城市供水系统应急设计研究及案例应用

　　摘要：在本文之中，我们首先对城市供水系统应急设计的必要性进行了深入的分析，然后从实际情况出发，分析了应急调度技术体系的建设对策，并结合实际案例，探究了应急设计优化和应用的重点与要点，希望能对我国城市建设活动的顺利开展起到一定的促进作用。

　　关键词：城市供水系统;应急涉及;案例

　　一、城市供水系统应急设计的必要性分析

　　随着我国经济建设水平的不断提升，我国城市的供水总量也从466亿立方米增加到了501亿立方米，这个数字也呈现出逐步增加的事态，城市用水率也随着时间的推移和全年居民家庭用水量的增长而增长。然而由于我国正处于市场经济体制转型发展的关键时期，多种自然因素、人为因素不断的交织，最终导致了多种突发污染问题的产生，尤其是在水源地上游容易产生重大的污染问题，对于下游城市的饮用水安全也容易产生一定的安全隐患。根据不完全统计，最近几年我国城市水源地的突发污染问题已经超过了102起，其事故总体数量呈现出不断上涨的趋势，危害系数也在不断提升，河道交通事故和工厂泄漏事故则是最为主要的污染事故，一般来说，城市水源地引发的突然问题往往会导致城市供水体系运行出现问题，最终引起突然停水的恶劣后果。

　　虽然说大部分问题都在相关部门的协调之下得到了合理解决，然而其应急体系的相应时间远远比我国规定的突发环境实践要求的1小时之内应急的时间要求要高。而我国城市供水系统在水源选择以及系统设计上也存在着较为显著的地域性差异。我国北方城市往往会采用水库进行蓄水，或者以地下水为主要的水源，原水体系包含了水库以及配套的引水工程，整个水源机制较为单一;而南方地区则以江水为主要水源，而距离入海口较近的城市也会面临着咸潮上溯的问题。对于南方城市而言，其水源原水系统较为分散，因此能够使水源地突发的安全问题得到有效的控制，然而在污染事故发生时，能否在保障供水体系安全性的前提下，运用相应的体系，选择合理的调度方案，提升系统优化调度的合理性也就成为了当前需要考虑的重点问题[1]。

　　二、应急调度技术体系的建设

　　(一)应急调度技术体系框架

　　城市水源地突发污染问题应急管理的过程包含了应急预案启动和应急机制应用两个部分，前者是对应了突发污染事件程序化操作和规范化操作的规程，而后者则是为了确保相关预案能够顺利实施，为人力资源管理和物资保障提供的制度保障。在这之中，应急预案是应急管理的重要工具，也是相关企业开展应急调度的主要依据。从应急调度技术体系的构建来看，应该对原水系统进行水力学模型的构建，对不同来水和需水条件的运行状态进行深入分析，并将其作为评估系统安全性的批评要求。从实际情况来看，整个体系应该包含了在线监控体系、调度和决策支持体系、应急指挥体系三个系统[2]。

　　其中，在线监控体系是对突发污染事件信息进行获取的系统，而应急调度决策支持平台包含了水质量监督管理，整个系统运行状态评估，应急策略管理，系统优化调度等多种方面的内容，而应急指挥系统则应该包括了应急调度方案调度指令以及操作的应急调度流程。在线监测系统往往会建立在水源地的上游监测站之中，并对原水水质进行实时的监督和管理，通过数据采集和分析系统将相应的水质分析参数传输到数据库之中，如果监控参数出现了问题，就应该对相应的位置进行迅速的确定，并以定量检测的方式，对污染物的类型和污染物的总量进行深入分析，确定污染事件与取水点之间存在的距离。

　　决策支撑系统应该包含了水质管理模型，系统状态评估模块和系统评估系统等体系共同组成。如果说系统在不安全的区域之下，则应该运用应急策略判定模块，通过模糊推理判定体系进行可行应急策略的推定，如果说系统处于安全的状态之下，或者经过判定应该采取应急调度方式，则应该调动优化分解计算模块，通过相应的问题分析机制进行优化算法解答，从而获取优化调度方案，在确保水源安全性和稳定性的前提之下，降低供水体系的电能消耗。应急指挥体系应该通过调度中心将相应的方案转变成为指令，最终确保各个泵站和水库管理体系能够明确调度的内容，从而使其能够符合应急条件下的调度要求[3]。

