配水系统

配水系统是供水网络的一部分，其组件将饮用水从集中处理厂或水井输送到消费者，以满足住宅、商业、工业和消防的要求。

配水网络是指配水系统的一部分，直至大宗水消费者的服务点或许多消费者聚集在一起的需求节点。世界卫生组织(WHO)使用术语输水系统来表示管道网络，通常采用树状结构，用于将水从水处理厂输送到服务水库，并使用术语配水系统来表示管道网络通常具有循环结构，从服务水库和平衡水库向消费者供水。

配水系统由管道、储存设施、泵和其他附件组成。铺设在称为水管的公共通行权内的管道用于在分配系统内输送水。称为初级馈线的大直径水管用于连接水处理厂和服务区。次级馈线连接在初级馈线和分配器之间。分配器是位于用水户附近的水管，也为各个消火栓供水。服务管线是一种小直径管道，用于从总水管通过小水龙头连接到用户所在地的水表。位于街道路缘附近的服务线上有一个服务阀（也称为路边停止器），用于切断用户位置的水。储存设施或分配水库提供清洁的饮用水储存（在所需的水处理过程之后），以确保系统有足够的水来响应波动的需求（服务水库）或平衡运行压力（平衡水库）。它们还可以在停电期间临时用于满足消防需求。以下是分布水库的类型：

• 地下蓄水库或有盖成品水库：完全覆盖的地下蓄水设施或大型地面开挖水库。这些水库的墙壁和底部可以衬有不透水的材料，以防止地下水侵入。
• 未覆盖的成品水库：大型地面开挖水库，有足够的措施或衬里以防止地表水径流和地下水侵入，但没有顶盖。这种类型的水库不太理想，因为水在分配前不会进一步处理，并且容易受到鸟类排泄物、动物和人类活动、藻华和空气沉积等污染物的影响。
• 地表水库（也称为地面储罐和地面储水库）：建在地面上的储水设施，其墙壁内衬混凝土、喷射混凝土、沥青或薄膜。通常覆盖表面水库以防止污染。它们通常位于有足够水头用于分配的高海拔地区。当地面上的地面水库无法为分配系统提供足够的水头时，将需要增压泵。
• 水塔（也称为高架地表水库）：高架水箱。几种常见的类型是球体高架储罐，在小直径钢柱顶部的钢球体罐；复合高架储罐，大直径混凝土柱上的钢罐；和水柱高架储罐，大直径钢柱上的钢罐。水箱下方大柱内的空间可用于多层办公空间和存储空间等其他用途。在配水系统中使用水塔的一个主要问题是该地区的美感。
• 立管：由地面储水箱和水塔组合而成的水箱。它与高架水塔略有不同，立管允许将水从地面储存到水箱顶部。底部储水区称为支撑储水区，与高架水塔高度相近的上部称为有用储水区。
• Sump：这是一个应急储水设施，不用于直接分配水。它通常建在地下，呈圆形，穹顶位于地面之上。当需要时，水池中的水将被泵送到服务水库。

存储设施通常位于服务地点的中心。位于中心位置可减少到服务位置的水管长度。这减少了水在水管上输送时的摩擦损失。

通常，配水系统可分为网格、环形、径向或死角布局。网格系统遵循道路网格的总体布局，水管和分支以矩形连接。使用这种拓扑结构，如果网络的一部分发生故障，可以从多个方向供水，从而实现良好的水循环和冗余。这种拓扑结构的缺点包括难以确定系统的大小。环形系统的每条道路都有一个水管，并且有一个从主干分支出来的子干管，为客户提供循环。这种拓扑具有网格系统的一些优点，但更容易确定大小。径向系统将水输送到多个区域。在每个区域的中心，水被径向输送给客户。死胡同系统在没有矩形图案的道路上设有水管。它用于道路网络不规则的社区。由于干线之间没有交叉连接，水的循环可能会减少，因此停滞可能是一个问题。

系统的完整性分为物理、水力和水质。物理完整性包括对屏障防止来自外部来源的污染物进入配水系统的能力的关注。变质可能是由物理或化学因素引起的。水力完整性是在整个分配系统的管道内保持足够水压的能力。它还包括水在分配系统中流动的循环和时间长度，这会影响消毒剂的有效性。水质完整性是在水流经分配系统时对退化的控制。水质的影响可能是由物理或水力完整性因素引起的。水质恶化也可能发生在配水系统中，例如微生物生长、xxx作用和管道内部腐蚀。

进行分析以协助配水系统的设计、操作、维护和优化。有两种主要类型的分析：水力分析和流经配水系统时的水质行为。优化配水网络的设计是一项复杂的任务。然而，已经提出了大量的方法，主要基于元启发式。采用数学优化技术可以xxx节省此类基础设施的建设成本。

