為了供水科學(xué)調(diào)度,對(duì)公司服務(wù)區(qū)域內(nèi)163套二次供水設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造,在二次供水水箱進(jìn)水間位置加裝遠(yuǎn)程控制裝置,并與自來(lái)水公司調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng),在用水高峰時(shí)間段關(guān)閉進(jìn)水閥,非用水高峰期開閥儲(chǔ)水,利用二次供水水箱的調(diào)蓄功能,實(shí)現(xiàn)削峰填谷,起到高峰期穩(wěn)定管網(wǎng)水壓的目的。經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)化調(diào)控,起到了錯(cuò)峰供水的作用,由于錯(cuò)峰生產(chǎn),同時(shí)起到了節(jié)約電費(fèi)的作用。精準(zhǔn)化的調(diào)控?zé)o論是應(yīng)對(duì)夏季高峰供水,還是節(jié)能降耗,都具有重大意義。

1、背景與意義

1.1 背景

隨著鄭州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱:高新區(qū))的高速發(fā)展,人口的急速增加,2018年高新區(qū)用水用戶超過(guò)16萬(wàn)戶,管網(wǎng)供水不足開始顯現(xiàn)。夏季用水高峰初期,高新供水陸續(xù)接到多起投訴電話反映用水壓力低,用水高峰期無(wú)水的情況。經(jīng)工作人員上門實(shí)地訪查發(fā)現(xiàn),這些用戶多是小區(qū)直供層用戶,一樓商戶和工業(yè)用戶等。經(jīng)測(cè)量個(gè)別商業(yè)用戶在用水高峰期供水壓力在0.1 MPa左右。

水壓低和無(wú)水的情況嚴(yán)重影響了居民的正常生活和高新供水的服務(wù)質(zhì)量。經(jīng)統(tǒng)計(jì),這些用戶大多分布在管網(wǎng)末梢位置和個(gè)別規(guī)模較大小區(qū)。隨著開發(fā)區(qū)不斷的發(fā)展建設(shè),每年都有大量人口和企業(yè)增加,用水量也每年都在遞增,提高管網(wǎng)供水能力,改善管網(wǎng)末梢供水壓力是高新供水有限公司面臨的急迫問題"。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析,絕大部分用戶用水壓力低原因是管網(wǎng)供水壓力低,供水管線過(guò)長(zhǎng),距離水廠較遠(yuǎn),高峰期水廠供水不足導(dǎo)致。2018年供水高峰時(shí)期,高新供水公司供水量達(dá)9.8萬(wàn)mMd,接近滿負(fù)荷(10萬(wàn)md)運(yùn)行,然而水廠日生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)為17萬(wàn)mhd,清水池容積卻只有9000m”.無(wú)法滿足高新區(qū)城市日益增長(zhǎng)的用水需求。

1.2 解決方案分析

通常解決供水壓力低問題的方法多采用加大給水管通徑,提高供水壓力。目前,水廠已有兩條DN1000供水管線,高峰期供水壓力已提高至0.42 MPa,但如果增建新的供水管線和送水泵房,也會(huì)受到清水池只有9000m容積的限制。且考慮施工環(huán)境及施工周期等因素,無(wú)法保證短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。然而水廠的日產(chǎn)水能力是17萬(wàn)m,鑒于此,那么是否可以增建大容積清水池充分利用水廠產(chǎn)能呢?高新區(qū)水廠占地面積只有約20 000m,水廠現(xiàn)有設(shè)施已經(jīng)非常緊湊,即使忽略其他因素,僅場(chǎng)地面積限制已經(jīng)使得增建清水池方案不可行了。另外,高新區(qū)水廠位于高新區(qū)東南角位置,供水管線過(guò)長(zhǎng),沿途水頭損失嚴(yán)重。

綜上所述,從根本上解決當(dāng)前問題還是要建設(shè)第二水廠,才能有效改善管網(wǎng)末梢供水壓力,但受資金和施工周期影響,還無(wú)法解決近兩年供水壓力。因此，需要尋求新的方法來(lái)解決短期內(nèi)面臨的問題。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì),目前高新區(qū)有二次供水泵房134個(gè),水箱163個(gè),總?cè)莘e約 16 953m。這些水箱的進(jìn)水都采用浮球控制方式,水箱一直保持滿水狀態(tài)。那么如果能充分利用這些水箱的蓄水功能,錯(cuò)峰供水,將能充分發(fā)揮水廠產(chǎn)能,緩解供水壓力。

2、技術(shù)方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)目的是利用二次供水泵房水箱蓄水功能實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰供水,緩解管網(wǎng)供水壓力,改善管網(wǎng)直供用戶的用水質(zhì)量,然而改造措施需要實(shí)施在二次供水泵房。那么在二次供水泵房改造方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該遵循一定的原則。

2.1.1 安全原則

不論采用任何方案或改造方式,都應(yīng)該在保證安全的前提下實(shí)施。在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)該考慮到可能影響安全的因素。如果泵房水箱溢水或管道漏水造成地面積水,為了保障維修人員的安全,應(yīng)當(dāng)在控制箱內(nèi)設(shè)置漏電保護(hù)開關(guān),在設(shè)備驗(yàn)收過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢查是否安裝漏電保護(hù)開關(guān),檢查控制箱是否有效接地。2.1.2 用水保障原則

