基于EPANET的城乡一体供水管网水质模型

   

       随着我国城市化进程的加快，城乡一体化供水模式越来越多的被提及到城市建设的议程上来。其核心思想是将城市供水管网向乡镇延伸，实现城乡用水同网同质。近几年来，城乡一体化供水模式得到越来越多的推广，但作为一种新型的供水模式，其不利的方面也很明显，最主要体现在城乡一体化乡镇饮用水水质得不到保证。笔者针对城乡统筹供水模式下管网水龄较长、管网水污染风险加大明显的问题，进行城乡统筹供水管网水质预警技术研究，以期为城乡统筹供水管网水质保障提供技术支撑。

1 城乡一体化供水特点

       实现城乡一体化供水后管线长度显著提高，由城市水厂生产的饮用水需要很长距离才能运输到乡镇，沿程能耗增加，且乡镇的生活用水量比较小，导致了水在管网中停留时间较长，这个过程往往需要两三天，这使得水质恶化的几率也大大增加，饮用水的安全性大大下降。因此确保城乡一体化乡镇用水的安全性是非常必要且十分紧迫的。具体供水特点如下：

      （1）整体管线延长，沿程能耗增加。

      （2）供水安全要求更高，供水压力差异较大。

      （3）城市和乡镇居民用水不同的用水模式用水模式差异较大：由于乡镇用水的特点，生活用水量比城市用水量要小，特别是用水低谷时，这使得自来水在管网中停留的时间更长。因此，城乡一体供水系统中乡镇管网末梢的水质成为了最难控制的死角。

      （4）水质不稳定：实现城乡一体化供水后管线长度显著提高，沿程能耗增加，城市和乡镇居民用水不同的用水模式,不同的用水高峰时间，给供水企业提出了更高的供水安全要求。

2 如何确保城乡一体化乡镇用水的安全性

       我国城乡一体化发展迅速，供水系统的发展也十分迅猛，为保证饮用水的安全，我国99.5%以上的自来水厂采用氯对饮用水进行消毒。目前，由于水厂的生产工艺的进步，城市区段内管网的水质都是较优的，但是乡镇管网水质还有待提高。此时，二次加氯成为了保证乡镇水质安全的一种有效手段。

3 供水管网水质模型的建立

3.1 供水管网水质模型

       针对城乡一体化供水中存在的水质问题，为了改善乡镇的水质，同时考虑到消毒剂的安全性、建立一种基于EPANET的供水管网水质预警模型，其模拟过程如图1所示。

图1 基于EPANET供水管网水质模拟流程图

3.2 实例分析

       本文以苏南某市城乡一体化供水模式下的某一乡镇供水管网为研究对象，通过调研，收集该镇供水管网水力参数，并利用EPANET建立其水力模型，包括管网拓扑结果的建立、水量分配、管网参数的输入以及模型校核等四部分，在此基础上建立余氯衰减模型、节点水龄模型和三卤甲烷生成模型。

图2 余氯衰减模型

图3 余氯衰减模型同一时刻节点水龄模型

图4 局部管网三卤甲烷（THMs）生成模型

4 结论

       利用EPANET建立的供水管网水质模型比较符合实际，能较为准确地反映不同水质在管网中的浓度分布情况。后期可利用该模型及时了解水质变化情况，提高供水安全性，以期为城乡统筹供水管网水质保障提供技术支撑。