农村供水工程安全调控与自动化系统应用

金 丽，郑 强，毕华军

为解决山丘区农村供水工程的管道静水压力过大的问题，研究推广管网的安全调控设备和技术，对山东省典型农村供水工程的管网流量、压力自动控制系统、排气设施、防水锤设备等安全调控技术及设备进行了调研分析，并紧密结合农村供水管网的特点，按照技术先进、运行可靠、管理方便、价格易于接受的要求，开发了供水管网压力自动监测与报警系统和丘陵山区供水管道减压储水装置。选择日照市东港区供水工程进行了应用，取得了较好的应用效果。

1 管网压力自动监测与安全报警系统

针对供水管网正常供水时压力平稳和管道一旦破裂跑水压力骤降的特点，开发一种压力自动监测与安全报警系统。正常供水时，该系统对管网压力实时在线监测、监测的压力值可无线发送到水厂控制中心的计算机，供值班人员及时了解管网运行情况。一旦管网破裂压力骤降时，能立刻报警，提醒值班人员迅速检查抢修。

1.1 系统组成

该系统由压力监测装置、加压水泵启停的变频控制器和监控中心组成。

1.2 系统运行过程

当监测中心（工业控制机）接收到某个观测点的压力值低于设定值时，即在显示器上弹出压力异常的观测点名称、同时通过可编程控制器启动与之相连的声光报警装置工作，从而警示值班人员迅速赶往压力低于设定值的观测点查看和组织人员抢修。

1.3 应用与效果

该系统在山东省日照市东港区涛雒农村供水工程安装调试成功，经现场测试和运行检验，运行正常，性能可靠。

2 丘陵山区供水管道减压储水装置

在我国丘陵山区农村供水工程建设中，普遍遇到供水线路长、管线沿途地面高差大（有的达100～200 m以上）、供水管道内水压力大、变化也大的问题，经常出现管网破裂、中断供水的事故。为此，在工程设计中通常采用高压力等级的管道，或在主管道上落差大的部位或在分支管的首端增设减压阀。在供水管道设计中采用高压力等级的管道必然造成很大的投资浪费；增设减压阀可在一定程度降低管道的动水压力，但在夜间用水量很小或不用水的情况下，减压阀并不能削减管道的静水压力，依然会造成中低压管道的破裂或大批用水户水表和水龙头的损坏，影响安全供水。针对丘陵山区输水管道内水压力过高造成的危害，开发了丘陵山区供水管道上给水减压储水装置。

2.1 装置组成

该装置由玻璃钢储水容器、水力驱动浮球进水阀、导水管、活节、检修开孔及盲板、浮球开关、球杆及浮球、进排气阀、弯管及滤网、指针式压力表、水位指示管、安全及泄空阀、出水阀组成（见图1）。

图1 减压储水装置设计示意图

2.2 应用与效果

该减压储水装置可彻底削减多余的水压、消除因水压过高造成的管道破裂、阀门水表水龙头损坏等隐患、减小装置上游输水管道的公称直径和装置下游输水管道的公称压力，节省工程投资和运行维修费用。日照市东港区马陵供水工程，其地面高差100多米，该装置安装在距输水管道首端1 000.0 m、地面高差35.0 m处，既与下游供水区域的地面高差为65.0 m。上游管道的压力水进入该装置后，压力降至设定的上限自由水面压力，彻底断开上下游管道的水压。该装置除具有减压功能外，还具自动进排气、自动泄压、水位指示、对水质不造成二次污染、调节供水流量等功能。

3 系统效益分析

3.1 经济效益计算

3．1．1 信息化工程的费用和设备费用

对山东省20余处农村供水安全工程进行信息化管理系统的建设与管理，其中，重点指导3处规模化农村供水安全工程信息化系统的规划设计与设备安装工程，一般指导农村供水安全工程信息化系统建设与管理17余处。据初步统计总共节省新建和改建农村供水安全信息化工程设备费用和土建费用约850.0万元。

3．1．2 工程维护费用和管理费用

1）节省的工程维护费用：在农村供水安全信息化管理技术推广应用期间，20余处农村供水安全工程覆盖人口约168万人，按照规定在没有实施本技术的情况下需要配备水厂技术管理人员和维修人员约266人；技术实施后，由于提高了管理水平和工作效率，可以显著的减少技术管理人员和工程维修人员。经初步估算可以减少各类人员约35%，每人按照年费用3万元计算，可以节省管理费用约279万元。

2）其他效益：从减少水资源的浪费、减少医药费支出效益两个方面进行分析。减少水资源的浪费效益按每处工程每年发生2次计算，初步估算在水资源的浪费和管道的修补以及耽误及时供水等方面产生的费用约300万元；减少医药费支出效益，是由于水质发生变化的情况下，在无项目的情况下饮用的水质不达标而产生的费用，20余处农村供水安全工程覆盖人口约168万人，按有25%的人口因为水质问题产生医疗费用，人均年医药费15元计，可节省医药费630万元。

根据上述分析计算，技术推广期间总效益为1 209万元。通过计算该技术在经济效益计算期内，每年为社会创造了较好的经济效益。

3.2 社会效益与生态效益

农村供水安全工程信息化管理技术示范项目成功实施后，将水厂供水设备由先前的效率低、能耗高的状态变为效率高、能耗低的状态，确保了水厂工程的长效运行和较好的效益，既可以提高供水保障率，在线检测水质，确保水质合格，又可以解决供水管道破裂漏水而不能及时发现等问题，减少了跑冒滴漏，减少了水资源的损失，缓解水资源紧张状况，有效的改善地区的生态环境和投资环境，保护地下水环境，生态效益显著。

同时，采用信息化管理技术对规模化供水项目进行管理后，不但使该项目区群众能够吃上合格的饮用水，使其基本生活条件得到了保障，减少肠道等疾病的发病率，保障了该地区人民的身体健康，促进了农村社会主义精神文明的发展，而且可以解放大量的农村劳动力，开辟新的致富途径。同时还可以带动庭院经济、畜牧养殖业的发展，改善局部生态环境和社会环境，促进农村经济的发展。