城鎮供水管網數字水質研究與應用 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　《城鎮供水管網數字水質研究與應用》一書，根據上海水務信息化建設總體發展目標和要求，以水務發展需求為導嚮、應用為核心，與“數字上海”建設相同步，構建以數據平颱、網絡平颱和應用平颱為基本框架，以三大行業基礎數據庫、局核心數據庫和社會服務係統、決策輔助係統、政務管理係統為主要內容的“數字水務”建設。
　　《城鎮供水管網數字水質研究與應用》一書將數字化信息技術和新的管網水質監測技術相結閤，利用管網GIS和SCADA集成技術，探索建立實時在綫的管網水質監測係統，與城市水質監測站的實驗室儀器的檢測結果實現聯網，綜閤相關水質管理曆史數據庫係統，結閤供水熱綫或客服中心匯總的用戶反映水質問題的主要特徵和分布區域的水質數據，建立真實反映管網水質變化特點和規律的數字水質模型，並按照水質標準和水質安全的要求由計算機自動生成評估標準，形成動態的數字化評估體係，根據管網水質的工藝特性和消毒方式形成相關的工藝和技術調控方案。通過信息化係統控製分布在管網各處的水質工藝調控設施對水質進行有效的調控或監測調控的效果，以確保管網水質的安全。
　　目前國內外尚未見到專門論述城市供水管網數字化建設的理論和實施方案及應用的專著，本書具有引領作用。據作者分析，本書對於國內中小城市的供水係統，應具更大的藉鑒和可供參考價值。

內容簡介

　　《城鎮供水管網數字水質研究與應用》一書，根據城市水務信息化建設總體發展目標和要求，以水務發展需求為導嚮，以應用為核心，與“智慧城市”建設相同步，以數據平颱、網絡平颱和應用平颱為基本框架，構建以數字水質監測、數字水質評估和數字水質調控為主要內容的數字水質理論。全書共分5章，內容包括智慧水務與智慧管網、城鎮供水管網水質數字監測、城鎮供水管網水質數字評估、城鎮供水管網水質數字調控和城市數字水質信息化平颱建設。

作者簡介

　　白曉慧，上海交通大學生命科學技術學院副教授、碩士生導師，微生物代謝國傢重點實驗室水質生物學與過程工藝學實驗室主任，上海交通大學優秀教師，燭光奬獲得者，黑龍江省科技進步二等奬（高效復閤生物反應器處理城市汙水，2002年）。

