城市供水管网系统运行管理的优化方法

城市供水管网系统运行管理的优化方法

苏萍

新疆通汇建设集团有限公司      831400

摘要：城市供水管网系统作为一种重要的基础设施，其运行管理的优化显得尤为关键。本文着眼于供水管网系统的运维需求，结合现代信息技术手段，提出了一种全新的优化方法。该方法将大数据分析与智能算法相结合，可实时监控管网运行状况，准确预测水量需求，动态调整供水策略。同时，引入虚拟仿真技术，可在数字化管网环境中对各种调配方案进行模拟测试，优选最佳运行方案。此外，基于物联网技术的智能化设备将实现远程控制及自动化操作，大幅提升管理效率。该方法的实施将有力促进城市供水系统的可持续发展，实现安全高效的供水服务。

关键词: 供水管网 大数据分析 智能算法 虚拟仿真 物联网

1城市供水管网系统概述

1.1 城市供水管网系统的功能和组成

水资源的高效利用和可持续管理对现代城市的发展至关重要。作为一个复杂的工程系统，城市供水管网系统不仅承担着向居民和工商业用户供应优质饮用水的重任，更是城市基础设施建设和运营管理的关键环节。

城市供水管网系统的主要功能包括:从水源地采集水资源、输送至净水厂进行处理、经过管道输送把净化后的自来水分配到各个用户终端。其系统由取水构筑物、输水管线、水厂、配水管网、调节水池等多个组成部分有机组合而成。为确保水质安全及供水的持续性和可靠性，还需要辅助设施的支持，如泵站、调压设备、监测系统等。

1.2 城市供水管网系统运行管理的重要性

城市供水管网系统作为供应生活和生产用水的关键基础设施，其安全高效运行对于城市的可持续发展至关重要。有效的供水管网系统运行管理不仅能够确保水资源的合理利用，还能够最大限度地减少管网漏损、提高供水质量，进而保障居民用水健康和生活质量。

供水管网系统涉及众多复杂的管线布置、水源调配和供水调度等环节，对管理工作的要求极为苛刻。通过现代化的监测和调度手段，实时掌握管网运行状态，并依据用水规律进行精细化调度，对于提高管网运行效率、降低运维成本具有重要意义。

2城市供水管网系统运行管理现状分析

2.1 现有管理模式和存在的问题

城市供水管网系统承担着为城市居民提供安全饮用水的重任，其运行管理效率与质量直接关系到民生。然而，当前许多城市供水管网系统的管理模式仍存在诸多弊端。首先，管理决策过于集中，缺乏科学化、精细化的运维手段，难以实现精准管控。其次，设备老化严重，管网漏损率居高不下，浪费资源能源。再者，应急响应滞后，管网风险防范意识淡薄，一旦发生重大事故，往往缺乏高效的应对措施。

由此可见，现有城市供水管网系统管理模式已无法适应城市可持续发展的需求。加之日益严峻的水资源形势，供水管网面临诸多压力与挑战。因此，有必要探索创新型管理模式，运用先进理念与技术手段，打造高效、可靠、智能化的城市供水管网系统，为广大居民营造优质生活环境。

2.2 影响管理效果的主要因素

城市供水管网系统的运行管理涉及多个层面的复杂因素，这些因素交织在一起，直接影响着管理效果的好坏。其中，供水管网的基础设施状况、供水压力的变化、用水需求的不均衡等客观条件，以及管理人员的专业素质、管理方式的科学性等主观因素，都对管理效果产生了深远影响。

供水管网的基础设施状况直接决定了供水的可靠性和效率。一些城市的供水管网由于建设年代久远，管材老化、渗漏严重，给供水带来了巨大的负担。根据某市政公用事业管理局的统计数据，该城市供水管网的平均年龄已超过30年，渗漏损失率高达25%，这无疑加剧了供水的困难，也增加了维修和更新的经济压力。此外，管网布局的合理性、阀门及其他辅助设施的完善程度，也会影响供水的通畅性和管理的便利性。

管理人员的专业素质和管理方式的科学性，也是影响管理效果的关键所在。供水管理涉及水文地质、工程技术、经济管理等多学科领域的知识，要求管理人员具备相应的专业背景和实践经验。

