基于漏损控制高校室外给水管网设计及管理优化研究

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随着社会经济的不断发展和国民生活水平的不断提高,高校数量也随着高等教育普及急剧增加。高校作为城市公共用水大户,其用水量已经占城市公共用水量的第二位。在全社会建设节约型社会、科学发展的背景下,建设节约型校园、绿色校园势在必行,其中高校校区的供水管网漏失水量远大于节水量。高校室外给水管网是保证高校用水重要的基础设施之一,根据高校校区室外给水管网漏损控制及管理存在的问题,以国内某大学B校区室外给水管网优化为例,基于漏损控制对高校校区的室外给水管网设计及管理优化研究。论文分析了B校区2014~2017年年用水量变化情况,并分析了B校区人均综合用水量,通过与当地、其他地方标准给出的高校人均用水定额比较,总结了该校区人均综合用水定额偏高的原因及提出相应的解决方法。分析了B校区各单体建筑的高日时用水量变化规律、时变化系数、使用时间,发现学生食堂、教学楼、学院办公楼、实验楼用水时变化系数及使用时间均大于《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)(2009年版)给出的范围。介绍了目前两种供水管网漏损控制方式:区域计量分区(DMA)和压力管理分区(PMA)。结合高校校区特点,总结了高校校区4个漏损控制分区原则及3种主要分区方式。据此提出某高校B校区室外给水管网优化方案,通过增加阀门、部分管道将B校区给水管网分成5个漏损管理分区。采用EPANET建立了B校区室外给水管网水力模型,通过EPANET延时分析模拟各分区运行工况,确定了校区压力控制方式和各分区的定值控制压力值。室外给水管网漏损控制分区设计时,EPANET软件延时分析可动态模拟各分区的运行工况,及各节点压力、各管段流量流速随时间变化用于确定管网分区压力、管径选择、室外消防校核等都有很好的指导意义,并分析了2018年B校区改造完成后的室外给水管网漏损控制分区优化效果。为优化高校校区室外给水管网漏损管理,建立了某高校B校区室外给水管网的DMA分区计量漏损管理系统,提出了两种DMA漏损判定值最小夜间流量处理方法:经验法和比较法,为高校室外给水管网DMA漏损管理提供参考。并通过EPANET延时模拟分析漏损发生时各水源节点最小夜间流量及最小时变化系数的增幅,可进一步确定漏损区域。基于层次分析法,建立了B校区室外给水管材比选层次模型,并通过粒子群优化算法修正判断矩阵存在不一致性的情况,分析得出四种常用校区室外给水管材优选顺序:内衬不锈钢复合>钢丝网骨架PE复合管>球墨铸铁管>PSP钢塑复合管,其中影响校区室外给水管材主要因素为:初始投资>维护管理费>使用年限>施工方式。
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