　　(二)应急决策支撑系统的实现

　　从实际情况来看，水质模型预测的目标在于以水源地流量和浓度进行计算标准，获取污染事件对于水系统取水造成的影响，并在不同的情况之下对时间和影响力进行推测，明确相关信息的完善性和差异性。由于水源地污染事件的产生存在着一定的不确定性，因此对突发污染事故的精确化处理也就成为了当前需要解决的重点问题。我们可以以瞬时排放条件为基准，以河道水质模型为基础，推导出相应的特征量计算公式，并且在应急条件之下，通过估计值与耗时的数值计算分析得出相应的结论，进而为应急工作提供更加有力的依托。从实际要求上来看，系统的状态评估可以运用SCADA系统开展，进行数据采集分析，并结合系统的要求获取相应的信息，通过水力模型对系统的安全性进行深入分析，在没有外部水源的条件下计算供水体系能够持续正常运行的时间。将固有系统的安全性与污染事件以及取水口的时间进行对比，进而获取评估系统的安全性和稳定性，从而为后续的应急策略判断提供坚实的基础。

　　三、城市供水系统应急调度的案例应用分析

　　某城市在当地江域的主干流末端，包含了四个入海口，其主要水源系统为主城区的原水系统，不仅负责向主城区供水，同时还要向其他地区供水，属于一种典型的分散、复杂的原水体系。从安全性的角度来看，这个城市承载了上游城市工业分布以及产业结构调整所必须的水资源供应，也将面临着城市不断发展对水资源造成的影响，这也使其面临着较为严峻的供水形式。而结合我们之前所说的应急调度机制，开发了针对于某城市的应急调度应急系统，从而对该城市上游污染事件的进行合理应对[4]。

　　首先要通过EPANET软件构建出当地的原水系统的水利模型，并对相关数据和信息进行校检和核对，这个模型能够对系统运行的实际情况加以有效反应。结合实际情况来看，当地面取水口在每月会经历两次大潮和一次小潮，而取水的时间段往往集中在涨潮开始的两天或者三天之后，同时也需要考虑到潮汐涨落的影响因素。为了确保整个体系构建具有相应的实效性，会在泵站的上游设置相应的监督管理机制，并通过突发污染事故情况的模拟和计算，对供水体系功能性是否存在失效的问题加以分析，提升调度方案的科学性和合理性。在优化过程之中，最应该遵循的原则就是安全性原则和合理性原则，对泵站电耗的目标函数加以深入分析，确保其初始条件包含了泵站的可取水时间序列，以及蓄水库的初始水位，并设置合理的决策变量，最终达到提升水库总体需水量和泵站体系节能效力的作用，确保应急调度体系不仅能够提升城市供水系统运用的安全性，也能够实现预期的经济效益和社会效益，为城市供水体系的正常运转奠定更加坚实的基础。

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　　四、结束语

　　综上所述，在城市建设活动开展之中，必须结合实际情况做好城市供水系统的应急调度工作，才能确保城市供水体系能够满足使用者安全性的具体要求。而对于城市供水而言，水源地突发污染事故往往会对其造成一定的威胁，这也就要求我们能够通过相应的手段和措施，结合城市的实际需求构建有效的应急策略，在系统安全的前提下，以优化计算为基础提升应急调度的有效性。

　　参考文献

　　[1]王肖颖.城市供水水质监测与预警系统研究[D].重庆:重庆大学,2015.

　　[2]吴梦杰.供水监测信息管理系统的建设与效益分析[D].湖北:武汉工程大学,2015.

　　[3]殷蔚明.城市供水信息系统中的安全评测技术研究[D].湖北:中国地质大学(武汉),2009.

　　[4]孙岩.云南华能澜沧江流域水电应急救援决策支持系统研究[D].湖北:中国地质大学(武汉),2009.

　　作者：侯继燕

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