陈志斌
金华市市政设计院有限公司 浙江金华321017
【摘要】在日常的生活与生产中，用水的问题与人们身体健康、生活品质有着直接联系，而市政管线作为市政服务的设施其中之一，是连接居民住宅与水处理的构筑物关键性纽带，能够确保居民用水可靠性以及安全性。为了对给水管线压力分布情况进行及时了解，应在管线之中设置压力的监测点，但是压力的监测点数量比较多，所以需要进行相应的优化布置。本次分析了物联网背景下市政给水的压力监测点优化布置与运行设计，以便缺乏监测点作用得以发挥。
【关键词】物联网；市政给水；管线压力；监测点
1.前言
通常情况下，市政给水的管线系统包含取水的构筑物、调节构筑物、水处理的构筑物、供水管线与泵站等。给水管线主要包含管道、水泵、阀门、水池与水源等，属于给水系统中不可或缺的部分。给水管线是市政的服务设施中的一个部分，对于居民用水至关重要。如果发生给水管线爆管与断水等情况，会严重影响了居民的日常生活与生活经济。因此，需要设置相应的监测点，以便对给水管线情况进行及时监测。
2.物联网背景下市政给水的压力监测点优化布置
2.1经验法
这种方法指的是按照相关管理部门与市政供水公司多年成熟经验，对市政给水监测点进行布置。经验方法主要优势就是快捷与方便，按照工作人员的长时间实践经验，于重要机关单位、官网低压区的位置、大流量的用户、最不利点、官网调度的压力变化敏感区域以及供水的分界线位置等设置压力的监测点，以便对监测点的控制范围中压力变化的情况进行及时了解，继而给管网改建、管网调度以及模型校对等提供有效信息。但是经验方法存在一定缺陷，导致布设方案合理性与准确性无法保证，严重者在分析与判断上会发生偏差，导致供水管网的压力监测体系运行效果评估受到影响。在实践应用的操作过程中，不建议将经验法当作主导的方法，但是能够提供部分信息来辅导布线方案设计。并且经验方法不具有一定普适性，只适合应用在管网供水比较稳定以及管网长时间运行等设计中[1]。
2.2理论方法
理论方法的依托就是理论基础，需要将数学、物理等学科当作辅助处理的手段，经过全面分析，获得准确与可靠管网压力的监测点设置方案，有着较强的理论性。这种方法对于工作人员水平有较高要求，有较强的适用性。就目前而言，国内外对于压力的监测点布置优化方式，主要集中于遗传算法、模糊聚类的分析以及灵敏度的分析。其中，模糊聚类的分析指的是按照一定模糊评判的标准与聚类原则，把具备相似性对象划分成一个组，继而对聚类中心进行确定，以便将压力监测点具体的安装位置与所在区域进行确定。这种方式主要优势是应用广泛与简单，有着一定理论的基础，所分析结构有较高的准确性，能够在各种管网的水力模型中应用。然而，聚类的方法比较多，因此需要相关人员严格筛选管网压力的监测点，确保优化布置方法的适用性。至于这种方法有效性还需要进一步的分析，并且这种方法计算的工作量比较大、分析难度大，限制了实际应用。而灵敏度的分析方法则要按照给水管网的构造理念，遵循拓扑学与水力学基本的原理，构建给水管网的节点压力灵敏度方程，经灵敏度的分析来布设给水管网的压力监测点。这种方式主要优势是理论性比较强、计算较为简单，结果较为直观，经计算出灵敏度的大小，然后进行排序，选取较强灵敏度节点布设的压力监测位置，然而，容易发生高灵敏度的节点相邻几个节点位置灵敏度都比较大的情况，如果将压力的监测点设置于这些问题，会引起资源的浪费，并且该方式无法明确压力监测点布设的位置[2]。
3.物联网背景下市政给水的压力监测点设计
3.1确定给水排水市政工程管线监测点的施工方法
通常而言，市政工程中给水排水管线会直接埋在工程底部，可使用非开挖与开挖两种方式，其中非开挖方式包括定向水平钻、顶管等，在设计施工方案时，应充分考虑城市河流径流量、河道运行情况、总投资、施工周期等相关因素，选择恰当的开挖方法。根据城市的建设情况，建议使用开挖方式，其具备操作简单、投资较少等优势。但如果工程选择在雨季进行施工，或者导流条件不完善、河道的护砌完整时，需要采取非开挖方式来布设监测点。
