给水管网水质模拟与控制

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饮用水水质关系到人们的身体健康,随着对管网水质要求的不断提高,对城市给水的水质控制及管理就显得举足轻重。当前我国供水行业对管网的水质管理重视不足,导致各种水质问题屡屡发生。 管网水质模拟,是内在理论进展和外在技术进步共同推进而产生的一项新技术。水质模拟相关理论已较为成熟,尽管尚存在问题,但已可以应用于实践;计算机及监测技术的飞速发展为模拟的实现提供了强有力的技术保障。借助于水质模拟技术,并辅以管理制度的完善,可以极大的提供管理水平。 本文以余氯作为对象进行管网水质变化的研究。论文介绍了余氯衰减机理,经过对水质模型各种算法的比较,认为拉格朗日时间驱动算法(TDM)占用内存少,计算时间短。重点分析了它(TDM)的计算机实现过程。管网水质模拟成功与否离不开完整的数据储备与参数校核,本文也对这部分作了介绍。除了相关理论的论述,笔者还在论文的开头详细阐述了给水管网水质控制及管理存在的问题及发展的方向。强调今后相关制度的保证也是确保供水安全不可或缺的重要因素。 采用可视化计算机语言Delphi编写了完整的模拟应用程序。单管模拟结果显示,程序能够反映出余氯衰减原理及水质模型理论的基本规律,各项参数的变化对结果的影响与理论一致。采用余氯一级反应模型并设置较小的步长可以得到相对理想的计算结果。 通过实际工程,对模拟程序进行测试,模拟结果与实际基本吻合,反应了管网水质的空间分布及变化规律。通过设置查询条件用各种图标显示模拟结果,这可以作为选择监测点位置及确定监测时间的依据。水力条件是影响给水管网水质及变化规律的首要因素,伴随着用水量的变化余氯浓度亦呈现周期性变化,但有一定的延迟,这与管网的规模合节点的位置有关。同时水质变化参数部分地对其产生影响。进一步通过调整参数,模拟并分析了管材对水质的影响,提出改善水质的措施。 最后,对如何合理控制管网水质进行了初步探讨。模拟显示,合理分配各水源的加药量,以及设置中途加药点,能够有效改善管网部分区域水质以及维持整体水质均衡。节点余氯浓度主要取决于对其流量贡献最大的上游节点的浓度。水源对于距离不同的节点有着不同的影响,距离加药点越远的节点,其水质受水源水质的变化影响越小,响应时间越长。管径和节点流量也是影响水质的因素。以此为基础,提出了合理的管网水质控制方案并初步建立了控制原则。这些都显示了水质模拟的意义和应用价值。本文的理论和研究成果,可以为供水行业提供水质管理的辅助决策方案。
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