城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)可靠性分析與研究

重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院研究生《水工程可靠性原理與應(yīng)用》課程論文1/11城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)可靠性分析與研究摘要：城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)是城鎮(zhèn)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，隨著城鎮(zhèn)的現(xiàn)代化發(fā)展，城鎮(zhèn)的生產(chǎn)、生活越來越依賴城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)。城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)運(yùn)行可靠與否直接影響著人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)，城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)的可靠運(yùn)作對(duì)城鎮(zhèn)的健康發(fā)展具有舉足輕重的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)的可靠性成為近年來研究的熱點(diǎn)之一。本文從可靠性研究的基礎(chǔ)理論出發(fā)，對(duì)城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性分析和研究。關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)；可靠性；分析研究ReliabilityAnalysisandResearchonUrbanWaterSupplySystemAbstract:Alongwiththecitymodernizeddevelopment,thecityproductionandthelifewillrelyonthewater-supplysystemmoreandmore,andthewaterdistributionnetworkisanimportantpartofwater-supplysystem,anditsreliabilityhassignificantinfluenceonsocialandeconomicbenefitsofthewater-supplysystemasawhole.Itsoperationalreliabilityisdirectlyrelatedtothenormallifeandtheindustrialactivityofpeople.Withtherapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,andthepersistentincreasingstandardofpeople’sliving,thereliabilityofurbanwaternetworksystemhasbeentheoneoftheresearchhotspotsinrecentyears.Throughreliabilityassessmentofthewaternetwork,itishelpfultofindouttheweaknessoftheexistedsystem,andthenthecorrespondingmaintenanceandalterationcanbeeasilycarriedout.Itcanbeutilizedtocomparethedifferentdesigns.Fromthebasictheoryofthereliabilityresearch,thereliabilityofdistributionpipesystemhavebeenanalyzedandstudied.Keywords:Urbanwatersupplysystem;Reliability;Analysisandresearch1可靠性概述1.1可靠性研究的意義隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，可靠性問題也隨之產(chǎn)生。二戰(zhàn)期間，美國(guó)空軍飛行事故比擊落的多1.5倍等諸多事件，引起專家的注意，從而提出了可靠性概念，揭開了可靠性研究的序幕?？煽啃园l(fā)展至今，作為產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的一個(gè)重要指標(biāo)早已受到世界各國(guó)的高度重視。任何產(chǎn)品和技術(shù)都需要以可靠性為基礎(chǔ)，離開可靠性談質(zhì)量管理和安全生產(chǎn)都是不可能的，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)發(fā)展的本身就是要求高可靠性，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)全過程貫穿可靠性，使用維修階段依賴可靠性[1,2]。大型系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)的大量涌現(xiàn)，迫切需要站在系統(tǒng)的角度考慮可靠性?？煽啃匝芯康膶?duì)象也從起初的電子產(chǎn)品和機(jī)械產(chǎn)品，發(fā)展到如今的像核電站、大型化工程、空間飛行器等復(fù)雜和高風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)?？