二次供水泵房改造后,必須保證二次供水用戶的用水壓力和用水質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)采取措施確保二次供水水箱水質(zhì)、供水量和防止溢水。2.1.3 穩(wěn)定

改造技術(shù)方案實(shí)施時(shí),應(yīng)當(dāng)先選擇改造地點(diǎn)進(jìn)行足夠時(shí)間和多項(xiàng)目的測(cè)試,提供一個(gè)可靠的控制系統(tǒng)，以便更好地推廣和實(shí)施,避免因系統(tǒng)不穩(wěn)定給用戶帶來(lái)諸多的不便而造成用戶的抵觸,給方案的推廣和大面積實(shí)施造成阻礙,給高新供水公司形象帶來(lái)?yè)p害。2.1.4 經(jīng)濟(jì)原則

采取方案在滿足功能需求的同時(shí),應(yīng)當(dāng)盡可能地降低改造成本2。

2.2 準(zhǔn)備工作

在方案設(shè)計(jì)前,對(duì)高新區(qū)所有泵房進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)工作,以作為方案分析和設(shè)計(jì)的依據(jù)。統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括泵房位置、二次供水設(shè)備品牌、水箱容積、溢流口高度、進(jìn)水口高度、浮球高度、出水口高度、有效調(diào)節(jié)容積、供水用戶數(shù)量、二次供水水泵保護(hù)液位等。

2.3 智慧化改造方式

2.3.1現(xiàn)狀進(jìn)水方式

目前,中,高層泵房水箱主要由水力浮球閥進(jìn)行控制,水力浮球閥安裝在水箱進(jìn)水口處。當(dāng)水位下降到浮球閥低位時(shí),主閥門打開進(jìn)水;當(dāng)水位升高到浮球閥高位時(shí),主閥門關(guān)閉進(jìn)水。這種補(bǔ)水方式雖然簡(jiǎn)單,但是頻繁開啟閥門,容易造成進(jìn)水浮球閥的損壞,造成對(duì)市政管網(wǎng)壓力的沖擊,絕大部分時(shí)間水箱液位一直保持在高水位狀態(tài),水箱里的水無(wú)法得到充分置換,對(duì)水質(zhì)也會(huì)造成一定的影響。

2.3.2 二次供水精準(zhǔn)化控制原理

精準(zhǔn)化控制的原理就是,將水箱進(jìn)水閥門改造為可遠(yuǎn)程控制閥門,在用水高峰期關(guān)閉進(jìn)水閥門,使用水箱中儲(chǔ)存的水給高層用戶供水,避免用水高峰期水箱進(jìn)水閥門打開給管網(wǎng)壓力帶來(lái)的損失,從而改善直供用戶用水質(zhì)量,在用水低谷期打開供水閥門給二次供水水箱補(bǔ)水,通過(guò)這種方式來(lái)合理利用水廠產(chǎn)能,實(shí)現(xiàn)用水平衡、穩(wěn)定管網(wǎng)壓力、節(jié)能降耗。

2.3.3 系統(tǒng)架構(gòu)及基本功能

(1)在每個(gè)泵房?jī)?nèi)安裝一套配水控制終端,內(nèi)設(shè)工業(yè)級(jí)可編程控制器,可實(shí)時(shí)控制二次供水水箱進(jìn)水閥門,可監(jiān)測(cè)測(cè)水箱液位狀態(tài)。(2)設(shè)置人機(jī)操作面板,可實(shí)現(xiàn)本地操作和參數(shù)設(shè)置。(3)設(shè)本地手/自動(dòng)操作模式,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)本地手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行,提高系統(tǒng)可靠性,保障本地供水。(4)可設(shè)置至少4個(gè)高峰時(shí)間段。(5)設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)傳輸終端,能夠通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)狡髽I(yè)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,并能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制閥門開啟和設(shè)置參數(shù)。(6)企業(yè)數(shù)據(jù)中心軟件平臺(tái)具備歷史數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、用戶操作日志等功能。(7)根據(jù)水箱溢流口位置和進(jìn)水口高度設(shè)置高水位,當(dāng)水位到達(dá)高水位后關(guān)閉進(jìn)水閥門,根據(jù)出水口高度和二次供水水泵保護(hù)液位設(shè)置低液位,當(dāng)水箱水位低于低液位時(shí)打開閥門開始蓄水4。

配水控制終端根據(jù)設(shè)定的高峰期時(shí)間段開啟和關(guān)閉閥門,當(dāng)進(jìn)人高峰時(shí)段后關(guān)閉閥門,高峰時(shí)間段結(jié)束時(shí)打開閥門,同時(shí)根據(jù)液位計(jì)控制水箱液位,保證高層用戶有水用的情況下,盡可能在高峰期減少水箱進(jìn)水。

