【图文】数学模型 第五章_百度文库
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数学模型 第五章
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你可能喜欢供水管网漏损挡制的ＤＭＡ技术及阀门布置的优化研究；第２章ＤＭＡ的设计、管理与维护；目前国内各供水企业的漏损率都居高不下，各水司采用；２．１ＤＭＡ的概念与目的；所谓“分区计量（ＤＭＡ）管理＂，是将现有的供水管；ＤＭＡ分区管理的目的有以下三个：；（１）将整个配水管网划分为若干个相对独立的子区域；（２）分区之后可以更加详细的掌握各区域内的压力情；（３）为将来的管网
供水管网漏损挡制的ＤＭＡ技术及阀门布置的优化研究
第２章ＤＭＡ的设计、管理与维护
目前国内各供水企业的漏损率都居高不下，各水司采用经验控制漏损的模式很难使之得到有效的解决。而借鉴国外供水行业的管理经验，分区计量（ＤＭＡ）管理模式是很好的管理模式之一。
２．１ＤＭＡ的概念与目的
所谓“分区计量（ＤＭＡ）管理＂，是将现有的供水管网按照一定原则，划分为若干个相对独立的子区域（ＤＭＡ），实现各区域用水量的单独计量和实施区域管理。一般情况是将各独立子区域相连接的管道的阀门关闭，但是这样就会影响供水的安全性，因此为保证安全用水，各区域之间用应急管道连通。这里“分区＂不是一般概念上的简单的将原有的环状管网改成方便计量的树状管网，也不是简单的考虑城市地势高差来并联或串联分区供水，而是按照一定的原则有目的的将管网按需要进行改造，使得分区后管网的供水管和配水管功能更加明确，各区域的进水点数目减少，易于维护管理，容易确定减压或加压区域，从而有效地安装相应的计量和监测设备，分区时应充分考虑各区域内和区域之间短期和未来用水量变化时的潜在需求和管理。分区时需要了解供水时进行检修的影响范围和相应的解决措施。在非常时期（发生事故、缺水），则便于采取适当的对策，’预测和控制事故、灾害的影响并及时修复。此外，ＤＭＡ不单只考虑用户用水量需求和水压等水力方面的因素，也需要考虑因ＤＭＡ分区多带来的水质方面的影响，应综合考虑水力和水质，在保证为用户提供优质的服务的同时达到降漏的目的，为供水企业降低供水成本，提高经济效益。
ＤＭＡ分区管理的目的有以下三个：
（１）将整个配水管网划分为若干个相对独立的子区域（ＤＭＡ），每个区域有相对独立的边界，因此，可以测量各区域的夜间流量，并能够发现、定位管道破裂或者有泄漏的位置；
（２）分区之后可以更加详细的掌握各区域内的压力情况，使整个管网的压力在最佳的条件下运行，以降低与压力有关的那部分漏损。
（３）为将来的管网水量分配和设施规划时，可方便的获得和掌握有关各种信息，如水量、水压、流向，合理布置管道，选择适当的管径等。并为以后的管网分区提供经验和技术支持。
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２．２ＤＭＡ的设计与安装
ＤＭＡ的设计原则２．２．１
一般情况下，ＤＭＡ是城市管网发展到一定规模以及管网漏损较为严重时的产物，这样ＤＭＡ分区管理就关系到老管网的分析和与将要新建的管网的衔接等一系列问题。因此当设计ＤＭＡ时，需要考虑下面几个方面的：
（１）提出ＤＭＡ的水司首要考虑的问题是控制的漏损经济水平。每个公司依据自己的经济实力和技术力量，都有自己相应的管网漏损经济水平的标准，可能因为每个ＤＭＡ内的管道新旧、管材等的不同而使漏损控制的目标不同。因为要降漏越多，需要付出的检测设备和人力费用等就越高，可能会超出降漏带来的水费收益，如图２．１所示。这些都将决定未来的漏损控制方法的类型、ＤＭＡ的数量和大小以及水司的人事政策等等。
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漏损率（ｍ３／ｋｍ／ａ）
图２．１各种费用随漏损率的变化关系ｎ¨
（２）ＤＭＡ的大小。ＤＭＡ大小是用区域内所包含的用户数来表示的。通常在市区内的一个ＤＭＡ区域包含大概５００＂＇３０００户之间ｎ３ｌ。单个ＤＭＡ的面积取决于管网周围的实际状况和系统的特征，其主要的影响因素有：
①需要达到的漏损控制经济水平；
②地理／人口因素（如工业区、市内、郊区）；
⑨供水企业自身的技术水平和硬件条件（如工作人员的技术水平，供水管道的爆管的鉴别，定漏损点的难易度）；
④水力条件（如当前管网阀门关闭后能否维持用户压力服务的最低标准）。
（３）必须结合计算机模拟来保证供水的安全性。其中包括水量安全，水压安全，以及水质安全。说到底ＤＭＡ的实现是伴随一定数量阀门的关闭和一定数
供水管网漏损控制的ＤＭＡ技术及阀门布置的优化研究