配水系统中的危害可能以微生物、化学和物理形式存在。大多数微生物在配水系统中是无害的。然而，当传染性微生物进入系统时，它们会形成生物膜并对用户造成微生物危害。生物膜通常在水循环低的分布末端附近形成。这支持了它们的生长并使消毒剂的效果降低。配电系统中常见的微生物危害来自人类粪便病原体和寄生虫的污染，它们通过交叉连接、中断、水管工程和开放式储罐进入系统。化学危害包括消毒副产品、管道材料和配件的浸出以及水处理化学品。物理危害包括水的浑浊度、气味、颜色、水垢，这些水垢是管道内因腐蚀而堆积的物质，以及沉积物再悬浮。世界上有几个机构制定了限制配电系统危害的标准：北美的NSFInternational；欧洲标准化委员会、英国标准协会和欧洲Umweltbundesamt；亚洲日本标准协会；澳大利亚标准澳大利亚；和巴西国家标准组织。

饮用水中的铅污染可能来自旧水管、服务管线、管接头、管道配件和固定装置中使用的铅的浸出。据世界卫生组织称，在许多国家，水中铅的最重要贡献者是铅服务线。

由于金属管道表面和分配系统连接处的腐蚀，水质恶化。管道腐蚀在水中表现为颜色、味道和气味，其中任何一种都可能引起健康问题。健康问题与铅、铜或镉等微量金属释放到水中有关。铅暴露会导致儿童身心发育迟缓。长期接触铜可能会导致肝肾损伤。大量或长期接触镉可能对各种器官造成损害。铁管腐蚀会导致生锈或红水。锌管和铁管的腐蚀会产生金属味。可以使用各种技术来控制内部腐蚀，例如，调节pH值、调节碳酸盐和钙以产生碳酸钙作为管道表面涂层，以及应用腐蚀抑制剂。例如，在管道表面形成薄膜的磷酸盐产品是一种缓蚀剂。这减少了痕量金属从管道材料中浸出到水中的机会。

消火栓冲洗是从消防栓或特殊冲洗消火栓按计划释放水，以清除水管中的铁和其他矿物质沉积物。使用消火栓冲洗水管的另一个好处是测试是否以足够的压力向消火栓供水以进行灭火。在消火栓冲洗过程中，消费者可能会注意到水中的铁锈色，因为在此过程中会搅动铁和矿物质沉积物。

水管长期使用后，结构、水质和水力性能都会出现恶化。结构恶化可能是由许多因素造成的。金属基管道会产生内部和外部腐蚀，导致管壁变薄或退化。它们最终会泄漏或爆裂。水泥基管道易受水泥基体和钢筋劣化的影响。所有管道都会出现接头故障。水质恶化包括结垢、沉淀和生物膜形成。结垢是在管道内壁上形成硬质沉积物。这可能是管道腐蚀与水中钙结合的副产物，称为结核。沉淀是指固体在管道内沉淀，通常在结垢之间的凹槽处。当水流速度发生变化时（如突然使用消火栓），沉降的固体会被搅动，导致水变色。生物膜可以在允许细菌生长的高度尺度和因此表面粗糙的管道中形成，因为内壁的粗糙度越高，消毒剂就越难杀死管壁表面的细菌。影响压力和流量的水力恶化可能是其他阻碍水流的恶化的结果。消毒剂越难杀死管壁表面的细菌。影响压力和流量的水力恶化可能是其他阻碍水流的恶化的结果。消毒剂越难杀死管壁表面的细菌。影响压力和流量的水力恶化可能是其他阻碍水流的恶化的结果。当需要进行水管更新时，在选择更新方法时有很多考虑。这可以是开沟替换或管道修复方法之一。一些管道修复方法是爆管、滑动衬里和管道衬里。当使用原位修复方法时，一个好处是成本较低，因为不需要沿着整个水管进行挖掘。只挖掘小坑以进入现有的水管。然而，在修复期间无法使用水管，需要建造一个临时的水旁路系统作为受影响地区的水管。应仔细设计临时水旁路系统（称为临时旁路管道），以确保为项目区域的客户提供充足的供水。水从给水栓中取到临时管道中。当管道穿过车道或道路时，应放置一个盖子或冷补丁，以允许汽车穿过临时管道。可以对临时管道进行与家庭的临时服务连接。在进行临时连接的许多方法中，一种常见的方法是将临时服务连接连接到花园软管。临时管道还应加设临时消火栓进行防火。由于水管工程会扰乱铅管，导致饮用水中铅含量升高，因此建议自来水公司在计划进行水管更新项目时，应与业主合作更换铅管，作为项目的一部分。该项目。