2.4 保障措施

(1)設(shè)置低峰期液位上限:如果電磁浮球閥壞的情況下,會(huì)一直補(bǔ)水,此參數(shù)設(shè)定上限防止水溢流到水箱外部。

(2)低峰期液位下限:浮球閥正常的情況下,此參數(shù)不起作用,以浮球閥位置作為液位控制。當(dāng)浮球閥壞的情況下,此參數(shù)為了保證在低峰期都能維持在一個(gè)高水位。

(3)高峰期液位上限:此參數(shù)設(shè)置要低于低峰期上限,高峰期盡量減少補(bǔ)水時(shí)間,補(bǔ)到上限即關(guān)閉電磁閥。

(4)高峰期液位下限:此參數(shù)設(shè)置要高于停泵液位,留足補(bǔ)水時(shí)間,防止補(bǔ)水不及時(shí)造成停泵現(xiàn)象。

(5)浮球閥液位:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所得。(6)報(bào)警上限:低于溢流口位置,達(dá)到此上限即報(bào)警通知管理人員。

(7)報(bào)警下限:高于停泵液位,達(dá)到此上限即報(bào)警通知管理人員。

(8)在接近地面2cm位置設(shè)置水浸開關(guān),如檢測(cè)到有溢水情況同樣發(fā)出報(bào)警信號(hào)通知管理人員。2.5 試點(diǎn)測(cè)試

由于關(guān)系到超10萬(wàn)戶居民用水,因此在方案整體實(shí)施前為確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠,要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試。首先,選擇相對(duì)比較近的,方便維護(hù)的13個(gè)居民社區(qū)作為試點(diǎn)來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。其次,做好應(yīng)急方案,安排好機(jī)動(dòng)人員,隨時(shí)準(zhǔn)備處理故障停水問題,以免造成長(zhǎng)時(shí)間停水,影響居民正常用水。

3、智慧化改造的效果及其他作用

用時(shí)兩個(gè)多月,高新區(qū)130多個(gè)泵房改造完畢。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用和測(cè)試,對(duì)泵房智慧化改造的效果做了總結(jié),并發(fā)現(xiàn)了一些有利于供水服務(wù)工作的其他作用。3.1 錯(cuò)峰供水,緩解高峰供水壓力

圖2是某居民小區(qū)二次供水泵房12月份28日0點(diǎn)到31日0點(diǎn)的液位歷史曲線和閥門狀態(tài)圖，從圖中可以看出液位和閥門狀態(tài)隨時(shí)間的變化。

在1:30開啟閥門，液位從1.6m補(bǔ)至2.1m;在7:00~9:30早高峰期間關(guān)閉閥門,從水箱取水,液位從2.0m降到1.63m,過(guò)了高峰期開始打開閥門補(bǔ)水。在21:30開始進(jìn)人晚高峰期間關(guān)閉閥門,從水箱取水,液位從2.05m降到1.56m,直到過(guò)了1:30打開閥門開始補(bǔ)水。

3.2 發(fā)揮蓄水功能,利用水廠夜間產(chǎn)能

水廠的產(chǎn)能是17萬(wàn)m天,用水主要集中在24:00點(diǎn)前,如果使二次供水水箱在每日0點(diǎn)后補(bǔ)水,將會(huì)在-定程度上緩解白天供水壓力。

3.3 協(xié)助管理人員了解現(xiàn)場(chǎng)狀況并提高服務(wù)效率

二次供水部門工作人員可以通過(guò)瀏覽器訪問服務(wù)器查看采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),依據(jù)這些壓力，閥門狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置等。根據(jù)這些可以預(yù)先分析造成泵房設(shè)備故障的原因,可以為去現(xiàn)場(chǎng)處理問題做好準(zhǔn)備工作,甚至避免去現(xiàn)場(chǎng)處理問題?？赡艹霈F(xiàn)的外因,提升受彎構(gòu)件的耐久力,延長(zhǎng)公路橋梁的使用期限，

3.3 加固技術(shù)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)人民生活水平的提高,私家車數(shù)量增多，每天經(jīng)過(guò)公路橋梁的車輛日漸增多,所承受的重力也逐漸增大,部分公路橋梁所能承受的重力已接近極限。與此同時(shí),公路橋梁的成本很高,日常的加固措施非常重要,公路橋梁在加固過(guò)程中,為降低成本浪費(fèi),可以優(yōu)先通過(guò)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)對(duì)公路橋梁構(gòu)件進(jìn)行施壓，充分發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度,使公路橋梁加固得到最大程度的完善,增加公路橋梁承載力。

施工過(guò)程中的穩(wěn)定性與安全性,合理地使用預(yù)應(yīng)力技術(shù),根據(jù)施工具體情況提高施工質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)公路橋梁建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益,為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁施工中的每個(gè)過(guò)程,在施工技術(shù)中占有非常重要的地位,預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用提高了當(dāng)前公路橋梁的最大承受能力與最大拉伸能力,滿足了我國(guó)公路橋梁的加固需求,同時(shí),預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提高了公路橋梁施工過(guò)程中的穩(wěn)定性與安全性,合理地使用預(yù)應(yīng)力技術(shù),根據(jù)施工具體情況提高施工質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)公路橋梁建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益,為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持。