水壓是判斷城市供水管網(wǎng)運行質(zhì)量最重要的指標之一。供水企業(yè)既要保證用戶水壓的要求，又要考慮節(jié)能和防止爆管、降低漏耗等因素。因此，有必要建立有效的管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)，以便及時掌握整個管網(wǎng)的壓力變化情況，這也是科學合理的調(diào)配管網(wǎng)水壓、實現(xiàn)管網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的重要技術(shù)手段。

一、壓力監(jiān)測的重要性

監(jiān)測管網(wǎng)運行狀態(tài)

      在線壓力表可以實時監(jiān)測供水管網(wǎng)的壓力變化，提供詳細的數(shù)據(jù)反饋。通過監(jiān)測，可以了解管網(wǎng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)壓力異常、波動等問題，便于及時進行處理和調(diào)整，滿足國家對于用戶的水壓要求。

提高供水系統(tǒng)管理效率

      在線壓力表可以自動采集數(shù)據(jù)，并通過遠程傳輸和監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)測和管理，可以幫助相關人員及時掌握管網(wǎng)的壓力情況，優(yōu)化供水調(diào)度，提高管理效率，避免人工監(jiān)測帶來的不確定性和延遲。

預防管網(wǎng)破裂和漏水

      管網(wǎng)中存在過高的水壓易導致管道破裂和泄漏的風險。在線壓力表可以實時監(jiān)測管網(wǎng)的壓力情況，一旦發(fā)現(xiàn)過高的壓力，及時采取措施進行調(diào)整，避免管道破裂和漏水事件的發(fā)生，減少供水損失。

模型服務及優(yōu)化調(diào)度

      將監(jiān)測數(shù)據(jù)應用與模型，對水力模擬計算所提供的估計值作合理的質(zhì)量評判；及時為模型提供必要的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度打下基礎。通過對壓力數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，可以評估供水管道的設計參數(shù)是否合理，如管徑、流速等。

優(yōu)化供水系統(tǒng)設計

      通過長期監(jiān)測和記錄管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù)，可以為供水系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供有效參考。根據(jù)實際數(shù)據(jù)，進行管網(wǎng)的合理規(guī)劃、調(diào)整和擴建，以滿足不同地區(qū)和時段的供水需求，提高供水質(zhì)量和效率。

二、壓力監(jiān)測點布設的方法

1.經(jīng)驗法

      這種即根據(jù)供水公司多年積累的經(jīng)驗進行測壓點的布置。這種方法的優(yōu)勢是能準確找到管網(wǎng)最低區(qū)的位置、最不利點和壓力變化敏感區(qū)。經(jīng)驗法不具備一定的普適性，適合于管網(wǎng)運行時間較長、管網(wǎng)供水規(guī)律比較穩(wěn)定、缺少水力模擬計算條件的供水管網(wǎng)。但缺點就是對舊管網(wǎng)需要多年工作經(jīng)驗的技術(shù)人員參與測壓點布設，并單純的依靠經(jīng)驗，也不能保證方案的科學合理性。

2.理論法

      以一定的理論基礎為依托，借助數(shù)學等其他學科作為輔助處理手段，通過分析計算得出可靠、準確的管網(wǎng)壓力監(jiān)測點布置方案，理論性強，對工作人員的水平要求較高，適用性較強。目前國內(nèi)外對壓力監(jiān)測點優(yōu)化布置的研究方法主要集中在模糊聚類分析、靈敏度分析以及遺傳算法等。

靈敏度分析法

      基于供水管網(wǎng)的水力學和拓撲學原理，通過建立靈敏度矩陣和方程來評估不同節(jié)點對整個管網(wǎng)壓力的敏感度。通過對靈敏度分析的結(jié)果進行排序，可以確定供水管網(wǎng)中的壓力變化靈敏點。

 模糊聚類分析法

      以聚類模糊理論為基礎發(fā)展的測壓點優(yōu)化布置方法。該方法是將管網(wǎng)中的節(jié)點按照一定的聚類原則進行分組，根據(jù)模糊聚類所得的結(jié)果進行測壓點所示區(qū)域的確定，然后進行聚類中心位置的確定，即測壓點具體位置的選擇，

遺傳算法

      遺傳算法通過建立數(shù)學模型，并利用遺傳算法進行優(yōu)化求解，是人工智能領域應用比較成熟的優(yōu)化算法，同時也是解決復雜組合優(yōu)化問題的有效工具。遺傳算法應用廣泛，但在實際應用中，當管網(wǎng)規(guī)模較大時，計算結(jié)果有可能是發(fā)散的，計算量大，計算時間較長，不能保證求解得到的結(jié)果為全局最優(yōu)解，有可能取得局部最優(yōu)解。