目錄

第1章 智慧水務與智慧管網
1.1 智慧城市
1.1.1 智慧城市的概念
1.1.2 智慧城市建設
1.2 智慧水務
1.2.1 智慧水務概述
1.2.2 傳統水務係統與智慧水務的區彆
1.2.3 建設智慧水務的必要性
1.2.4 智慧水務的前景
1.2.5 智慧水務的可行性分析
1.2.6 智慧水務功能描述
1.2.7 當前我國智慧水務存在的問題
1.2.8 智慧水務實施途徑
1.2.9 智慧水務的應用
1.3 智慧管網
1.3.1 智慧管網的概念
1.3.2 智慧管網係統
1.3.3 建設智慧管網的必要性
1.3.4 智慧管網的功能
1.3.5 智慧管網的建設目標與途徑
1.3.6 城市智慧管網係統案例
1.4 城鎮供水管網數字水質概述
1.4.1 供水管網係統組成與功能
1.4.2 供水管網數字水質信息收集
1.4.3 供水管網數字水質分析
1.4.4 供水管網數字水質調控
1.4.5 供水管網數字水質信息化平颱建設
第2章 城鎮供水管網水質數字監測
2.1 管網水質數字監測係統
2.1.1 係統組成
2.1.2 係統功能
2.1.3 係統工作流程
2.2 管網水質在綫監測點的選取
2.2.1 在綫監測點分類
2.2.2 管網水質在綫監測點選取原則
2.3 管網水質在綫監測指標與檢測設備
2.3.1 水質在綫監測指標
2.3.2 在綫監測儀器的選擇
2.4 管網水質監測現狀與在綫監測係統研究現狀
2.4.1 管網水質監測現狀
2.4.2 管網在綫監測係統研究現狀
2.5 上海市供水管網水質數字監測係統
2.5.1 供水管網在綫監測係統
2.5.2 二次供水在綫監測試點
2.5.3 人工采樣監測係統
2.5.4 監測綫
2.5.5 水質檢測車監測係統
第3章 城鎮供水管網水質數字評估
3.1 單指標評估
3.1.1 pH值
3.1.2 濁度
3.1.3 餘氯或總氯
3.1.4 鐵濃度
3.1.5 錳濃度
3.1.6 溶解性總固體
3.1.7 硬度
3.1.8 顔色
3.1.9 硫酸鹽
3.1.10 氯化物
3.1.11 堿度
3.1.12 總大腸菌群
3.1.13 異養菌平闆計數（細菌總數）
3.1.14 高錳酸鹽指數
3.2 綜閤指標評估
3.2.1 化學穩定性評價指標
3.2.2 生物穩定性評價指標
3.3 供水管網水質模型
3.3.1 穩態水質模型
3.3.2 動態水質模型
3.3.3 餘氯衰減模型
3.3.4 消毒副産物模型
3.3.5 微生物學模型
3.3.6 建立管網水力模型的必要性
3.3.7 水力建模所需信息
3.3.8 管網動態水力模型
3.4 基於實時ArcGIS的管網水質生物安全評價技術
第4章 城鎮供水管網水質數字調控
4.1 水質化學穩定性調控
4.1.1 黃銅管材腐蝕控製
4.1.2 混凝土和水泥管材腐蝕控製
4.1.3 紫銅管材腐蝕控製
4.1.4 鐵質管材腐蝕控製
4.1.5 鉛質管材腐蝕控製
4.1.6 含鎳管材腐蝕控製
4.1.7 含鋅管材腐蝕控製
4.1.8 不同堿劑的選擇
4.1.9 化學穩定性調控對消毒劑衰減影響
4.1.10 輸配管網對水質化學穩定性的影響
4.2 水質生物穩定性調控
4.2.1 齣廠水調控
4.2.2 水質模型指導水質調控
4.3 利用事故預測統計學模型優化管網改造設計
4.3.1 確定性模型
4.3.2 多因素可靠性預測模型
4.3.3 單因素可靠性預測模型
4.3.4 管道事故率預測統計模型在管網優化改造方麵的應用
4.4 非開挖地下管道不銹鋼襯裏修復技術
4.4.1 非開挖地下管道不銹鋼襯裏修復技術原理
4.4.2 非開挖地下管道不銹鋼襯裏修復方法
4.4.3 非開挖地下管道不銹鋼襯裏技術特點和存在問題
4.4.4 工程應用
第5章 城市數字水質信息化平颱建設——以上海市為例
5.1 供水信息化基礎建設
5.1.1 中心城區供水概況
5.1.2 供水SCADA係統
5.1.3 供水管網GIS係統
5.1.4 管網水力模型係統
5.1.5 典型區域管網水質模型
5.2 平颱總體設計
5.2.1 設計標準及規範
5.2.2 設計原則
5.2.3 係統現狀
5.2.4 軟硬件支持
5.2.5 網絡結構設計
5.2.6 業務流程設計
5.2.7 係統功能設計
5.3 應用支撐係統設計
5.3.1 應用支撐係統的內容
5.3.2 對支撐係統的擴充
5.4 綜閤數據庫設計
5.4.1 數據庫設計原則
5.4.2 數據庫設計內容
5.5 接口設計與係統集成
5.5.1 支撐係統接口設計
5.5.2 集成框架設計
5.5.3 係統集成安全
5.6 平颱操作規程示範
5.6.1 監測數據示範
5.6.2 數據分析及評估示範
5.6.3 調控管理與實施示範
參考文獻

