评价城市配水系统

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1、评价城市配水系统Harry E. Hickey主要考虑因素本主题主要有两个目标：首先是通过认识具体的配水系统的所有物理组件来了解安 装市政供水输送系统的评估。相同的基本概念和原则适用于小型社区供水系统和大型城 市供水系统。对于这些概念的一个基本的了解，提供了两个例子，其中包括一个相对较 小的配水系统和一个中等大小的水分配系统。 这些概念将覆盖美国的92 %水供应系统。 所有水系统虽然有相似之处，但应当承认，这两种供水系统，在物理特性完全相同的可 能性是很小的，因为在原始水源输水的要求很难是一样的。第二个目标是用一种公认的做法即在规定的时间间隔进行供水测试，以衡量供水系统交付能力，并确保该系统是

2、满足供水需求。第二个目标的一个重要组成部分是使用供 水测试的结果监测输水系统的性能，以适应现有的供水和水系统的需求的不断变化。以 下材料将展示这个供水系统的广泛功能，以了解它如何使用。水公用系统的功能性成分一个水公用事业系统可以仅仅供应 3000至5000个社区。在这个人口水平，社区 往往是由井服务的。井水被通常为氯化消毒，然后直接抽入水配水管，以提供客户或抽 入地面或高架储罐水流量水系统来满足每个顾客需求。一些消防栓的消防流量能力在最 低限度250加仑每分钟（GPM ）到500 GPM的范围内。图1-1说明了一个有这些特点 的社区的例子。随着小社区的人口的增加，因此输水系统变得复杂。图1-2

3、描述了预计将在人口从25,000到50,000不等的社区使用的功能部件（参考图1 ）。这是一个相当典型的评估供水系统，以确保水速同时满足消费者的消费需求和满足结构性灭火标准所需的消防流 量。因此，专门研究和跟踪水系统组件（如下图1-2 ）之前，每个组件的对于输水系统的能力的评估以及水系统选定的组件的功能用以满足需要国内和防火要求的系统都是 必不可少的。这需要用水率函数为每个供水系统进行评估。用以满足消费需求和防火的 历史或预测用水需求率是：（参考图2）（1）平均日用水量按1年设计。（2）最高日用水量即任何24小时内使用的最大总水量。ISO根据此计算，在过去3年从ISO分级表评价多年来的最高需求

4、。注：这个数字应该考虑和排除任何不寻常的水 和过量使用会影响计算，如一个破碎的水管。(3) 最高日最高时用水量用于在 3年期间的任何一天的任何一个小时。它通常表示 在最高日平均时用水量乘以使变化系数FIGURE 1-1FUTURES OF A SMALL COMVUNHY WER DISTEI0JPOM SYSEM3C.51EI_CJY0HW1L1I PCPIHAIION 2,600舊SCHOO. J /30,000 GALLON STORAGE TANKELEVATION 155 FEETiABOVE HRE 1STATIONWELL F：ELDm 1-1FEATURES OF A UIMM

5、UM SIZE CCWMUNITf MR DtSTRIBUTlON SYSTEM过去的消费水平的具体数据无法获得，一个好的经验法则是，最高日用水量可能会 是平均日用水量的1.5到3.0倍，最高时用水量可能会是平均日用水量的2到8倍。在小型供水系统，影响峰值的因素有很多。设计流程和分析，应根据每小时的最大需求或最大的日常需求加上灭火所需流量， 以较大者为准。这种分配制度的设计应保持在所有的水龙头，包括满足设计流量条件下 的消防栓20磅每平方英寸（psi）的压力。这是一个推荐的做法，美国水工程协会（AWWA ）水务署手册实践-M-31和连同 按照附表评价与分级标准由ISO出版的M-170 为了考虑

6、到系统需求，图表记录仪应该在纯净水进入配送系统的地方，包括成品持 水流域，直接抽水设施，水竖管，重力水箱。这是唯一合理准确的方式来监控一个小时， 或不太频繁，一段时间内，每天 24小时，一年365天，水系统的需求。这是在水系统 水系统的可用性需求相匹配的主要考虑因素。跟踪城市配水系统的组成部分在图1-2中提出了以下信息。（参考图1）1. 在图纸的左上角显示的原水水源水源可能是一个湖泊，河流，水库，井场，或咸水，咸水可以通过新技术在水过滤 和反渗透纯化水的来源。在佛罗里达州坦帕市，市政供水系统现在有能力生产使用咸水 供应城市需水的60%。AWWA原水能力的建议指引，供应源（S）有足够的能力在所

7、有的时间，以满足最大连续5天日均需求量。（参考图1 ），这表明在图纸上标有# 2 原水储存池塘。水务署需要采取的行动：每个原水水源都需要深度计。一个水文地质学家需要取几 加仑的水稻容器中。通常每次都不等，由于水抽出而减少，或受降雨和径流补充而增加， 由于容器边的斜坡和储水盆地的倾斜。如果减少供应或预测长期供应条件，这种监测每 天都需要做。2. 典型的原水抽水设施。如展示的水系统，抽水设施有双重目的。首先，它可以提升被粗格栅或细隔栅处理 过的原水，如果有必要，还要通过一些处理设施为以满足环境保护署（EPA ）的标准和通过几个州的卫生部门的刚性要求。第二，需要有能力从原水储存设施调水。这将构建 成

