山地城市供水管网水质安全风险评价方法

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.08.2146

中国安全科学学报 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (8): 205-211.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.08.2146

山地城市供水管网水质安全风险评价方法

王颖¹^,²(), 王圃²^,^**(), 王梓璇²^,³, 王峰青⁴, 王良超⁴, 张晋⁵

¹ 重庆大学建筑规划设计研究总院有限公司,重庆 400044
² 重庆大学环境与生态学院,重庆 400045
³ 四川蜀道城乡投资集团有限责任公司,四川成都 610041
⁴ 重庆水务集团股份有限公司,重庆 400000
⁵ 河海大学长江保护与发展研究所,江苏南京 210098

收稿日期:2023-03-08 修回日期:2023-06-07 出版日期:2023-10-08
通讯作者:
**王圃(1965—), 男,重庆人,博士,教授,主要从事城镇供水系统安全方面的研究。E-mail: wpu2120@sina.com。
作者简介:
王颖 (1993—),女,重庆人,硕士,注册公用设备工程师,主要从事城镇给排水工程的设计和应用工作。E-mail: 459678973@qq.com。
王峰青教授级高级工程师
王良超教授级高级工程师
张晋教授
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFC0404706); 重庆水务环境集团控股有限公司科技创新项目(KC2023-14)

Water quality safety risk assessment method for water supply network in mountainous cities

WANG Ying¹^,²(), WANG Pu²^,^**(), WANG Zixuan²^,³, WANG Fengqing⁴, WANG Liangchao⁴, ZHANG Jin⁵

¹ General Architectural Planning and Design Research Institute Co., Ltd., Chongqing University, Chongqing 400044, China
² College of Environment and Ecology, Chongqing University, Chongqing 400045,China
³ Sichuan Shudao Urban & Rural Investment Group Co., Ltd. Chengdu Sichuan 610041, China
⁴ Chongqing Water Group Co., Ltd.,Chongqing 400000,China
⁵ Yangtze Institute for Conservation and Development, Hohai University, Nanjing Jiangsu 210098,China

Received:2023-03-08 Revised:2023-06-07 Published:2023-10-08

摘要/Abstract

摘要：

为及时有效地应对山地城市供水管网水质污染事件,降低供水管网水质污染造成的危害,以供水管网水质安全为切入点,系统分析影响供水管网水质的因素,构建城市供水管网节点水质安全风险综合评价体系。利用模糊层次评价法(FAHP),量化计算水力、水质、管道和位置影响因素,得到评价权重矩阵W,并结合重庆市某区部分供水管网基础数据,耦合Epanet及1stOpt模型,实现对该片区供水管网水力水质工况的准动态模拟,进而得到供水管网各节点水质风险指数。结果表明:重庆市某区供水管网共127个节点的水质风险指数为0.196、0.286、…、0.137、0.420,其中,低、中、高风险节点分别占总节点数的88.2%、7.9%、3.9%。构建的评价方法能够同时考虑水力、水质、管道和位置影响因素,量化评价供水管网各节点水质安全风险的高低,有助于解决目前供水管网水质安全难以量化评价的难题。

关键词: 山地城市, 供水管网, 水质安全, 风险评价, 模糊层次评价法(FAHP)

Abstract:

In order to deal with the water pollution incidents of the water supply network in a timely and effective manner and reduce the harm caused by water pollution of the water supply network, taking the water quality safety of water supply network as the breakthrough point, the factors affecting the water quality of the water supply network were systematically analyzed, and the comprehensive evaluation system of water quality safety risk of urban water supply network nodes was constructed. FAHP was used to quantitatively calculate the influencing factors of hydraulic, water quality, pipeline and location, and the evaluation weight matrix W was obtained. Combined with the basic data of some water supply networks in a district of Chongqing, the Epanet and 1stOpt models were coupled to realize the quasi-dynamic simulation of the hydraulic and water quality conditions of the water supply network in this area, and then the water quality risk index of each node of the water supply network was obtained. The evaluation results show that the water quality risk indexes of 127 nodes in the water supply network of a district in Chongqing are 0.196, 0.286,…, 0.137 and 0.420, among which the low, medium and high-risk nodes account for 88.2%, 7.9% and 3.9% of the total nodes respectively. This method can consider the influence factors of hydraulic, water quality, pipeline and location at the same time, and quantitatively evaluate the water quality safety risk of each node in the water supply network, which can solve the problem that it is difficult to quantitatively evaluate the water quality safety of the current water supply network.