煽啃怨こ躺婕霸?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理、系統(tǒng)可靠性的定量評(píng)定、運(yùn)行維護(hù)、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)等各個(gè)領(lǐng)域。設(shè)備的可靠性是貫穿于整個(gè)壽命周期全過程的一個(gè)時(shí)間性度量指標(biāo)，從設(shè)計(jì)規(guī)劃、制造安裝、使用維護(hù)到修理、報(bào)廢為止，可靠性始終是設(shè)備的靈魂。國(guó)內(nèi)外的專家都指出，現(xiàn)在和將來，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是可靠性，只有那些了解并能控制自己產(chǎn)品可靠性的企業(yè)，才能在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中生存。一個(gè)可靠性差的商品，不但不能在國(guó)際貿(mào)易中占領(lǐng)市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也不會(huì)站住腳。產(chǎn)品責(zé)任法的推行，消費(fèi)者組織的建立，對(duì)產(chǎn)品的可靠性、安全性提出了更高等要求。由于產(chǎn)品可靠性、安全性存在的問題所造成的人身傷害及財(cái)產(chǎn)損失，不但要向生產(chǎn)者追賠直接損失，而且要追賠間接損失，一個(gè)事故就可以導(dǎo)致一個(gè)企業(yè)的破產(chǎn)。而對(duì)于國(guó)家而言，類似的事故也必定將造成更加巨大和深遠(yuǎn)的消極影響。1.2可靠性的理論基礎(chǔ)1.2.1可靠性的定義前蘇聯(lián)國(guó)標(biāo)“技術(shù)可靠性術(shù)語(yǔ)與定義”中對(duì)可靠性的定義為“當(dāng)規(guī)定的運(yùn)行指標(biāo)數(shù)值保持在給定工況，以及與給定的條件相對(duì)應(yīng)的給定限度內(nèi)時(shí)，對(duì)象滿足功能的性質(zhì)”。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《可靠性基本名詞及術(shù)語(yǔ)》(GB3187-82)中規(guī)定的可靠性定義“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力”。[3]在這里，規(guī)定的條件通常包括環(huán)境條件、使用條件、維修條件、操作技術(shù)、運(yùn)輸與儲(chǔ)存條件；規(guī)定的時(shí)間指產(chǎn)品達(dá)到一定功能的時(shí)間期，可以是日期、小時(shí)等具體時(shí)間，而在不同的系統(tǒng)里也可以是里程數(shù)等其他指標(biāo)；規(guī)定的功能指產(chǎn)品、過程以及服務(wù)滿足規(guī)定或潛在要求或需要的特征和特性的總和，其對(duì)應(yīng)的反面情況則可定義為故障（失效）?？煽啃允且粋€(gè)定性指標(biāo)，很難用一個(gè)特征量表示，而且它還具有隨機(jī)性。系統(tǒng)是由一系列具有某種特定功能的基本組件組成的。系統(tǒng)的可靠性理論主要是確定系統(tǒng)可靠度與組件可靠度之間的關(guān)系，要研究系統(tǒng)可靠度就要知道系統(tǒng)中各組件可靠度以及他們之間運(yùn)行過程中的相互關(guān)系。[4]1.2.2可靠性系統(tǒng)模型在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析時(shí)，根據(jù)所組成結(jié)構(gòu)的不同，可以簡(jiǎn)單地將系統(tǒng)分為串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和混聯(lián)系統(tǒng)，其中混聯(lián)系統(tǒng)還可細(xì)分為串并聯(lián)系統(tǒng)和并串聯(lián)系統(tǒng)兩類。1、串聯(lián)系統(tǒng)一個(gè)系統(tǒng)，如果至少一個(gè)部件故障即導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障，或者說只有全體部件都正常系統(tǒng)才正常，這樣的系統(tǒng)就叫做串聯(lián)系統(tǒng)[5]。設(shè)串聯(lián)系統(tǒng)共有n個(gè)部件，我們可以把每個(gè)部件的狀態(tài)變量填在一個(gè)方框內(nèi)，將這些方框串聯(lián)聯(lián)接起來，這就是串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖，如圖1.1所示：CC1C2Cn圖1.1串聯(lián)系統(tǒng)可靠性示意框圖其系統(tǒng)可靠度計(jì)算公式為：其中，Ri表示部件可靠性，設(shè)部件相互獨(dú)立，則串聯(lián)系統(tǒng)可靠性等于部件可靠性的乘積。2、并聯(lián)系統(tǒng)n個(gè)部件構(gòu)成的系統(tǒng)，若至少一個(gè)部件正常系統(tǒng)即正常，或者，必須n個(gè)部件都故障系統(tǒng)才故障，這樣的系統(tǒng)就叫做n部件并聯(lián)系統(tǒng)[5]。