為了供水科學調度,對公司服務區域內163套二次供水設施進行升級改造,在二次供水水箱進水間位置加裝遠程控制裝置,并與自來水公司調度中心聯網,在用水高峰時間段關閉進水閥,非用水高峰期開閥儲水,利用二次供水水箱的調蓄功能,實現削峰填谷,起到高峰期穩定管網水壓的目的。經過精準化調控,起到了錯峰供水的作用,由于錯峰生產,同時起到了節約電費的作用。精準化的調控無論是應對夏季高峰供水,還是節能降耗,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產業開發區(以下簡稱:高新區)的高速發展,人口的急速增加,2018年高新區用水用戶超過16萬戶,管網供水不足開始顯現。夏季用水高峰初期,高新供水陸續接到多起投訴電話反映用水壓力低,用水高峰期無水的情況。經工作人員上門實地訪查發現,這些用戶多是小區直供層用戶,一樓商戶和工業用戶等。經測量個別商業用戶在用水高峰期供水壓力在0.1 MPa左右。

水壓低和無水的情況嚴重影響了居民的正常生活和高新供水的服務質量。經統計,這些用戶大多分布在管網末梢位置和個別規模較大小區。隨著開發區不斷的發展建設,每年都有大量人口和企業增加,用水量也每年都在遞增,提高管網供水能力,改善管網末梢供水壓力是高新供水有限公司面臨的急迫問題"。經過調查分析,絕大部分用戶用水壓力低原因是管網供水壓力低,供水管線過長,距離水廠較遠,高峰期水廠供水不足導致。2018年供水高峰時期,高新供水公司供水量達9.8萬mMd,接近滿負荷(10萬md)運行,然而水廠日生產能力設計為17萬mhd,清水池容積卻只有9000m”.無法滿足高新區城市日益增長的用水需求。

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,也會受到清水池只有9000m容積的限制。且考慮施工環境及施工周期等因素,無法保證短期內實現。然而水廠的日產水能力是17萬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能呢?高新區水廠占地面積只有約20 000m,水廠現有設施已經非常緊湊,即使忽略其他因素,僅場地面積限制已經使得增建清水池方案不可行了。另外,高新區水廠位于高新區東南角位置,供水管線過長,沿途水頭損失嚴重。

綜上所述,從根本上解決當前問題還是要建設第二水廠,才能有效改善管網末梢供水壓力,但受資金和施工周期影響,還無法解決近兩年供水壓力。因此，需要尋求新的方法來解決短期內面臨的問題。經調查統計,目前高新區有二次供水泵房134個,水箱163個,總容積約 16 953m。這些水箱的進水都采用浮球控制方式,水箱一直保持滿水狀態。那么如果能充分利用這些水箱的蓄水功能,錯峰供水,將能充分發揮水廠產能,緩解供水壓力。

2、技術方案設計2.1 設計原則

設計目的是利用二次供水泵房水箱蓄水功能實現錯峰供水,緩解管網供水壓力,改善管網直供用戶的用水質量,然而改造措施需要實施在二次供水泵房。那么在二次供水泵房改造方案設計時,應該遵循一定的原則。

2.1.1 安全原則

不論采用任何方案或改造方式,都應該在保證安全的前提下實施。在方案設計過程中,應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,應當在控制箱內設置漏電保護開關,在設備驗收過程中,應當重點檢查是否安裝漏電保護開關,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量。應當采取措施確保二次供水水箱水質、供水量和防止溢水。2.1.3 穩定

改造技術方案實施時,應當先選擇改造地點進行足夠時間和多項目的測試,提供一個可靠的控制系統，以便更好地推廣和實施,避免因系統不穩定給用戶帶來諸多的不便而造成用戶的抵觸,給方案的推廣和大面積實施造成阻礙,給高新供水公司形象帶來損害。2.1.4 經濟原則

采取方案在滿足功能需求的同時,應當盡可能地降低改造成本2。

2.2 準備工作

在方案設計前,對高新區所有泵房進行了調查和統計工作,以作為方案分析和設計的依據。統計內容包括泵房位置、二次供水設備品牌、水箱容積、溢流口高度、進水口高度、浮球高度、出水口高度、有效調節容積、供水用戶數量、二次供水水泵保護液位等。

2.3 智慧化改造方式

2.3.1現狀進水方式

目前,中,高層泵房水箱主要由水力浮球閥進行控制,水力浮球閥安裝在水箱進水口處。當水位下降到浮球閥低位時,主閥門打開進水;當水位升高到浮球閥高位時,主閥門關閉進水。這種補水方式雖然簡單,但是頻繁開啟閥門,容易造成進水浮球閥的損壞,造成對市政管網壓力的沖擊,絕大部分時間水箱液位一直保持在高水位狀態,水箱里的水無法得到充分置換,對水質也會造成一定的影響。

2.3.2 二次供水精準化控制原理

精準化控制的原理就是,將水箱進水閥門改造為可遠程控制閥門,在用水高峰期關閉進水閥門,使用水箱中儲存的水給高層用戶供水,避免用水高峰期水箱進水閥門打開給管網壓力帶來的損失,從而改善直供用戶用水質量,在用水低谷期打開供水閥門給二次供水水箱補水,通過這種方式來合理利用水廠產能,實現用水平衡、穩定管網壓力、節能降耗。

