邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽(yáng) 457001)

基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局分析

邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽(yáng) 457001)

在油田企業(yè)建設(shè)中給水管網(wǎng)是非常重要的一部分，而隨著經(jīng)濟(jì)上保持著高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，給水管網(wǎng)布局方面也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。給水管網(wǎng)中管段重要性是非常重要的衡量指標(biāo)，管段重要性將對(duì)油田建設(shè)給水管網(wǎng)布局提供強(qiáng)大的支持，而這方面的理論研究也一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)，本文研究的就是基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局，希望為該領(lǐng)域的研究進(jìn)行補(bǔ)充。

管段重要性；給水管網(wǎng)；布局

在油田企業(yè)供水系統(tǒng)中，供水事故將影響到居民的正常用水，而根據(jù)影響的程度進(jìn)行分級(jí)，供水事故可以分為四個(gè)級(jí)別，其中一級(jí)為特別重大事故，在供水系統(tǒng)中有三分之二的用戶受到影響，二級(jí)為重大事故，其中有一半的用戶收到影響，三級(jí)為較大事故，三分之一用戶會(huì)受到影響，四級(jí)為一般事故，局部用戶用水會(huì)受到影響，管網(wǎng)的分布情況對(duì)供水事故分級(jí)會(huì)起到?jīng)Q定性作用。因此在判斷管道故障發(fā)生后對(duì)供水造成的影響，管段重要性就是關(guān)鍵的衡量指標(biāo)，其計(jì)算方式就是在某管段事故發(fā)生時(shí)難以提供的需求量占據(jù)總需水量的差。

1 給水管網(wǎng)布局簡(jiǎn)介

給水管網(wǎng)可以分為兩種形式[1]。其中包括樹(shù)狀網(wǎng)以及環(huán)狀網(wǎng)，從實(shí)際情況上來(lái)看，樹(shù)狀網(wǎng)供水能力不如后者。一旦管網(wǎng)中任何管段出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)管線都會(huì)斷水，對(duì)用戶的影響會(huì)比較大，而環(huán)狀網(wǎng)是將管線構(gòu)建成環(huán)，若是有管段出現(xiàn)問(wèn)題，其他管線也可以為用戶供水，將斷水的范圍縮小。如果在管網(wǎng)中引入冗余，用備選路徑將樹(shù)狀網(wǎng)也設(shè)計(jì)成環(huán)狀網(wǎng)，那么對(duì)供水壓力的要求非常高，壓力不充分管段的過(guò)水能力不會(huì)得到任何提升。在給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，還要根據(jù)不利管段損壞而斷水檢修的條件計(jì)算發(fā)生供水事故的流量以及水壓，核算其是否達(dá)到要求，而主觀經(jīng)驗(yàn)也會(huì)在選擇不利管段時(shí)起到一定作用。

2 基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局分析

（1）單環(huán)路管網(wǎng) 單環(huán)路管網(wǎng)是在樹(shù)狀網(wǎng)中的不同位置增加通道而形成。根據(jù)相關(guān)研究，若是按照不同的環(huán)路方案來(lái)分析，可以參考圖1[2]。

形成環(huán)路可以分為六種方案，也就是分別添加L12-L16管段形成六種單環(huán)路管網(wǎng)，分為a、b、c、d、e、f六種方案。若是不添加任何管段，則管段重要性比較高，若是添加L12后，則成環(huán)部分的管段重要性會(huì)出現(xiàn)明顯變化，而環(huán)路內(nèi)的管段數(shù)量越多，成環(huán)各管段的重要性會(huì)不斷增加，但添加L15后，L9部分的管段重要性有所降低。

（2）多環(huán)路管網(wǎng) 多環(huán)路管網(wǎng)就是在樹(shù)狀網(wǎng)上添加更多管道形成多個(gè)環(huán)路，添加L12、L13形成方案g，添加L15、L16形成方案h，添加L12、L13、L14形成方案i，添加L14、L15、L16形成方案j，添加L12-L16形成方案k，具體管段重要性變化如下圖：

可以看出環(huán)路的數(shù)量增加則管段重要性逐漸降低，說(shuō)明環(huán)路增加會(huì)讓供水事故的影響降低[3]。但從圖3中有可以看出環(huán)路增加的同時(shí)，靠近連通管段的位置管段重要性會(huì)降低，遠(yuǎn)離管段位置則不會(huì)受到太大影響，可見(jiàn)管段重要性在多環(huán)路中具有局部效應(yīng)，并不能在整個(gè)給水管網(wǎng)中造成全面影響。

（3）添加新水源 在節(jié)點(diǎn)J12位置添加一處新的水源，在分別進(jìn)行a、f以及k方案的研究，則發(fā)現(xiàn)各管段可以滿足雙向供水，而若是下方各節(jié)點(diǎn)之間的管段斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)需水量依舊可以得到滿足，相對(duì)于單向供水來(lái)說(shuō)，管段重要性降低的效果會(huì)比較明顯，只是一些能夠通過(guò)雙向供水的節(jié)點(diǎn)受到的影響會(huì)比較大，但是本身只具備單向供水的節(jié)點(diǎn)卻不會(huì)受到影響，說(shuō)明在添加一處水源的情況下可以很大程度上改善管段出現(xiàn)故障時(shí)給水管網(wǎng)供水能力的降低，但并不是所有的位置都能顧及到。這也是目前消防規(guī)范要求有兩路水源的原因。

3 結(jié)論

管段重要性是城市給水管網(wǎng)中判斷管段關(guān)鍵程度的重要衡量指標(biāo)，，本文選擇了三種情況分析了各類管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中管段重要性的變化，可以看出環(huán)路增加對(duì)局部管段的重要性產(chǎn)生明顯的影響，在單環(huán)路中則對(duì)添加管段產(chǎn)生作用；添加新水源則會(huì)對(duì)受到雙向供水的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響。這三種情況雖然只是實(shí)際工作中非常片面的一部分，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，卻揭示了給水管網(wǎng)布局的原則，在以后的方案設(shè)計(jì)中會(huì)對(duì)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 給水管網(wǎng)示意圖

圖2 a、b、g、i、k各方案管段重要性變化

圖3 a、f、h、j、k各方案管段重要性變化

[1]楊志剛.市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].科技展望，2017，13：131.

[2]朱云龍.城市給水管網(wǎng)工程質(zhì)量管理與可靠性分析[J].低碳世界，2016，24：177-178.

[3]李誠(chéng)，杜坤，周明，劉年?yáng)|，唐秀秀.基于CUSUM算法的給水管網(wǎng)爆管檢測(cè)分析[J].給水排水，2016，11：118-121.