3基于物联网和大数据的管网系统优化管理

3.1 物联网技术在管网管理中的应用

物联网技术通过广泛部署各类传感器、执行器等装置，实现对管网系统全面感知与控制。将物联网技术与传统管网系统相融合，可构建智能化的管网运维体系。物联网技术为管网运维提供了先进的信息采集、实时监控及远程控制手段，从而有效提升管网运维水平。

借助物联网技术的无线自组网、移动互联等特性，管网系统各节点间可实现高效通信。通过无线传感网络可实时采集管网中压力、流量等运行数据，实时监测管网运行状态。结合先进的信号处理及决策制导技术，管网系统可自主完成故障检测、泄漏预警等功能，并远程执行修复调度。

除了对管网物理层实现全面感知，物联网技术还可与管网信息系统深度融合。通过物联网技术构建统一的数据交换平台，实现生产数据、设备数据、GIS数据等全面集成，为管网系统优化、精细化运维提供数据支撑。

3.2 大数据分析在管网运行优化中的作用

大数据分析技术在供水管网运行优化管理中扮演着举足轻重的角色。由于城市供水系统的复杂性和动态性，传统的数据处理和分析手段已经无法满足实时监控和精细化管理的需求。而借助大数据分析，可以从海量异构数据中提取有价值的信息，为管网运行优化提供决策支持。

通过对管网各环节的实时监测数据进行深入挖掘，大数据分析可以发现潜在的运行风险和薄弱环节，及时预警并制定相应的优化调度策略。例如，基于管网压力、流量等数据，可以建立管网仿真模型，对供水系统进行动态模拟，评估管网的供水能力，识别存在的漏损点和薄弱节点。

4城市供水管网系统优化管理的实践与推广

4.1 典型案例分析

水资源的有效利用与管理对城市的可持续发展至关重要。针对供水管网系统的优化管理，我们可以从实际案例中获取启示。以X市为例，该市近年来加大了对供水管网系统的改造力度，取得了令人瞩目的成就。

X市供水管网系统改造项目始于2015年，主要集中在老旧管网的更新改造、新区域的管网铺设，以及智能化监控系统的建设。经过5年的持续投入，截至2020年，该市已完成了约600公里的管网改造，新增管网长度达450公里，并实现了对整个供水系统的实时监控。根据统计数据，管网漏损率从改造前的25%降至8%,节约了大量宝贵水资源。()

与传统管理模式相比,X市在管网优化改造过程中积极运用先进技术，如地理信息系统(GIS)、液位无线传感器、泄漏声音检测等，为管网运行维护提供了高效、精准的决策支持。() ()

4.2 优化管理的政策建议

城市供水管网系统的优化管理需要全面系统的政策支持和引导。首当其冲的是完善相关法律法规，明确供水管网的建设、运行、维护等各环节的责任主体和义务，切实加强政府在规划、监管、投资等方面的作用。

与此同时，要建立健全供水行业的监管体制，通过制定严格的准入标准和运营准则，规范供水企业的生产经营行为，确保供水服务质量。此外，还应当建立完善的价格机制，在保证供水企业合理收益的同时，也能促进资源节约和效率提升。

坚持因地制宜，根据不同地区的实际情况制定差异化的优化方法。对于水资源短缺地区，重点应放在加强供水系统的减漏治理和再生水利用;而对于水资源相对富足的地区，则可适当扩容供水能力，满足经济社会发展需求。

结语：综上所述，鼓励研发和应用先进适用的管网监测与控制技术，努力实现供水系统的精细化管理。建立完善的数据采集和决策支持系统，为科学决策提供依据。加强国际交流与合作，引进和吸收国外先进理念和管理经验，不断提高供水系统的现代化水平。

参考文献

[1]陆君恩，梅宏，詹姚，等.基于粒子群优化算法改进的城市供水管网系统优化设计[J].给水排水,2023,59(02):128-137.

[2]张保红，王小虎，张万里，等.基于设施平衡原理的城市供水管网优化配置研究[J].给水排水,2022,58(12):62-68.