树状给水管网供水可靠性研究

吴亚群 马玲

（1 甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020；2 兰州城市学院，甘肃 兰州 730000）

0 引言

水是人类赖以生存的物质基础，是人们生产和生活必不可少的重要资源，在人类的生存和发展过程中起着不可替代的作用。做好送水、供水工作，对于整个国家尤其是农村地区的发展极为关键。在第十六届全国人民代表大会召开以后，农村、农业、农民问题越来越受到党和国家的高度重视。随着我国经济的高速发展，国民生产总值一直呈现上升趋势，国家和有关部门以切实提高农民生活水平为目标，对农村和农业的支持力度逐渐增大。而我国科技水平的不断提高又使得大量机械设备代替了人力劳动。树状给水管网作为农村和农业供水系统的主要组成部分，在农民生活和农业生产中发挥了不可替代的作用[1]。然而，通过对近几年树状给水管网的故障率和修复率进行调查，发现树状给水管网的可靠度仍有待提高。

综上所述，本文通过对树状给水管网供水可靠性进行研究，首先通过数据调查研究了目前我国树状给水管网的供水可靠性，主要从树状给水管网网络结构可靠性的研究以及树状给水管网可靠性的综合研究两个方面进行阐述。其次，针对目前我国树状给水管网供水系统存在的不足，对于树状给水管网的优化设计方案进行研究，主要从树状给水管网布置形式的优化设计以及树状给水管网管径结构的优化设计两个方面进行论述，从而提高我国树桩给水管网的供水可靠性，切实提高我国的经济和社会效益。

1 目前我国树状给水管网的供水可靠性研究

1.1 树状给水管网网络结构可靠性的研究

树状给水管网网络结构的可靠性主要分为树状给水管网布局的可靠性，树状给水管网系统的可靠性以及给水管网调度的可靠性三个方面。对于树状给水管网的布局来说，布局的方式很多，主要通过设置构造物来完成，布局期间需要注意蓄水池的水量、水塔的高度以及水源的位置问题，合理的布局可以提高可靠性。对于树状给水管网系统的可靠性来说，需要在给水管网布局合理的前提下，对水泵的扬程以及管道的尺寸做出综合考量，从而达到减少投资，节约成本的目的。对于树状给水管网调度的可靠性来说，需要有专业人士对水的供给和调节进行专业指导。在保证树状给水管网的这三个方面处于正常有序运行的前提下，还要确保水流能够顺利运送到各个节点，这样才能保证树状给水管网网络结构的可靠性，从而保证供水系统的正常运转。

1.2 树状给水管网可靠性的综合研究

除了对树状给水管网的布局系统以及调度方面的可靠性进行研究之外，为了提升树状给水管网的可靠性，还需要对其进行全面而成熟的考量，例如树状给水管网优化模型的可靠性，管体材料的选择，各级管道的具体长度以及所选位置的水压以及流量等问题，从而为提升树状给水管网的可靠性提供理论依据[2]。

2 树状给水管网的优化设计方案

2.1 树状给水管网布置形式的优化设计

到目前为止，国内外有关学者对于如何对树状管网布置形式的可靠性进行优化设计的相关研究较少[3]。所采取的方法主要为计算当量管长法，动态规划法，单价矢量和法以及最小生成树法。计算当量管长法主要是对树状管网布置形式设计中管线的优劣进行考量的方法，动态规划法主要是对树状管网的布置形式进行动态分析，单价矢量和法主要用来计算农民生活和农业灌溉的用水量，最小生成树法用来规划设计出总长度最短的树状管网。这几种方法的相同之处和局限之处在于都把树状给水管网的布置形式优化设计看成是求得管网长度的最小值，达到节约用水的目的[4]。只是简单地减少了树状给水管网布置所需的资金，而忽略了树状给水管网的稳定性和安全性。因此，需要将树状给水管网的优化设计进行重新定义，以提高农业供水的稳定性。在此基础上，一种树状给水管网的简化形式应运而生，这种方式通过动态分析管网的布置形式，既考虑到了管段长度和水流量的变化，同时也考虑到了所需资金和安全性能的问题，使得计算方式更加简单快捷，工作效率也提升了很多。

2.2 树状给水管网管径结构的优化设计

表1 树状给水管网管径结构优化方法

所谓树状给水管网管径组合方式的优化设计，就是在对树状给水管网布置形式的优化设计的基础上，通过最新的算法和目标函数来寻求管径和设备的最适合的组合方案，从而提升树状给水管网的可行性和优越性。对树状管网给水结构的优化设计主要是通过以给水管的直径为参考数据，采用分层优化法建立优化设计模型，并对模型进行分层次的改进，从而提升树状给水管网的工作效率[5]。对于树状给水管网管径结构的优化设计主要有以下几种方法，如表1所示。

通过对表1的观察可知，目前我国对树状给水管网管径结构的优化设计方法较多，并且这些方法越来越简便快捷，优势越来越明显。随着我国科学技术的不断发展，还会有更多的优化算法出现，相关部门需要加快研发速度，寻求最优的解决方案。

3 结语

树状给水管网是农村给水和农业灌溉的主要供水系统，具有投资小，回报快，结构简单，容易操作等多项优点。随着人们生活水平的不断提高，对于水资源的需求量也逐渐扩大。树状给水管网也需要通过不断优化改革来提高其可靠度，从而保证农业用水安全，提高经济效益。