量的流量计的安装，这些都将影响现有管网的运行情况。因此，在划分ＤＭＡ之前，需要先在管网水力计算的基础上进行供水管网分区的模拟操作，选择适宜的区域数目和区域规模，划定区域边界，设定进水点及区域的规整等，通过水力计算保证供水水压、水量满足要求，才能在实际中有计划的展开实施，循序渐进，并在实际工作中不断发现问题，不断调整，逐步完善，分阶段全面实施。每一个ＤＭＡ都有自己明确的边界，这个边界是依靠阀门的安装来实现的，因此ＤＭＡ系统中会比平常完全开放的系统产生更多的死端，进而影响水质。阀门安装的数量越多，出现这种现象的可能性就越大。因此，在当前国内的实际供水情况，可能对水质的要求还没有相当的重视，但是随着供水事业的发展和人民生活质量的提高，水质安全是一定需要考虑的因素。
（４）与压力分区原则、管理分区原则相结合。
压力分区原则是以给水管网中漏损率随管网的工作压力上升而增加的关系为理论基础的【１８】【２２】【２３１。依据地形高程的分布或等压线分布，将管网分为若干个压力区，通过对所有或者部分压力区压力的局部控制，降低整个管网的平均压力，实现减少漏损的目的。管理分区原则是通过最大限度的利用城市已有的明显的边界线对管网进行区域划分，从而最大程度的简化管理。就ＤＭＡ原则、压力分区原则、管理分区原则三条原则来讲，应该是ＤＭＡ分区优先考虑，结合考虑压力分区，最后综合考虑划分大型的管理分区。
（５）必须要结合远期给水管网的发展考虑。ＤＭＡ需要与远期管网扩建和改建结合考虑，一些区域可能在近期还不方便建成ＤＭＡ分区，但是等城市的扩张到一定程度时便可以了，或者一些区域管道陈旧等原因需要更换等原因而使该区域缓建ＤＭＡ。
因此ＤＭＡ需要与当地的管网改扩建规划结合，因地制宜，才能够真正发挥功效。对于已经建成相当规模的管网，管网分区的难度与改造工作量会很大，由于管道的改造还有可能对原有管网的工况产生影响，包括水压、水量，所以ＤＭＡ工作也应该循序渐进，并在实际工作中不断发现问题，不断调整，逐步完善，分阶段全面实施。
此外，管网漏损所需要的资金也是一个需要考虑的问题。
２．２．２ＤＭＡ的规划设计与安装
ＤＭＡ的规划设计与安装流程图如图２．２所示。这一程序在ＤＭＡ规划、测试和确定安装地点的初期是反反复复的过程。
下面以流程图的顺序来叙述ＤＭＡ设计与安装的过程。
２．２．２．１给出ＤＭＡ设计标准ＤＭＡ的设计标准也即在满足ＤＭＡ设计原则的基础上，满足用户基本的用
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水量需求、最低水压要求及水质要求。
２．２．２．２ＤＭＡ规划
规划阶段就是将给水管网分成尺寸合适的ＤＭＡ，第一步是大致的划分，在小比例的配水干管图上画出暂时的边界。这一步需要利用城市给水管网的基础资料和一些可以得到的基本水力数据（如压力和流量等等）来判断管网中潜在的最不利点。如果ＤＭＡ边界有干管穿过时，需要安装一个流量计（或者关闭阀），
图２．２ＤＭＡ规划设计与安装流程图
这样不管是通过边界流入到ＤＭＡ或者流出到相邻的ＤＭＡ的流量，都可以进行监测和记录。
（１）用户数。考虑每个ＤＭＡ内所包含的用户数，一般在初步设计时是不
会统计精确的用户数，但是在以后的运行时用来计算管网夜间最小流量。
（２）定义边界。初步规划ＤＭＡ还包括ＤＭＡ边界的确定。初步规划时，
利用现有的实践经验和管网的实际情况，研究该区域，以确定有潜在问题的区域作为重点需要解决的区域，比如：低压区；需要保证基本供水的区域（如铁路车站、医院等等）。这两者都有可能因为流量计的安装或阀门的关闭和供水方向的
供水管网漏损控制的ＤＭＡ技术及阀门布置的优化研究
改变而导致不利影响的出现。边界的设计不但应该满足ＤＭＡ的设计标准，还应尽可能少的穿越干管。此外，边界线的划定应充分利用地理边界和水力边界线，遵循“最小阻力线＂原则。目的是为了使安装、运行和维护的费用最低。如果有可能，主干管和主要配水管道（管径大于３００ｍｍ）避免在ＤＭＡ的区域内，这样可以减少昂贵的大口径的计量水表的数量，不但可以降低降漏的成本，更重要的是可以提高流量计量的准确性。因为如果流入一个ＤＭＡ的大部分流量又流出这个ＤＭＡ去往其他区域时，该区域内的水量计量的准确度就会下降，不利于控漏目标的实现。那么如何避免这样的情况发生呢？
◆使相邻的ＤＭＡ边界线与主干管和主配水管平行；
◆在接入主干管的较小配水干管上安装计量表。
如果主干管上开Ｔ过多对于ＤＭＡ来说是非常不经济的，因此在ＤＭＡ管理时需要做一些处理。如关闭小的供水区（但是只有一个输水管例外）；划分一个主干管ＤＭＡ；如果主干管仅供应了一小部分区域，那么就不设ＤＭＡ，而采用移动计量或者非计量方法来探漏。
综上所述，典型的ＤＭＡ结构图如图２．３所示。
Ｉ）ＭＡ边界
水池流量计
图２．３典型的ＤＭＡ设计结构图
由图可以看出几种典型的ＤＭＡ分区：主干管ＤＭＡ（Ａ０１，Ａ０２）；与主干管不相连的ＤＭＡ（Ａ０２）；串联ＤＭＡ（Ａ０４／Ａ０５）。（３）选择流量计安装的位置。选择位置时，应立足于大局，统筹ＤＭＡ与
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