并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如圖1.2所示：CC2C1Cn圖1.2并聯(lián)系統(tǒng)可靠性示意框圖其系統(tǒng)可靠度計(jì)算公式為：3、混聯(lián)系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并不只是單純的串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)，而是大多是由串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)混合組成的系統(tǒng)，稱為混聯(lián)系統(tǒng)。在解決建立串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型問題的基礎(chǔ)上，也應(yīng)該能解決建立混聯(lián)系統(tǒng)可靠件模型的問題。最常見的混聯(lián)系統(tǒng)有以下兩種：1）串并聯(lián)系統(tǒng)一個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)了n個(gè)組成單元，而每個(gè)組成單元都由m個(gè)基本單元并聯(lián)而成該串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如圖1.3所示：1212111m122212m2n2n1nmn圖1.3串并聯(lián)系統(tǒng)可靠性示意框圖其系統(tǒng)可靠度計(jì)算公式為：2）并串聯(lián)系統(tǒng)—個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)了m個(gè)組成單元．而每個(gè)組成單元都由n個(gè)基本單元串聯(lián)而成，該并串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如圖1.4所示：1111121m121222m2n1n2nmn圖1.4并串聯(lián)系統(tǒng)可靠性示意框圖其系統(tǒng)可靠度計(jì)算公式為：1.2.3可靠性系統(tǒng)研究方法研究系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)方法很多，其中包括網(wǎng)絡(luò)分析法、狀態(tài)空間法、故障樹分析法等。1、網(wǎng)絡(luò)分析法網(wǎng)絡(luò)分析法必須建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和網(wǎng)絡(luò)邏輯圖。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖用來表示系統(tǒng)組成元件之間的實(shí)際聯(lián)系。有了結(jié)構(gòu)圖，在對(duì)元件故障后果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，即可繪出網(wǎng)絡(luò)邏輯圖，可以直觀反映出各元件在完成系統(tǒng)功能時(shí)的關(guān)系。通常將系統(tǒng)的元件用一個(gè)個(gè)方塊表示出來，因此，網(wǎng)絡(luò)邏輯圖又稱為“可靠性方塊圖”。網(wǎng)絡(luò)分析法只適用于系統(tǒng)邏輯圖存在的情況，因此在選用網(wǎng)絡(luò)法前須對(duì)邏輯圖是否存在進(jìn)行判斷。當(dāng)作出系統(tǒng)的邏輯圖后，只要每一方塊的故障為已知，即可通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算求得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度或系統(tǒng)故障概率等可靠性指標(biāo)。根據(jù)邏輯圖求系統(tǒng)可靠性指標(biāo)有兩種主要的方法:邏輯圖簡(jiǎn)化法和割集(或路集)法。邏輯圖簡(jiǎn)化法是對(duì)可靠性方塊圖連續(xù)地進(jìn)行簡(jiǎn)化，直到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成一個(gè)等值的方塊為止，然后根據(jù)簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)求可靠性指標(biāo)。對(duì)于邏輯圖為非串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(稱為復(fù)雜系統(tǒng))不能直接利用有關(guān)概率公式來計(jì)算其可靠度，而要采用最小割集法、最小路集法或分解法等將其變?yōu)榇?、并?lián)形式，再利用有關(guān)公式來計(jì)算其可靠度。2、狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法是估算系統(tǒng)可靠性時(shí)采用較廣泛的方法。對(duì)于不可修復(fù)系統(tǒng)，可求出系統(tǒng)的可靠度(或不可靠度);對(duì)于可修復(fù)系統(tǒng)，可求出系統(tǒng)可用度(或不可用度)，以及其它特征量。計(jì)算過程是先繪出系統(tǒng)狀態(tài)空間圖，用系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率計(jì)算出系統(tǒng)的狀態(tài)指標(biāo)，然后進(jìn)行故障后果分析，將系統(tǒng)的狀態(tài)分類，從而計(jì)算出系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。用狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)可靠性時(shí)，系統(tǒng)可用狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移來描述。