多目標優(yōu)化方法

      指利用優(yōu)化搜索算法求解優(yōu)化模型，得出滿足約束條件的最優(yōu)目標函數(shù)解。

三、壓力監(jiān)測點的布置原則

      在結(jié)合城市整個供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及將來運行情況，并且具體分析目前管網(wǎng)中存在的在線或離線的測壓點、測流點的位置、類型和可用性的基礎上，為了盡可能充分利用現(xiàn)有資源、避免重復建設，在測壓點布置時應遵循代表性、分區(qū)覆蓋、壓力波動區(qū)域、關鍵節(jié)點、系統(tǒng)擴展預留、通訊設備布設原則、安裝環(huán)境考慮等七大原則。這些原則可以事半功倍的完成測壓點的布設工作并且提高測壓點布設方案的經(jīng)濟性。

1.管網(wǎng)水力分界線

      城市供水系統(tǒng)如水源環(huán)形管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且情況復雜，涉及面廣。那么在短時間內(nèi)需要水量的變化便可引起管網(wǎng)壓力的大幅度變化，其水力分界線往往是配水最不利的地區(qū)，最能反映管網(wǎng)的配水偏差情況。管網(wǎng)遠程監(jiān)控點首先應選在水力分界線處的干管上。

2.管網(wǎng)水力最不利點、控制點

      管網(wǎng)末梢屬于配水的不利處，能較好的反映管網(wǎng)的配水偏差情況。另外，地面高程與配水壓力有密切的關系，在地面高程偏高或偏低處（相對水廠高程而言）的配水服務壓力對調(diào)度工作影響較大。為了保證管網(wǎng)末梢及高差特異點有合理的服務壓力，在這些地區(qū)設置管網(wǎng)測壓點是必要的。

3.大用戶水壓監(jiān)測點

      為了確保重點部門和特殊用戶的正常用水，在為其供水的干管上設置測壓點。以哈爾濱市為例：工業(yè)基礎發(fā)達，有許多用水大戶，由于用水量大其用水量的變化影響著區(qū)域壓力的變化，并且為了保證其用水的安全性，也需要在其附近布設在線測壓點。

4.主要用水區(qū)域

      在用戶集中地區(qū)或用水大戶附近，管網(wǎng)壓力容易波動起伏，故這些地區(qū)可以作為輔助監(jiān)測區(qū)，設置測壓點。

5.大管段交叉處水區(qū)域

      在大管段相交處設置測壓點，可結(jié)合測壓點記錄數(shù)據(jù)分析發(fā)生爆管等管網(wǎng)事故的影響因素及其與管道壓力的關系，總結(jié)經(jīng)驗教訓，為減少事故、合理調(diào)度提供有力輔助。

6.管網(wǎng)運行調(diào)度工況點

      包括增壓泵站前，水廠出廠管段等對管網(wǎng)調(diào)度工況變化反應較敏感的區(qū)域，在這些區(qū)域設置在線測壓點，有助于了解調(diào)度計劃的實施情況及管網(wǎng)狀態(tài)對調(diào)度命令的反應。

7.管網(wǎng)低區(qū)壓力監(jiān)測點

      各城市都會因不同原因存在著一些低壓區(qū)，通過低壓區(qū)壓力監(jiān)測點的設置，可以及時監(jiān)測這些區(qū)域的供水壓力，通過壓力信息的反饋及時調(diào)度，保證供水服務質(zhì)量。

8.供水發(fā)展區(qū)域預留監(jiān)測點

      為了適應城市供水中長期的發(fā)展需要，考慮在供水發(fā)展區(qū)域預留監(jiān)測點。

9.管網(wǎng)測壓點設置密度

      在平原地區(qū)建議每5~10平方千米設置1個為宜。給水范圍較小的城市、丘陵、山區(qū)城市可以適當增加管網(wǎng)測壓點的設置數(shù)量，放寬到每 3~5平方千米設置1點。有特殊需要或經(jīng)濟技術(shù)條件容許，亦可適當增加管網(wǎng)測壓點的分布密度。

      另外，管網(wǎng)測壓點的設置密度與調(diào)度功能有關，隨著調(diào)度功能需求的增加，測壓點的設置位置和數(shù)量均需要按實際情況調(diào)整。