8、水系统的可靠性。恒录音流量计需要在这个设施的泵上，评估水何时以及如何通过GPM设施和水率水务署需要采取的行动：重要的是备用的原水储存设施，以防分配管道上的主要管 道故障，或者由于干旱条件或主要水源污染导致水源耗尽。3. 处理设施第六章涵盖了基本的供水处理，并须符合环保署标准的水取样。有必要知道的最大 的水的处理速度和可以在这个速度处理水时间的长度，因为这可能会限制分配管道系统输水。流速的测量需要在连续的时间内，这也将考虑在水厂的冲洗和清洗设备的停机时 间。注意在插图，成品水设施由水厂的运输方面提供，这通常是清水池。在重力系统， 水从清水池进入分配管道，或者被抽到地表相对水平的地方。清水池水位需

9、每小时测量,4。咼位泵站请注意，这个泵站位于水输送线路上。高位泵站可能需要：(1) 将水抽到比其他海拔高的社区。(2) 补水重力水箱(3) 当泵站用于分发水，没有水储存，将水压入管网。从水系统评估的角度来看，这 是是没有出口的水，除了用于消防。变速泵或多个泵可能需要在需水波动的时候提供足 够的水。这个抽水设备的效率和费用，需要慎重考虑。例如，它是一个缺点，水厂的峰 值功率需求可能发生在高电耗期间，从而增加电力成本。此外，很少或根本没有存储系 统提供备用发电能力，或直接由内燃机驱动的泵。这些备用发电机和发动机需要定期进 行测试(例如，每周几个小时)。5重力存储设施配水系统中的一个极其重要的元素是

10、蓄水。储水设施对满足由防火引起的高需水量 有重要意义。两种常见的存储方法是地面储水和咼位储水。|6.水进入配送系统为提供消费者水龙头的水和个别消防栓供水管道布局有两个基本类型。首选方法是 由主馈线循环整个服务区，是由水力分析确定。内环主要是沿主要街道在社区提供的交 叉连接的二次馈线。提供住宅区的内循环水管交叉连接到次要的馈线。这种类型的管道 系统布局的优点是两个方面：1)对每一个服务的位置或需求点的水是从两个方向供应， 这被认为是最有效的水力设计，以尽量减少管尺寸 ；2)当管段污染，意外破损，延长服 务，或任何原因，水可以提供从不同的路径给任何需求点。旧的社区供水系统中的一个单一的主馈线沿块各

11、条战线提供二次馈线和一个分支的布局配置任何需求点水只能从 一个方向提供。这样的安排显着降低水系统的可靠性，并在有较大规模火灾时能力下降 的趋势。管网系统在满足防火供水标准时的能力，目前只能由每半年一次的火灾时流速 测定。具体注意事项图1-2上面的讨论，提供了一个典型的配水系统的概念设计，并强调这个系统需要 一个频率范围从每小时每年评估的特点。一些水系统为满足消防需要更严格的检查。输水系统存储：配水系统中的一个极其重要的元素是蓄水。储水设施对满足国内需 求，特别是防火水系统提供充足和可靠的供水有重要意义。储水设施在水处理设施闲置 时可以供水。然后，它是可能在靠近终端用户的服务区配水储，并提供所需

12、的水量至少 在20 psi的消防栓残压，以满足消防流量需求。下面介绍的对于任何给定的市政输水系 统都可以仔细考虑。1. 优点：分布存储的主要优势包括：均衡供应来源，生产工程，以及传输和配水 管。因此，这些元素不需要太大。其他系统的流量和压力的改善和稳定，更好地服务于 整个服务区的客户。最后，储水设施用于突发事件，如灭火和断电。2 .达到系统的需求和所需/ NFF :对现有的和急需的供水存储的评价，必须考虑储水设施的位置，能力，和海拔（如高架）来满足系统需求和整个系统的不同部分在一天 发生的状况。仔细分析了整个配电系统后才能确定系统的需求。然而，一些一般规则可 作为先导。这种类型的分析，需要为每

13、个水系统进行，因为每个人都有自己的要求。研 究表明，在供水系统的不同部分提供几个更小的储水设备比在一个中央位置提供同等容 量有利。在其它条件相同时，分散存储需要较小的管道，较低的流线海拔和扬程，压力。3. 比较和对比地面储水和高位储水：配水系统通常提供了两种方法之一：地面抽 高服务，可以提升储水。据悉，由高位储水提供最好，最可靠，最有用的形式存储，特 别是防火。a地面储水：由于水保持在地面存储，不是在压力下，它必须提供抽水设备使用点。这种安排限制了消防水系统的有效性，在三个方面：1）必须有备用电源和备用泵机组必须保持在足够多余的抽水能力提供正常用途的需求高峰以及任何消防要求；2）所有的时间，因

14、为系统无法正常工作而不泵；3）在系统中的所有点的配电线路必须显著超大处 理高峰期交付使用，加上火流，无论身在何处可能发生火灾。b高位储水：适当大小的高位水箱提供专门的消防存储和使用， 以保持恒定的系统压力高位水箱，地面水箱仍可能被要求。然而，地面储罐（S）的大小，可以减少到最低，通常在30万-50万加仑的范围。高位水箱用于储存处理过的水，直接提供配水系统。 需要评估的是水是从水箱最高的 10-15英尺送入配水系统，高服务的泵恒速泵装置， 它可以在几乎所有的时间以最高效率点运行。在水箱的剩余水（70%至75%）作为专门的消防存储。当国内消费至少在 24小时内，在重力作用下罐水回收与新鲜处理过的 水，以消除保温水箱中的水老化。