所謂系統(tǒng)狀態(tài)，是指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的某特定狀態(tài)，系統(tǒng)的各元件處于一定的運(yùn)行狀態(tài)(正常運(yùn)行、故障、檢修以及其它相關(guān)狀態(tài))，系統(tǒng)中任一元件的狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從一狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一狀態(tài)。系統(tǒng)的所有可能狀態(tài)形成狀態(tài)空間，用狀態(tài)空間圖來表明狀態(tài)空間及其轉(zhuǎn)移。[6]狀態(tài)空間法常用于可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性分析，用來計(jì)算其故障狀態(tài)概率，狀態(tài)頻率和持續(xù)時(shí)間等指標(biāo)。3、故障樹分析法故障樹分析法簡(jiǎn)稱FTA，是一種特殊的樹狀邏輯因果關(guān)系圖，是近些年發(fā)展起來的用于大型復(fù)雜系統(tǒng)可靠性和安全性分析的一種工具。[7]它是采用演繹分析方法，以系統(tǒng)不希望發(fā)生的事件，即故障事件，作為分析的目標(biāo)，先找出導(dǎo)致這一事件發(fā)生的多有直接原因和可能原因，接著將這些直接原因和可能原因作為第二級(jí)事件，再往下找出造成第二級(jí)事件發(fā)生的全部直接原因與可能原因，并按此找下去，直到發(fā)現(xiàn)哪些最原始的直接原因。故障樹分析法的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種系統(tǒng)的方法來闡明各元件和子系統(tǒng)及故障間的因果關(guān)系，迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中最重要的故障和薄弱環(huán)節(jié)，為改善與評(píng)估系統(tǒng)的可靠性提供了定性與定量的根據(jù)。2給水廠可靠性2.1給水廠系統(tǒng)分析2.1.1給水廠工藝流程絮凝取水泵站沉淀過濾消毒絮凝取水泵站沉淀過濾消毒清水池二泵站水凝源凝管網(wǎng)凝網(wǎng)凝給水廠一般處理工藝流程圖如圖2.1所示。處理后出水經(jīng)二泵站進(jìn)入市政給水管網(wǎng)，此處暫不考慮深度處理環(huán)節(jié)。2.1.2給水廠系統(tǒng)模型經(jīng)過對(duì)給水廠運(yùn)行系統(tǒng)的分析，可以得出給水廠系統(tǒng)整體呈串聯(lián)形式，但部分單元存在并聯(lián)形式，即給水廠為串并聯(lián)系統(tǒng)模型。2.2給水廠可靠性定義根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《可靠性基本名詞及術(shù)語(yǔ)》(GB3187-82)中規(guī)定的可靠性定義，同時(shí)結(jié)合給水廠出水功能要求，此處將給水廠的可靠性定義為：給水廠在正常運(yùn)行條件下，能夠持續(xù)保證滿足水量、水質(zhì)、水壓要求的水供給的能力。2.3給水廠可靠性分析2.3.1水量可靠性分析由圖2.1分析可知，在整個(gè)給水廠的一般處理工藝流程中，影響其水量指標(biāo)的因素主要存在于水源和二泵站部分。水源處獲取的原水經(jīng)過中間一系列凈水過程后經(jīng)二泵站輸送至市政供水管網(wǎng)，所以原水水量將很大程度上影響到最后給水廠的供給水量，而二泵站的出水水量更是將直接影響到給水廠的供給水量。同時(shí)，對(duì)于其兩者之間的凈水工藝環(huán)節(jié)，若有部分不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)影響到最終的出水量，可能對(duì)正常的供給造成影響。2.3.2水質(zhì)可靠性分析由圖2.1分析可知，在整個(gè)給水廠的一般處理工藝流程中，影響其水質(zhì)指標(biāo)的因素主要存在于水源和凈水工藝部分。水源處獲取的原水水質(zhì)作為整個(gè)凈水工藝的基礎(chǔ)，起著至關(guān)重要的作用，而其中凈水工藝的處理效果更是直接影響到最終供給出水的水質(zhì)，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響最終結(jié)果，導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。一般認(rèn)為，清水池和二泵站部分對(duì)水質(zhì)影響可忽略不計(jì)。2.3.3水壓可靠性分析由圖2.1分析可知，在整個(gè)給水廠的一般處理工藝流程中，影響其水壓指標(biāo)的因素主要存在于二泵站部分。給水廠出水由二泵站加壓輸送至市政供水管網(wǎng)，如果水壓不足，可能造成部分用戶不能用水或是水壓不足，不能滿足用戶用水需要。在這里，暫不考慮市政管網(wǎng)可能的壓力損失。2.4給水廠可靠性提高措施給水廠為串并聯(lián)混聯(lián)系統(tǒng)模式，其可靠度等于串聯(lián)系統(tǒng)上各個(gè)單元可靠度的乘積，故而提高各個(gè)單元的可靠度將直接提高整個(gè)系統(tǒng)可靠度。上文已經(jīng)討論到，給水廠一般處理工藝流程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)給水廠可靠性中的水量、水質(zhì)或水壓要求有影響，因此在這里，可以認(rèn)為提高每個(gè)單元的可靠度是提高整個(gè)給水廠的可靠度的必要措施。