基于统计分析和EPANET的供水管网浊度模型构建及应用研究

• 作 者: 程郅涵
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 供水管网 浊度 EPANET 水质模型

供水管网大面积“黄水”事故易造成的大量客户投诉,严重损伤居民用水健康和供水企业社会效益。水务企业在快速解决“黄水”事故中逐步形成了以浊度作为评判“黄水”发生区域、反映水质变化的特征指标。本课题以构建供水管网浊度模型为目标,利用统计学方法探索管网浊度变化特征,识别了影响浊度的主要响应指标,构建了基于主要响应指标的多组分水质模拟模型,并利用模型开展了快速应对“黄水”事故的控制策略研究。通过管网水质达标情况、化学稳定性分析,发现研究区域管网水达标率在99.9%以上,仅存在Fe超标和浊度异常波动的风险;管网水呈低碱低硬度、水质化学稳定性较差、腐蚀性较强的特点。通过水质指标间的相关性分析发现,浊度与Fe、总氯、耗氧量和硫酸盐响应关系显著,其中与Fe、耗氧量、硫酸盐呈正相关,与总氯呈负相关。利用统计回归和遗传算法构建了浊度与Fe、耗氧量、硫酸盐、总氯的定量关系,按照拟合性、应用性、科学性等原则进行比选分析,最终选取遗传算法所得定量关系为最优。对其参数敏感度进行分析,得到各因素敏感度系数绝对值由大到小依次为:Fe、硫酸盐、总氯和耗氧量。将所得到的遗传算法定量关系及主要响应指标主体水一阶动力学反应方程结合,构建了EPANET多组分水质模型。模型较好地模拟了浊度平稳或上升的实际现象,在0～0.35 NTU范围内浊度的模拟值与实测值总体上吻合较好。利用模型模拟实际管网浊度动态变化情况,发现出厂水Fe含量波动对管网浊度影响最大,为管网“黄水”应急调控的关键控制因素。为保证管网水浊度低于0.5NTU,应控制出厂水的Fe<0.05 mg/L,总氯>1 mg/L,耗氧量<1.2 mg/L。针对某大面积“黄水”事故,该水厂应急调控措施为高锰酸钾投加量0.3～0.5 mg/L、次氯酸钠投加量0.4～0.5 mg/L、粉末活性炭投加量30～40 mg/L、混凝沉淀pH条件建议8.0～8.5。与此同时应采取事故节点局部管网水应急排放和定期管道冲洗的管网处置方案。