Key words: mountain city, water supply network, water quality safe, risk assessment, fuzzy analytic hierarchy process (FAHP)

王颖, 王圃, 王梓璇, 王峰青, 王良超, 张晋. 山地城市供水管网水质安全风险评价方法[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(8): 205-211.

WANG Ying, WANG Pu, WANG Zixuan, WANG Fengqing, WANG Liangchao, ZHANG Jin. Water quality safety risk assessment method for water supply network in mountainous cities[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(8): 205-211.

图/表 16

图1

表1

表2

表3

表4

管道影响因素相互比较

管道因素B₁	管材 $B 1 1$	管龄 $B 1 2$	管径 $B 1 3$	W
管材 $B 1 1$	0.500	0.600	0.700	0.367
管龄 $B 1 2$	0.400	0.500	0.700	0.345
管径 $B 1 3$	0.300	0.300	0.500	0.288

表4

表5

水质影响因素相互比较

水质因素B₂	余氯B₂₁	浊度B₂₂	水龄 $B 2 3$	W
余氯B₂₁	0.500	0.500	0.700	0.356
浊度B₂₂	0.500	0.500	0.700	0.356
水龄B₂₃	0.300	0.300	0.500	0.288

表5

表6

位置影响因素相互比较

位置因素B₃	分界线点B₃₁	重要节点 $B 3 2$	W
分界线点B₃₁	0.500	0.500	0.500
重要节点 $B 3 2$	0.500	0.500	0.500

表6

表7

表8

表9

表10

图2

图3

表11

表12

图4

参考文献 16

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定义	标度
绝对重要	0.9
非常重要	0.8
明显重要	0.7
稍微重要	0.6
同等重要	0.5
进行反比较	0.4、0.3、0.2、0.1

节点水质评分	要素1	要素2	要素3
要素1	0.5	x	y
要素2	1-x	0.5	z
要素3	1-y	1-z	0.5

供水片区基本数据	统计
供水片区面积/km²	41
水厂个数/座	2
供水规模/(万m³·d^-1)	10
水泵个数/台	11
供水分区数/个	3
DN200以上管道长度/km	85.5
供水人口数/万	40

节点	标高/m	需水量/(L·s^-1)
1	200.0	5.104
2	206.0	3.556
︙	︙	︙
126	281.0	3.753
127	266.0	6.776

管道	长度/m	直径/mm
1	286.1	200
2	1 219.9	300
︙	︙	︙
141	1 160.0	500
142	1 119.3	500

山地城市供水管网水质安全风险评价方法

Water quality safety risk assessment method for water supply network in mountainous cities

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节点水质评分	管道条件B₁	水力条件B₂	水质条件B₃	位置条件B₄	W
管道条件B₁	0.500	0.400	0.400	0.500	0.243
水力条件B₂	0.600	0.500	0.500	0.600	0.268
水质条件B₂	0.600	0.500	0.500	0.600	0.247
位置条件B₃	0.500	0.400	0.400	0.500	0.242

节点水质风险综合评价	管道因素	水力因素	水质因素	位置因素	权重值
节点水质风险综合评价	0.243	0.268	0.247	0.242	权重值
B₁₁	0.367	—	—	—	0.089
B₁₂	0.345	—	—	—	0.084
B₁₃	0.288	—	—	—	0.070
Q	—	1.000	—	—	0.268
B₂₁	—	—	0.356	—	0.088
B₂₂	—	—	0.356	—	0.088
B₂₃	—	—	0.288	—	0.071
B₃₁	—	—	—	0.500	0.121
B₃₂	—	—	—	0.500	0.121
总计	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000

节点	B₁₁	B₁₃/a	B₁₂/mm	B₂₁/(mg·L^-1)	B₂₃/h	Q/(L·s^-1)	B₂₂/NTU	B₃₂	B₃₁
1	1	19	270	0.66	0.04	5.15	0.37	1	1
2	1	19	424	0.70	0.04	3.59	0.07	1	1
︙	︙	︙	︙	︙	︙	︙	︙	︙	︙
126	1	7	500	0.49	0.10	3.76	0.25	1	1
127	1	7	500	0.39	0.16	6.78	0.24	2	1

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