值得注意的是，每個(gè)單元之間的鏈接和控制部分也會(huì)很大程度上影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)作為一個(gè)獨(dú)立的單元來進(jìn)行考慮。因此提高可靠性的措施主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：①提高設(shè)備本身的可靠性；②增加設(shè)備備用數(shù)量；③加強(qiáng)維護(hù)檢修和系統(tǒng)管理；④做好緊急情況應(yīng)急方案。2.5給水廠可靠性與經(jīng)濟(jì)性給水廠可靠性應(yīng)建立在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上。在提高給水廠的可靠性的措施之中，幾乎都是需要增加資金支出的，從經(jīng)濟(jì)方面考慮肯定是不經(jīng)濟(jì)的，但在很多時(shí)候卻是為了保障整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和功能要求所必須的，這就需要針對(duì)給水廠的具體性質(zhì)與情況，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，通盤考慮，取得可靠性與經(jīng)濟(jì)性的良好結(jié)合，最終取得最有可靠度。3給水管網(wǎng)可靠性3.1城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性概述城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)是城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)重要的組成部分，其擔(dān)負(fù)著向用戶輸送生產(chǎn)、生活用水的任務(wù)，是社會(huì)健康發(fā)展、人民安居樂業(yè)不可或缺的保障[8]。給水管網(wǎng)系統(tǒng)投資龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其運(yùn)行的可靠性對(duì)整個(gè)給水系統(tǒng)發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益起著舉足輕重的作用[9]。然而由于給水管網(wǎng)的復(fù)雜性，在運(yùn)行一段時(shí)間后，其往往會(huì)發(fā)生故障，使管網(wǎng)失效。近些年來，盡管依據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃發(fā)展需要新建和優(yōu)化改建了很多供水管網(wǎng)系統(tǒng)，但仍有大量的老化、供水不安全的管線在繼續(xù)運(yùn)行。由于供水系統(tǒng)設(shè)施老化、陳舊引起的系統(tǒng)功能的降低、用水需求的大量增加、科學(xué)技術(shù)水平較低、管理體制不完善等諸多原因，使我國(guó)城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)漏損、故障現(xiàn)象頻繁加劇，使給水系統(tǒng)的可靠性問題倍受關(guān)注。因此，有必要對(duì)給水管網(wǎng)的主要失效形式和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施提高其可靠性和使用壽命。本文主要從城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的影響因素分析切入，有針對(duì)性的分析城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性問題，并通過分析提出具體的提高城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的相關(guān)措施與建議?？煽啃跃褪侵府a(chǎn)品在規(guī)定的工況條件下和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，就是指通過選購(gòu)材料合適、壓力合適、功能合適的給水管網(wǎng)件，在此基礎(chǔ)上組件具備能夠承受一定供水壓力、實(shí)現(xiàn)一定供水水量功能的城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)，在一定時(shí)間內(nèi)能夠正常工作實(shí)現(xiàn)其功能的概率。對(duì)于城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)而言，其可靠性直接影響到供水管網(wǎng)系統(tǒng)的服役壽命，同時(shí)對(duì)城鎮(zhèn)居民用水、工業(yè)生產(chǎn)用水等都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此必須要盡可能的實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。由于受到外界因素的影響，或者是受到自身管網(wǎng)構(gòu)件質(zhì)量因素及其他不可避免的因素影響，城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)不可避免的會(huì)發(fā)生一些故障問題，一旦發(fā)生故障，那么城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)就不可能再實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能，輕則會(huì)導(dǎo)致漏水事故發(fā)生，重則會(huì)發(fā)生停水事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須要對(duì)城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)的可靠性加以研究，以期能夠抑制那些容易造成供水事故的不可靠因素，從而將城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的服役壽命最大化延長(zhǎng)。