2.3.3 系統架構及基本功能

(1)在每個泵房內安裝一套配水控制終端,內設工業級可編程控制器,可實時控制二次供水水箱進水閥門,可監測測水箱液位狀態。(2)設置人機操作面板,可實現本地操作和參數設置。(3)設本地手/自動操作模式,可實現系統本地手動運行和自動運行,提高系統可靠性,保障本地供水。(4)可設置至少4個高峰時間段。(5)設置物聯網傳輸終端,能夠通過移動無線網絡將數據實時傳輸到企業數據中心服務器,并能夠實現遠程控制閥門開啟和設置參數。(6)企業數據中心軟件平臺具備歷史數據記錄、報警記錄、歷史數據查詢、用戶操作日志等功能。(7)根據水箱溢流口位置和進水口高度設置高水位,當水位到達高水位后關閉進水閥門,根據出水口高度和二次供水水泵保護液位設置低液位,當水箱水位低于低液位時打開閥門開始蓄水4。

配水控制終端根據設定的高峰期時間段開啟和關閉閥門,當進人高峰時段后關閉閥門,高峰時間段結束時打開閥門,同時根據液位計控制水箱液位,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水。

2.4 保障措施

(1)設置低峰期液位上限:如果電磁浮球閥壞的情況下,會一直補水,此參數設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,此參數不起作用,以浮球閥位置作為液位控制。當浮球閥壞的情況下,此參數為了保證在低峰期都能維持在一個高水位。

(3)高峰期液位上限:此參數設置要低于低峰期上限,高峰期盡量減少補水時間,補到上限即關閉電磁閥。

(4)高峰期液位下限:此參數設置要高于停泵液位,留足補水時間,防止補水不及時造成停泵現象。

(5)浮球閥液位:根據現場測量所得。(6)報警上限:低于溢流口位置,達到此上限即報警通知管理人員。

(7)報警下限:高于停泵液位,達到此上限即報警通知管理人員。

(8)在接近地面2cm位置設置水浸開關,如檢測到有溢水情況同樣發出報警信號通知管理人員。2.5 試點測試

由于關系到超10萬戶居民用水,因此在方案整體實施前為確保系統運行的穩定、可靠,要對系統進行全面的測試。首先,選擇相對比較近的,方便維護的13個居民社區作為試點來測試系統的穩定性和實用性。其次,做好應急方案,安排好機動人員,隨時準備處理故障停水問題,以免造成長時間停水,影響居民正常用水。

3、智慧化改造的效果及其他作用

用時兩個多月,高新區130多個泵房改造完畢。經過一段時間的使用和測試,對泵房智慧化改造的效果做了總結,并發現了一些有利于供水服務工作的其他作用。3.1 錯峰供水,緩解高峰供水壓力

圖2是某居民小區二次供水泵房12月份28日0點到31日0點的液位歷史曲線和閥門狀態圖，從圖中可以看出液位和閥門狀態隨時間的變化。

在1:30開啟閥門，液位從1.6m補至2.1m;在7:00~9:30早高峰期間關閉閥門,從水箱取水,液位從2.0m降到1.63m,過了高峰期開始打開閥門補水。在21:30開始進人晚高峰期間關閉閥門,從水箱取水,液位從2.05m降到1.56m,直到過了1:30打開閥門開始補水。

3.2 發揮蓄水功能,利用水廠夜間產能

水廠的產能是17萬m天,用水主要集中在24:00點前,如果使二次供水水箱在每日0點后補水,將會在-定程度上緩解白天供水壓力。

3.3 協助管理人員了解現場狀況并提高服務效率

二次供水部門工作人員可以通過瀏覽器訪問服務器查看采集到的實時數據和歷史數據,依據這些壓力，閥門狀態、參數設置等。根據這些可以預先分析造成泵房設備故障的原因,可以為去現場處理問題做好準備工作,甚至避免去現場處理問題。可能出現的外因,提升受彎構件的耐久力,延長公路橋梁的使用期限，

3.3 加固技術中的應用

隨著我國人民生活水平的提高,私家車數量增多，每天經過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,公路橋梁的成本很高,日常的加固措施非常重要,公路橋梁在加固過程中,為降低成本浪費,可以優先通過預應力施工技術對公路橋梁構件進行施壓，充分發揮鋼筋強度,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。

施工過程中的穩定性與安全性,合理地使用預應力技術,根據施工具體情況提高施工質量,實現公路橋梁建設的整體經濟效益,為我國經濟發展提供支持。

4 結語

綜上所述,預應力施工技術應用于公路橋梁施工中的每個過程,在施工技術中占有非常重要的地位,預應力技術的應用提高了當前公路橋梁的最大承受能力與最大拉伸能力,滿足了我國公路橋梁的加固需求,同時,預應力技術的應用在一定程度上提高了公路橋梁施工過程中的穩定性與安全性,合理地使用預應力技術,根據施工具體情況提高施工質量,實現公路橋梁建設的整體經濟效益,為我國經濟發展提供支持。