v 用水量预测的方法 多元回归分析 时间序列分析 (TSA) 人工神经网络(
24、ANN) 灰色模型给水管网水质控制与安全评价v 维持管网水质也是管理工作的任务之一。v 为保持管网的正常水量或水质，除了提高出厂水水质外，可以采取以下措施：v 通过给水栓、消火栓和放水管，定期放去管网中的部分“死水”，并借此冲洗水管。v 长期未用的管线或管线尽端，在恢复使用时必须冲洗干净。v 管线延伸过长时，应在管网中途加氯，以提高管网边缘地区的剩余氯量，防止细菌繁殖。v 尽量采用非金属管道。定期对金属管道清垢、刮管和衬涂水管内壁，以保证管线输水能力不致明显下降。v 无论在新敷管线竣工后，或旧管线检修后均应冲洗消毒。消毒之前先用高速水流冲洗水管，然后用2030mgL的漂白粉溶液浸泡一昼夜以上，
25、再用清水冲洗，同时连续测定排出水的浊度和细菌，直到合格为止。v 定期清洗水塔、水池和屋顶高位水箱。给水管网水质控制与安全评价v 1.影响管网水质的因素v 出厂水水质状况v 包括两个方面，一是水质的合格率，二是水质的稳定性。v 输配水管网状况v 二次供水设施状况v 加氯消毒状况v 其它因素v 2.改善管网水质的主要措施v 提高出厂水水质和稳定性，严格控制浊度超标v 更新或改造供水管道系统，深化管网管理v 完善二次供水设施的设计与施工，加强管理v 合理加氯v 加强管网水质的测定和预测给水管网水质控制与安全评价.给水管网水质安全评价水质的安全评价主要是基于终生用水的安全性。这种评价主要分为三方面。
26、(1)水质感官性状问题。 (2)微生物学风险。 (3)化学风险。 此外，饮用水安全评价还包括放射性风险。本章小结E主要内容主要内容v 本章主要从给水排水管道系统档案管理、给水管道的防腐与维修、给水管道的水质管理和供水调度三个方面介绍了给水排水管道系统的技术管理和维护。v 通过本章的学习大家要了解给水管网的检漏、防腐、刮管涂料及维持管网水质的措施，了解管网水压和流量的测定原理和方法，了解管网的调度管理。了解排水管渠系统的管理和维护的主要任务，了解排水管渠系统清通及维修方法。参考书籍E参考书籍1参考书籍1.给水排水管网系统（第二版），严煦世等。中国建筑工业出版社。2.给水排水管网工程设计优化与运行管理，伊学农 。化学工业出版社。3.给水排水管网（第一版），杨开明。化学工业出版社。谢谢ThanksF