3.2城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性影響因素總的來說，影響城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性的因素很多，有些是不可控的因素，有些是可控的因素，在實(shí)際的給水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工時(shí)，我們就應(yīng)該盡可能的減小那些不可控影響因素所帶來的損失和危害，盡可能避免那些可控影響因素所造成的不可靠損失。具體來說，對(duì)城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性造成影響的因素主要有如下幾個(gè)方面的因素。3.2.1可控因素可控因素主要是指可以控制的相關(guān)因素，這一類因素主要包括以下幾個(gè)方面：管材、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理。1、管網(wǎng)管件的材料構(gòu)成城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的基本元件就是管網(wǎng)管件，管件的材料埋在地下，需要承受一定的地壓、水壓、溫度以及具備一定的耐腐蝕性，因此管件材料的選取成為影響給水管網(wǎng)系統(tǒng)功能可靠性的主要影響因素之一。近年來，新型供水管道材料陸續(xù)得到了應(yīng)用，但限于城鎮(zhèn)供水的特殊性，供水管網(wǎng)的更新改造只能分期分批推進(jìn)，不可能一步到位，因而老舊管材仍占相當(dāng)大的比例。此前應(yīng)用較多的有水泥管、鑄鐵管和鍍鋅管，這幾種管材自身都存在一定的性能缺陷，即使未超過其使用壽命，若安裝或使用不當(dāng)，會(huì)帶來漏損等諸多問題[10]。2、管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性也是影響其可靠性的一大因素，在設(shè)計(jì)上要充分考慮城鎮(zhèn)地下的管線編排情況，以及相關(guān)下水道的設(shè)計(jì)，井口的布置等，從而能夠在一定程度上提高給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。3、管網(wǎng)系統(tǒng)的施工在施工時(shí)，要嚴(yán)格按照施工工序和工藝要求進(jìn)行施工，在管件的聯(lián)接處尤其要注意密封和防漏水工藝的處理，確保整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)施工過程的嚴(yán)謹(jǐn)和嚴(yán)密，這對(duì)于提高城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性具有積極意義。施工質(zhì)量也是影響城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)可靠性的重要因素。施工不重視安裝前的管材質(zhì)檢，無論是混凝土管還是金屬管，雖然經(jīng)過檢驗(yàn)才能準(zhǔn)予入場(chǎng)，但在進(jìn)入施工場(chǎng)地的過程中都經(jīng)過了多次搬運(yùn)和裝卸，很容易受損，但在實(shí)際安裝時(shí)，施工人員卻很少對(duì)管道進(jìn)行質(zhì)檢篩選，使得新鋪設(shè)或改造的管線也存在漏損隱患。有時(shí)一些管線施工選址也有失妥當(dāng)，主要表現(xiàn)在支管施工時(shí)，易受窄小街巷的施工環(huán)境限制，為降低作業(yè)難度因陋就簡(jiǎn)，將管道沿路邊溝渠鋪設(shè)，這樣一方面管內(nèi)壁受管道內(nèi)余氯腐蝕會(huì)逐漸變薄，管外壁又受到地面積水或地下污水的侵蝕，易形成大面積的銹蝕層，抗壓能力降低，形成漏損，另一方面，管線一旦發(fā)生暗漏，漏水將直接進(jìn)入溝渠，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。另外，施工規(guī)范也常常執(zhí)行不到位，由于受到安裝及維修的工程管理體制以及施工人員技術(shù)素質(zhì)的影響，管道施工時(shí)大都未能嚴(yán)格按規(guī)范操作。綜上所述，施工質(zhì)量將會(huì)對(duì)供水管網(wǎng)的可靠性產(chǎn)生較大的影響。4、管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行管理城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，離不開水泵、電機(jī)等電氣控制部件的正常工作，一旦水泵、電機(jī)等電氣控制部件發(fā)生故障，也會(huì)造成城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)發(fā)生故障，從而降低其可靠性，因此在對(duì)電氣控制部件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮到整個(gè)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的功率、壓力和流量等參數(shù)，從而選取合適的電氣控制部件。