[发明专利]一种体积法测量管网外源入侵的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及供水管网的技术领域，特别涉及一种管网外源入侵的测量系统和方法。

背景技术

自来水出厂后，水在供水管网运输过程中被污染是饮用水污染的重要途径之一。其中，供水管网中的低负压问题是引起管网水污染的重要原因。低负压事件其实是一种水击(或水锤)过程，当管道中流速迅速改变时，流速骤然减小或增加并伴有压力的大幅度波动。在正常供水条件下，管道内压力大于管外压力，水从管网缺陷处流失。一旦发生低负压事件，管道内压力就会低于管外压力，管外污水就会从管网缺陷处被吸入管网，称为管网入侵污染。

虽然现在也有研究者关注这一问题，但是大多集中在消除或降低管网中的负压的方向，例如，授权公告号CN 101187215 B的专利文献公开了一种全自动限流式无负压管网叠压供水设备，包括自来水进管，在自来水进管通过管路与稳流调节器罐体连接，在管路上依次设进水管远传压力表、倒流防止器、进水侧气体隔断器、过滤器；稳流调节器罐体内是流量调节器水腔，在稳流调节器罐体的底部设稳流调节器支座，在稳流调节器罐体底部的出水口处设清洗排污阀；水泵机组与旁通管并联后与稳流调节器罐体的底部出水管连接；旁通管与水泵机组的出水管并联后与出水总管连接，在出水总管上设出水总管远传压力表；在稳流调节器罐体上方设负压消除器罐体，二者之间设进气排气阻水阀，负压消除器罐体内是负压消除器气腔，在负压消除器罐体上设负压消除器远传压力表，充气阀、常闭式电磁阀。在全封闭的环境下，消除负压生成条件使设备在约束条件下运行，使运转时基本不产生负压，避免对管网的不良冲击，使管网稳定运行。

上述装置虽然可以在一定程度上降低管网中负压的发生，但是管网中水体流动复杂，完全去除负压的情况是不可能的，并且管网外源入侵体积是衡量管网入侵污染对公众健康影响程度的一个重要标准，现有研究中，测量管网外源入侵体积的方法主要有体积法和化学示踪法。

体积法利用与管道渗漏点相连的管外入侵装置，通过录像机实时记录入侵装置中的水量的体积变化，并以此反算管网外源入侵体积。实验中低负压事件发生的同时手动开启入侵装置与主管间的阀门以测定入侵体积，但手动操作很难做到两者完全同步，而且实验使用录像机记录入侵装置液位变化，成像模糊，数据处理难度大。

化学示踪法指在渗漏点外围水体中放入一定的示踪剂，使管外水维持一定的浓度，发生低负压事件时，在管网下游收集管网水，测量管网水中的示踪剂浓度，以此计算管网外源入侵体积。该方法在实验中存在示踪剂残留和衰减问题，影响实验精度，也影响下一工况的实验过程。同时实验过程较为繁琐，管网水收集困难。

发明内容

本发明提供了一种体积法测量管网外源入侵的系统，操作简单，便于获取稳定、准确的数据，提高计算外源入侵体积数值的准确性。

一种体积法测量管网外源入侵的系统，包括：

入侵管路，与管网的主管连通且设有入侵开口；

水箱，用于储存入侵管路输出水流；

观察管，与水箱连通用于观察水位变化；

液位传感器，安装在水箱内，用于测量水位变化以计算管网外源入侵的实际值；

压力传感器，安装在主管内，用于测量主管内的水压变化，并结合液位传感器测量的压力变化数据计算管网外源入侵的理论值。

本发明系统使用时，管网正常供水时，主管内压力大于水箱的压力，主管内的水经过入侵管路流入水箱，并从观察管流失；一旦发生低负压事件，主管内压力剧烈波动，随着压力的减小，水箱中的水就会被吸入主管，实际反映为观察管的水位下降，同时引起液位传感器读数变化，通过观察观察管内水位变化可以直观地感受到入侵现象并作出定性分析，与此同时，液位传感器水箱的液位变化信息，累加计算得到外源入侵体积的实际值，还可以通过压力传感器和液位传感器记录主管和水箱的水压变化，利用水压的变化数据，计算得到外源入侵体积的理论值，从而与实际值对比，修正理论值，提高测量准确性。

本发明设置一水箱来接收来自管网的主管压出的水流，与直接将观察管连接入侵管路相比，由于水箱的体积较大，蓄水量大，具有稳定水压的作用，与现实中管网外源入侵的水源一般体积较大的情况相似，提高测量的准确性；并且采用液位传感器代替录像机记录观察管水位变化，实验操作简单，数据精度高，数据处理方便。