3.2确定给水排水市政工程管线监测点区域
对市政工程管线监测点进行综合设计时，基本已经确定其敷设区域与位置，但为了确保管线的安全性，在实际设计环节中仍须对敷设位置进行重新审核，如果敷设的地方未达到规定标准时，设计人员应及时与综合设计单位进行沟通交流，对线位进行适当优化。设计管线监测点位置时，应注意与工程之间的安全距离，即如果使用开挖方式进行施工，其开槽断面不会威胁到市政工程的稳定性。同时，确定需要调整角度的管线交角应超过60°，监测点位置根据水流的走向，选择在稳定的位置，也可选择在水流较为平缓、施工场地大的位置，应当尽可能避免选择在管线的弯道位置，此处易出现流水侵蚀，从而形成凹岸冲刷，不利于管道的运行，也会增加施工与维修的难度。
3.3确定给水排水市政工程管线监测点深度
当前已经有明确的规定对市政工程给水管线最小埋深要求进行了规定，其中深度应当根据相关设计规范中的公式来计算，根据水流平行岸坡来确定监测点深度，其计算公式为：
其中：hs代表管线埋设深度，单位为m；
H0代表冲刷位置水深，单位为m；
Ucp代表管线垂线平均流速，单位为m/s；
Uc代表流水起动时的流速，单位为m/s；
n代表平面形状，通常n取值为1/4—1/6；
η代表水流流速不均匀系数，根据交角和水流的流向确定。
市政工程管线监测点深度应满足相关冲刷要求，如果管道的直径超过1600mm时，应保障敷设深度超过1.5倍管径，通常低于管线的2.5m。
3.4选择合适的给水排水管线监测点原材料与位置
市政工程管道中管线监测点选择的原材料与给水排水工程中管道材质类似，如钢筋混凝土管、球墨铸铁管等，需要注意的是，市政工程管线监测点有相应的埋深要求，因此，其管道区域的覆土厚度通常超过5m，选择管材原材料时，应重新审核超深管道的荷载、结构，如果超过标准范围，建议更换管材，或者对混凝土进行包封，以保障管道的安全性。在给水排水工程的相关设计规范中，其并没有对工作井位置作出硬性规定，但根据施工要求可知，永久性的工作井必须设置在相应管道管理范围中，即管线监测点范围，设计人员应当结合此要求进行设计。当前市政工程管线监测点通常都会由管线综合设计来决定，如果在具体设计环节中发现市政工程位置和工作井位置存在冲突，设计人员则须及时进行协调，避免影响其他管线运行的基础上，对线位进行优化，保障永久性工作井可达到设计要求。
4.结束语
总之，近几年，伴随社会经济不断发展与进步，作为日常生活中重要部分的给水管线，逐渐引起人们重视。但是因为给水管线常常会发生爆管与漏损，加之，已经存在水资源的短缺与管理水平不高等问题，因此，需要相关人员重视给水管线维护管理与管线建设。尤其在物联网的技术飞速发展背景下，物联网的技术逐渐广泛应用于智能化家居、市政工程以及智慧交通等领域。此次把市政给水管线的监测点布设情况作为研究的背景下，对当前给水管线的监测点布设优化进行分析，以便确保监测点能够及时反馈给水管线情况。
【参考文献】
[1]吕华新,周学龙,周文等.基于物联网和GIS技术的自来水管线系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2014,19(10):143-145.
[2]高丙丽,蔡智云.地铁隧道施工对邻近垂直于地铁线路管线的变形影响规律研究[J].中国安全生产科学技术,2015,23(12):59-64.
论文作者:陈志斌
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月下
论文发表时间:2018/11/1
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