青岛平度市自来水公司 山东省青岛市 266700
摘要：给水管网系统是供水企业对水加以输送重要的载体，对其科学的维护和管理，将对供水企业社会效益和经济效益的提升产生直接的影响，同时也为人们的生命财产安全提供了保障。随着社会的进步，城市化进程得到了前所未有的推进，给水能耗在日益增大，使得给水管网在运行中所消耗的成本提升，针对给水系统实施的节能降耗研究已经成为了当下各供水企业急待解决的问题。
关键词：给水管网；节能技术；能耗分析
1、在输水节能的研究中所出现的问题及其发展的趋势
目前的研究通常都是局限在城市给水工程当中的某一个环节，做不到对能耗更为系统的研究，不具备在理论上的统一指导。当下的给水行业主要是以粗放型的经营为主体，很多节能措施都是在依靠工作人员以往实践中所总结出的经验，对于节能的效果无法做出机理方面的解释，导致了推广应用难度的增加。所以，对于各种研究成果的整合和提炼是非常重要的，这样才能真正为城市给水系统在能耗分析方面提供理论上的依据。
1.1泵站节能
我们国家现在应用的内泵站主要是以定速泵为主，在利用隐式模型进行求解的时候，在一级寻优得出了流量以及水头之后，泵站中较为有限的水泵组合通常无法满足需要的流量以及水头。也就是说在二级寻优没有结果的时候，就要对约束的条件加以放宽，继而在合理的控制策略当中寻求一种最为节省运行费用的运行方案。针对放宽约束条件的这种处理的方式，因为一级模型当中会利用较为传统的动态规划的方式，基本无法跟二级寻优当中的方法相互结合，要在二者间加以大量重复的试算，促进了计算所呈现出的不确定性和复杂性。
近些年因为人工智能以及计算机技术高速的发展，很多智能化的算法被提出，比如遗传算法和蚂蚁算法等，对于大规模的非线性混合变量的优化问题的求解呈现出了更为新颖的思路。在这方面计算方式的应用虽然已经呈现出一定的研究成果，不过还是一种尝试性的，通常都是只考虑到计算的优化，却不顾管网中水泵最佳的组合方式，还需要进一步的研究和分析。
1.2管网输水能耗
现今有很多研究人员把精力都集中在了对优化调度算法改进的工作当中，也就是说对理论上呈现的可行性加以提升，不过对优化调度方法加以推广和应用的难度还是非常大的，在实用性方面具备较大的局限性。一些发达国家具有较为完整的检测资料和手段，在对管网工况的模型加以选择的时候通常都是利用微观模型，不过因为大型管网在针对微观模型加以求解的过程中会耗费大量的精力和实践，所以在对调度决策加以优化的过程当中应该就计算的效率跟调度实践上选择一个较为折中的应用方案。而我们国家在利用宏观模型的时候虽然没有以上问题的出现，不过在精度上却有所欠缺[1]。
1.3构建物能耗调节
应该积极确立起较为合理的城市给水系统能耗分析的基本方法，从而对规模不同的系统能耗以及较为统一的评价，得出给水工程能力利用整体的状况。对于能耗实施研究所呈现出的成果将非常有利于对老水厂改造以及新水厂设计施工加以指导。城市给水目前都是围绕着水质的指标，对于能耗的分析和研究通常都是关注于能耗和能效，所以应该将热力学之类的学科理论加以应用，继而实现新型节能材料、技术、机械设备在未来的研发和应用。
2、给水管网输水节能技术
给水管网在运行过程当中所呈现的质量和效率，从某种角度上来说是决定于管网当中压力的分布，以及管网维护工作人员所做出的管理。
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2.1泵站
水泵在运行当中的工况点是水泵所呈现的扬程和管道要求水头相等的一个点，也就是水泵特性曲线跟管道特性曲线所形成的一个交点，在它们二者任何一个出现改变的时候，工况点都会出现一定程度的转移。就定速水泵来说，对其阀门进行调节时采用变频调节供水的方式能够在一定程度上呈现出节能降耗的作用，不过恒压变频所呈现节能的效果是不如变频变压明显的。对水泵工况点加以调节的方法主要有三种：①变速调节，利用可变电动机，或者可变速的传动设备实现；②变径调节；③闸阀调节，将水泵出水的闸阀所呈现出的开启度做出调节来实现。
