摘要：

本文首先分析了長距離輸水的相關(guān)內(nèi)涵，然后從長距離輸水管線內(nèi)涵出發(fā)，探討了長距離輸水管線信息化的必要性，然后分析了長距離輸水管線信息化管理系統(tǒng)的組建。

關(guān)鍵字：長距離輸水管線；信息化管理；

中圖分類號(hào)： TV691 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

正文：

長距離輸水管線的廣泛興建使之成為城市重要的水源，為保障管線供水的安全可靠性，有必要從統(tǒng)籌管理的角度出發(fā)建立管線信息化管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算分析功能，給出自動(dòng)控制指令或安全調(diào)度規(guī)程，再通過自控設(shè)備或手工操作執(zhí)行相關(guān)指令，從而使管線運(yùn)行時(shí)水頭布局合理、運(yùn)行條件改變或者發(fā)生事故時(shí)水力工況能平穩(wěn)過渡并免遭水錘破壞、實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警、給出事故處理預(yù)案等，切實(shí)保障管線的供水安全。

重力流長距離輸水管線阻力布局決定了管線水頭布局。為使管線在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)不出現(xiàn)負(fù)壓，同時(shí)使全線壓力維持在較低水平，須合理布置管線消能措施。長距離輸水管線關(guān)閥過快時(shí)易引發(fā)水錘，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致爆管事故，因此建立動(dòng)態(tài)水力工況分析模型對(duì)管線進(jìn)行水力動(dòng)態(tài)模擬，消除安全隱患。

一、長距離輸水的相關(guān)內(nèi)涵

長距離輸水管線是指從水源至城市給水處理廠以及從給水處理廠至城市配水管網(wǎng)的輸水管線。它可以輸送原水，也可以輸送清水，距離一般超過10km，可能為單線，也可能為雙線并聯(lián)輸水。

水是人類生活和社會(huì)發(fā)展必不可少的物質(zhì)資源。水資源在空間分布上固有的不均勻性、人口增長及人們生活水平的提高、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、水源的污染等諸多因素導(dǎo)致許多城市和地區(qū)都面臨著水資源短缺的問題。而隨著科技的發(fā)展，人類對(duì)水資源的調(diào)配能力不斷上升，于是大規(guī)模、長距離、跨流域的輸水就成為人類重新分配水資源、緩解缺水地區(qū)供需矛盾的主要途徑。

二、長距離輸水管線信息化的必要性

用管道大規(guī)模、長距離輸水時(shí)，管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性是至關(guān)重要的問題。此類工程耗資巨大，投產(chǎn)后一般都會(huì)成為一個(gè)城市或地區(qū)的主要水源。公司此應(yīng)發(fā)揮其預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；并且其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到輸水目的地能否獲得必要的水源、當(dāng)?shù)鼐用衲芊裾Ｉ睢⒐I(yè)企業(yè)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。特別是采用單管長距離閉路輸水時(shí)，輸水管線系統(tǒng)如同串聯(lián)電路，一旦有一處發(fā)生事故就會(huì)導(dǎo)致全線停水，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及管線附近居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及人們對(duì)供水水質(zhì)水量要求的不斷上升，長距離管道輸水工程在全世界范圍內(nèi)廣泛興建而且規(guī)模越建越大，輸水距離越建越長，伴隨而來的供水安全保障技術(shù)就成為各大水司以及供水領(lǐng)域內(nèi)廣大科技人員關(guān)心的熱點(diǎn)問題。

為了實(shí)現(xiàn)長距離輸水管線安全供水，在做好了管道的防腐與加固、安裝必要的水錘防護(hù)裝置、設(shè)立聯(lián)絡(luò)管等措施外，最重要的是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合動(dòng)態(tài)水力模型計(jì)算、分析系統(tǒng)水力工況，從而確定減壓閥或調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)方案，使水頭合理布局；而動(dòng)態(tài)水力工況計(jì)算分析結(jié)果用來預(yù)測(cè)水錘或漏失事件，從而確定采取何種應(yīng)對(duì)方案；另外，還需要監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，并通過水質(zhì)模型判斷管線中的水是否受到外界污染、污染程度如何、如何采取應(yīng)急預(yù)案等等。為了統(tǒng)一解決這些問題，有必要建立長距離輸水管線的信息化管理系統(tǒng)，從而科學(xué)指導(dǎo)管線的日常維護(hù)管理，切實(shí)保障管輸系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

