[發明專利]一種帶靜止水管段的循環管網水質綜合模擬試驗系統

有效

• 申請號: 201110130947.0
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN102297933A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 張土喬;李聰;楊玉龍;張燕;王靖華
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江大學建筑設計研究院
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及飲用水給水管網的試驗模擬系統技術領域，特別涉及一種帶靜止水管段的循環管網水質綜合模擬試驗系統。

背景技術

給水管網是城市給水系統中的重要組成部分，其作用是把經水廠凈化后的符合國家生活飲用水水質標準的水輸送至用戶終端。我國多數自來水廠出水水質的各項指標都能達到或優于國家飲用水水質標準，但通過管網輸送至用戶時，往往達不到標準甚至危及用戶身體健康。資料表明，自來水廠的水從出廠到用戶，水質呈現明顯降低的趨勢，主要表現在鐵、錳、色度、濁度、細菌總數等在水中的含量增加，甚至超過國家標準，這在國內很多水廠的實際運行中都有所發現。此外，盡管水處理技術的飛速發展充分保證了處理后水質的安全、衛生，但是，管網中的二次污染問題已成為影響出水水質無法達標的主要因素，是水質研究工作和水質處理研究工作的重點。

給水管網就像一個敏感的、動態的和具有自身特性的巨大反應器，水由于在管道內滯留時間過長，本身不斷受到再次污染，在管道內發生著復雜的物理、化學及生物學變化，導致管道內衛生狀況的下降。根據《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》中對國內34個主要城市管網水質資料進行統計，地表水水廠出廠水基本穩定的占21％，腐蝕性的占50％，輕微結垢的占29％。地下水水廠出廠水基本穩定的占50％，有腐蝕性的占30％，輕微腐蝕性的占20％。對占全國總供水量42.44％的36個城市調查，出廠水平均濁度為1.3度，而管網水增加到1.6度；色度由5.2度增加到6.7度；鐵由0.09mg/l增加到0.11mg/l；細菌總數由6.6cfu/ml增加到29.2cfu/ml。某城市發現供水管中管垢的厚度達16～20mm，赤色，有腥味，含16種金屬元素，檢出鐵細菌、埃希氏大腸桿菌等6種微生物(詳見秦秋莉、陳景艷，我國城市供水安全狀況分析及保障對策研究，水利經濟，2001.5)。根據上海、天津等市定期測定管網粗糙系數統計，發現無防腐措施的管道輸水能力已降低了1/3以上。管道結垢、輸水水質惡化，管道輸水能力下降已成為城市供水管網普遍存在的現象。

隨著我國城市建成區的擴大和城鄉一體供水方式快速推進及社會的進步和人民生活水平的提高，居民對于飲用水的要求已經不再僅僅局限于壓力和水量的保障，而是更多的關注水質問題，城市供水管網的水質穩定及安全問題日趨迫切。飲用水水質不僅要在出廠時達標，而且需要在用戶水龍頭處達標，符合飲用水水質標準。而作為飲用水輸送中最重要，也是最敏感的環節-給水管網的衛生則是保障最終龍頭出水水質安全的前提和基礎。研究管網內水質變化機理，提出并驗證相關應對技術措施，是確保管網內部衛生和保障最終管網末梢出水水質安全的關鍵所在。

開展以上研究工作，管網試驗研究是基本手段，可以通過三個層次的試驗手段來實現。最直接的是開展現場試驗，但存在外部條件不可控，很難開展針對性的定量研究的問題，更為關鍵的是試驗管網涉及千家萬戶，不能輕易投加試驗的藥劑；最簡單的是進行室內燒杯試驗或搭建簡單的局部反應器試驗，但這類試驗水樣少，不能做長時間循環試驗，與實際管道的真實工況比，存在嚴重的試驗失真問題。因此國內外不少研究機構均傾向采用循環管網模型的試驗裝置對真實管網進行高仿真模擬，提供全景展示和分析。

在現有技術中，國內外的循環管網水質模擬試驗系統均采用開式循環方式，即循環管道回路中連接有一個低位蓄水池，水流經管路后流入蓄水池，然后通過提升泵，將水提升到管路系統中進行循環。該蓄水池即是試驗原水調配水池又兼有排氣作用，但建成的開式循環管網試驗系統一般規模較小，循環設計都很簡單，循環回路較短，實質意義上不能算高仿真的循環管網水質綜合模擬試驗系統。具體在設計上主要存在著如下很多技術問題：

1、水流條件仿真差

每次循環水樣流經蓄水池時均與空氣大面積接觸，會影響循環水質；并且原水水池參與管網循環試驗，水流條件與實際管網存在一定差異。

2、條件控制不足

無法對循環管路內滿管流加壓控制，不能模擬真實的給水干管管網的有壓運行環境；循環管路內試驗水溫度易受環境四季溫度影響，無法控溫以模擬埋在地下的真實給水干管管網的運行溫度，；無法在循環管網試驗初始化時確認管內空氣排凈，完全達到“滿管流”，無法實時觀察管內流態、生物和化學環境的改變，了解水質變化的情況。

3、模擬工況單一