3.2.2不可控因素不可控因素主要是指由于自然災(zāi)害因素而引發(fā)的城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)功能的不可靠。自然災(zāi)害因素主要是指由于地震、洪水或者泥石流等自然災(zāi)害，這些由于自然災(zāi)害因素而造成的城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)被破壞，進(jìn)而造成城鎮(zhèn)給水功能的喪失，會(huì)引發(fā)相關(guān)供水事故發(fā)生，因此，對(duì)于這一類自然因素是無法避免的，在城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能減小這一類因素發(fā)生時(shí)對(duì)于城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)所造成的危害和損失。3.3提高城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的措施3.3.1合理選擇管材對(duì)于新敷設(shè)的供水管道工程和維修工程，必須嚴(yán)格按國(guó)家規(guī)定執(zhí)行，從設(shè)計(jì)選材，接口形式都要精心研究，探索采用新型材料。從目前來看，球墨鑄鐵管是廣泛推廣的優(yōu)質(zhì)管材，從其材質(zhì)的特性上看，有強(qiáng)度高、延伸率大、抗腐蝕、抗老化等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命可達(dá)50年以上，安裝方便，應(yīng)力釋放能力強(qiáng)。為了節(jié)約金屬消耗，有關(guān)部門早已提出推廣使用新型管材，如PPR、PE等管材。該類型管材具有重量輕、運(yùn)輸安裝方便、造價(jià)低、耐壓強(qiáng)度、流體阻力小、耐腐蝕性強(qiáng)、不影響水質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大用戶喜愛[11]。3.3.2合理設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是指管網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還包括管網(wǎng)系統(tǒng)的空間布置方案。一個(gè)良好的、合適的管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠保證在供水區(qū)內(nèi)以恒定的壓力和流量實(shí)現(xiàn)供水，即使發(fā)生供水故障，整個(gè)供水管網(wǎng)的壓力減小的程度也不是很大，因此這樣的管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于保證給水功能的可靠性具有重要作用。合理設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)的另一個(gè)方面就是在管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上構(gòu)件管網(wǎng)定位標(biāo)記，以方便后期對(duì)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的故障定位和排查，尤其是下水道井口的安置位置，需要經(jīng)過合理的計(jì)算與空間布局才能夠得出。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了利用GIS定位裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)地下給水管網(wǎng)系統(tǒng)定位和故障排查的功能[12]。3.3.3采用先進(jìn)施工工藝對(duì)于給水管網(wǎng)系統(tǒng)的施工，要采用合理的施工工藝和技術(shù)，確保不會(huì)對(duì)給水管網(wǎng)造成隱性傷害，另一方面，要通過合理選項(xiàng)變頻器、控制器、電機(jī)、水泵等控制部件提高對(duì)給水管網(wǎng)運(yùn)行工作控制的可靠性，提高控制的智能性，即使發(fā)生故障也能夠立即做出相應(yīng)處理或者減小故障的危害損失，從而提高給水管網(wǎng)系統(tǒng)整體的可靠性。也可以通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)給水管網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)的可靠監(jiān)控與管理[13]。3.3.4提高給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的可靠性給水管網(wǎng)由管件組成，不同的管件相互聯(lián)接需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)，而節(jié)點(diǎn)的可靠性在很大程度上直接決定了整個(gè)給水管網(wǎng)的可靠性，因此要提高給水管網(wǎng)的可靠性，就必須要想方設(shè)法提高管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的可靠性。首先，要從管網(wǎng)材料的選擇上確保節(jié)點(diǎn)功能的可靠；其次，要結(jié)合節(jié)點(diǎn)的布置合理設(shè)計(jì)地下給水管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以確保整個(gè)給水管網(wǎng)系統(tǒng)