三、長距離輸水管線信息化管理系統(tǒng)的組建

（一）信息化管理系統(tǒng)的功能

長距離輸水管線信息化管理系統(tǒng)主要有以下功能：

1、實(shí)現(xiàn)管線系統(tǒng)（包括管道及附件）圖文資料的數(shù)字化存檔和查詢；

2、通過遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)管線運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)顯示；

3、進(jìn)行動(dòng)態(tài)水力工況計(jì)算和分析，做到事故預(yù)警（包括診斷和報(bào)警）；

4、事故處理預(yù)案的提出；

5、遠(yuǎn)程的調(diào)度、自動(dòng)控制；

（二）各子系統(tǒng)的作用

1、基礎(chǔ)資料圖文數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)

它實(shí)現(xiàn)了管線基礎(chǔ)資料（管徑、管段、樁號(hào)、管長、阻力系數(shù)、標(biāo)高、附件位置、型號(hào)、尺寸、安裝或維修時(shí)間）的數(shù)字化管理和查詢，便于保存和修改管線系統(tǒng)的圖文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、管線運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)

它主要用來讀取、篩選、保存遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳來的相關(guān)參數(shù)，如流量、壓力、水位、某個(gè)水質(zhì)參數(shù)的濃度等等。此系統(tǒng)應(yīng)該具有數(shù)據(jù)過濾功能，即能夠?yàn)V去錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

3、動(dòng)態(tài)水力工況模擬子系統(tǒng)

它用來模擬系統(tǒng)在穩(wěn)定流、瞬變流下的水力工況，用來確定減壓閥或調(diào)壓閥的操作參數(shù)；計(jì)算瞬變流壓力波動(dòng)情況；預(yù)測(cè)強(qiáng)的瞬變流（即水錘）導(dǎo)致的力波動(dòng)狀況并給出相應(yīng)的防范措施；檢測(cè)漏失點(diǎn)及漏失量。它要求建立動(dòng)態(tài)水力工況計(jì)算分析的數(shù)學(xué)模型，后文將有詳細(xì)敘述。

4、水質(zhì)模擬與分析子系統(tǒng)

它根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息及水質(zhì)計(jì)算模型，來分析評(píng)估管線水質(zhì)狀況，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染現(xiàn)象，將給出應(yīng)急預(yù)案。

5、通訊子系統(tǒng)

通訊子系統(tǒng)用來將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給中央調(diào)度室，并將中央調(diào)度室的指令傳輸給現(xiàn)場(chǎng)自控裝置（電動(dòng)閥門、水泵、調(diào)壓閥）；現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員也通過此系統(tǒng)與中央調(diào)度室保持聯(lián)系。通系統(tǒng)最好有兩套，一套為有線，一個(gè)為無線的，保證中央調(diào)度室能實(shí)時(shí)得到現(xiàn)場(chǎng)流量、水壓、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場(chǎng)人員保持良好溝通。

6、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng)

包括監(jiān)測(cè)裝置和自動(dòng)、手動(dòng)控制裝置。監(jiān)測(cè)裝置包括流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)、水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)等，它主要用來采集管線運(yùn)行時(shí)的各個(gè)參數(shù)并通過通訊子系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳遞給中央調(diào)度室的管線運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)；自動(dòng)、手動(dòng)控制裝置用來執(zhí)行中央調(diào)度室的調(diào)度和操作指令，包括電動(dòng)閥門、手動(dòng)閥門、定速泵和調(diào)速泵的啟閉、減壓閥、調(diào)壓閥的操作等等。為了實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警和水質(zhì)預(yù)警的目的，數(shù)據(jù)應(yīng)具有足夠的采取頻率和精度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余太平.長距離輸水管線信息化管理系統(tǒng)的初步研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2005.

[2] 楊永光，崔黎寧，南玉剛等.長距離輸水管線中控制閥氣蝕現(xiàn)象的消除方法[J].油氣田地面工程，2013，（12）：89-89.DOI：10.3969/j.issn.1006-6896.2013.12.049.

[3] 任重海.沙特農(nóng)業(yè)部長距離輸水管線水力計(jì)算公式比選[J].油氣田地面工程，2012，31（7）：47-49.DOI：10.3969/j.issn.1006-6896.2012.7.025.