2.2输水管网
城市当中的给水管网是由管道、阀门以及泵站等组成部分所形成的大型网络系统，而且随着城市给水管网的不断更新和改造，其显示出的复杂性会逐渐的升高。可以将给水管网抽象成为一种数学的模型，继而对其系统属性加以具体的分析，给供水企业的生产调度以及改建扩建提供出较为可靠的理论依据。对管网的模型加以描述的时候应该分成两种：微观和宏观模型。前者是依照管网所呈现出非线性的水力方程，对管网所具备的供水能力加以较为直接的分析。不过就我们国家当下的基础条件来说，很多管网的拓扑关系和基础参数是非常难获取的，尤其是因为设备自身条件之类因素的限制，根本不能非常准确的得到管网节点流量，所以要是全部采用微观模型的方式，对满足供水系统在优化调度方面的要求是极为困难的。而宏观模型是一种以配水系统大量运行数据作为基础，采取统计分析的基本方式，设立每个相关参数之间经验性的数学表达式。不需要对管网中各个节点跟管段的结构和状态参数加以考虑。以系统角度去看，描述跟调度决策相关的一些主要参数间经验函数的关系就可以了。
在日常的供水当中，调度方案通常是能够确定的。对管网状态形成影响的因素主要有清水池的水位以及用户的用水量。对用水量形成影响最为主要的原因有：气候条件因素、社会因素以及每个人的日程安排等。通常情况之下，用水量会以24或者168个小时为一个周期而发生变化，将其反映至节点水头当中也会呈现出明显的周期性。
对管网加以调度最为基本的原则在于压力的均衡，压力均衡是降低漏损率的重要手段，意义在于依照管网的流量、等压线以及漏损率等相关的技术参数，让市区之内的供水区域中所呈现的压力能够处于一个相对平衡的状态。最为主要的手段是依靠对管网配水的调整，而环状管网的供水方式是形成压力均衡状态最有效地一种供水的方式。对于供水区域的划分，是依照城市当中地理环境、用水性质以及供水的形式做确定，服务的压力标准是不尽相同的。
2.3构建物的调节
将储水池设置在不同的位置也就会呈现出其不同的功能和作用，比如净水厂当中的储水池会因为水的滞留而让消毒剂发挥出更好的作用。而市区当中的水塔，以及楼顶水箱等会起到流量调节的作用，同时还能对服务压力加以较好的稳定。当净水厂在净水和取水方面的工艺出现问题的时候，在较短的时间之内，储水池能够确保外部连续用水。
在对水厂加以调度的时候应该关注的问题是储水池的抽空以及溢流，这也是在生产调度当中最为重大的一种事故类型。在供水超过生产的时候，也就是供不应求的时候，就非常容易出现储水池抽空的现象。对这样的事故加以防范，只是依靠工作人员经验进行调度是不够的，首先要求工作人员要具备较强的责任意识，对产和供之间发生的变化加以实时的掌握，同时还要将较为科学计算的方法加以掌握，利用对储水池调节量细致的计算，对生产加以更为合理的安排，这才是防止事故出现最为有效的方法。利用对储水池调节量，以及利用率合理的计算，从而分析每天用水量出现的变化，继而对今后用水量变化的趋势加以预测，制定出储水池调节最小的需求量，这就能较为有效地为生产关系的安排供给理论上的依据[2]。
结束语
总而言之，在城市管网系统当中对相关的节能技术加以具体的应用具有非常重要的现实意义，不仅能够提升供水企业所获得的经济效益，还能为人们的用水安全提供保障，为我们国家可持续发展战略的推进提供了有力的保障。
参考文献
[1]于慧彬.叠压供水技术在市政供水管网中的应用探讨[J].工程技术，2012，09（上）.
[2]杨凯.建筑给排水节能节水技术分析[J].建筑水暖，2013.
论文作者:杨志刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/15
标签：管网论文; 模型论文; 呈现出论文; 水泵论文; 用水量论文; 系统论文; 方式论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;