前言/序言

　　城市供水是城鎮化建設的重要內容，智慧城市建設離不開智慧水務。城市供水輸配管網係統是重要的基礎設施，它的正常運行與科學化管理對於保障城市的正常運行起著十分重要的作用。當前國際領先的運行控製與管理方式為數字化模式，這是水行業發展的必然趨勢。供水係統信息化是城市數字化的基礎部分之一，也是發達城市的重要標誌之一。
　　由於供水管網水質監測往往是以實驗室常規檢測為依據，對管網水質變化的信息瞭解具有間歇性、被動性和延遲性。同時，對管網水質缺乏完整有效的標準評估體係，難以對管網水質的變化實施全麵、及時、有效的監測和管理。管網水質管理信息的相對滯後和管網水質綜閤監測技術的缺乏，給水質安全保障帶來睏難和隱患。因而建設數字水質，成為實現飲用水水質高效管理的重要途徑。
　　供水管網位於供水係統的末端，是供水水質保持的難點和弱點。淨水工藝必須擔負起承上啓下的作用，以末端水質保障和管網水質保持為目標，實時調控齣廠水質，保證飲用水安全輸配。本書針對供水管網水質變化特點和管理現狀，通過研究、建立完善的數字水質監測、評估和調控體係，將數字化信息技術和最新的管網水質監測技術相結閤，利用管網地理信息係統（GIS）和監控與數據采集係統（SCADA）集成技術，探索建立實時在綫的管網水質監測係統，與城市水質監測站的實驗室儀器檢測結果實現聯網，綜閤相關水質管理曆史數據庫係統，結閤供水熱綫或客服中心匯總的水質問題，建立客觀反映管網水質變化特點和規律的數字水質模型，並按照水質標準和水質安全要求形成的數字化評估體係，根據淨水工藝和管網水質特性及消毒方式形成相關的工藝和技術調控方案。通過信息化係統控製整個供水係統中不同的水質工藝調控設施，實現對水質進行有效調控或監測調控，以確保管網末端水質安全。
　　本書即根據城市水務信息化建設總體發展目標和要求，以水務發展需求為導嚮、應用為核心，與“智慧城市”建設相同步，構建以數據平颱、網絡平颱和應用平颱為基本框架，構建以數字水質監測、數字水質評估和數字水質調控為主要內容的數字水質理論。
　　上海是世界級的國際化都市之一。城市供水係統具備多水源、多水廠、多節點、大管網、大水量、長距離等特點，管網水質監測又存在點多麵散、管材復雜、主乾網和管網末梢分布不均的特性。本書介紹瞭數字水質理論在上海的應用現狀，這對於其在全國智慧城市建設和數字水務中的推廣具有示範意義。本書成果對提高我國供水行業信息化管理水平、保障供水安全，也具有重要的參考價值。
　　本書由上海交通大學白曉慧副教授、上海供水管理處孟明群教授級高工、上海城市水資源開發利用國傢工程中心有限公司舒詩湖高工和上海城投水務集團供水分公司姚黎光高工共同編著完成。具體編寫分工如下：白曉慧編寫瞭第1章的1.1、1.4.1和1.4.2，第2章的2.1～2.4，第3章的3.1、3.2、3.4和第4章的4.1、4.2；孟明群編寫瞭第1章的1.4.3～1.4.5，第2章的2.5和第5章；舒詩湖編寫瞭第1章的1.2、1.3，第3章的3.3和第4章的4.3；姚黎光編寫瞭第4章的4.4。全書由白曉慧統稿定稿。
　　本書受國傢水體汙染控製與治理科技重大專項（2009ZX07421005）、（2012ZX07403002）和“哈爾濱工業大學城市水資源與水環境國傢重點實驗室開放基金項目（QA201612）”資助。同時感謝上海供水管理處、上海市供水調度監測中心、上海城市水資源開發利用國傢工程中心有限公司、上海城投水務集團供水分公司對本書的大力支持。本書主要根據作者所承擔的國傢水體汙染控製與治理科技重大專項相關課題內容整理而成，同時參考瞭大量其他參考文獻，在此嚮他們錶示誠摯的謝意。
　　由於作者水平和時間有限，本書不足之處懇請各位同仁批評指正。
　　全體作者
　　2016年8月

《水之脈動：城市生命綫的水質守護》 一、 水，生命的源泉，城市的動脈 水，自古以來便是生命賴以生存的根本，也是文明得以繁衍的基石。在現代社會，城市供水管網如同城市的血管，將源源不斷、安全衛生的飲用水輸送到韆傢萬戶，維持著城市的正常運轉和居民的健康生活。從水源地的擷取，到層層淨化處理，再到龐大復雜的地下管網係統，每一環節都承載著保障居民飲水安全的重任。然而，這條承載著生命之水的“生命綫”，並非一成不變，它所流經的每一段路程，都可能麵臨著各種復雜的挑戰，而水質，正是其中最核心、最敏感的要素。 城市的規模日益擴張，人口不斷增長，對供水量的需求也在持續攀升。與此同時，環境汙染、管網老化、水處理技術瓶頸等一係列問題，都可能對輸送過程中的水質産生不可預測的影響。如何確保每一滴送到居民手中的水都是安全、健康的，這不僅關乎居民的生命健康，更直接影響著城市的形象、居民的幸福感，乃至社會的穩定。因此，對城市供水管網水質的深入研究與有效應用，已成為衡量一個城市現代化水平和治理能力的重要標誌。 二、 穿越時空的旅程：水質變化的奧秘 想象一下，我們追溯一滴水在城市供水管網中的旅程。它從遙遠的水源地齣發，經過絮凝、沉澱、過濾、消毒等一係列精密的淨化處理，獲得瞭“潔淨”的身份。然而，這條旅程並未就此結束，它還要穿越縱橫交錯、遍布城市地下的管網。這段漫長的旅途，是一段充滿未知的探索，也是一段水質可能發生微妙甚至劇烈變化的旅程。 管網係統，作為水質變化的“隱形戰場”，其復雜性遠遠超齣我們的想象。老舊的管道可能存在內壁腐蝕、結垢、滲漏等問題，為微生物滋生、重金屬溶齣提供瞭溫床。新鋪設的管道，如果材質選擇不當或施工工藝不達標，也可能釋放齣有害物質。管網中的閥門、彎頭、三通等構件，是水流速度變化、發生湍流的區域，容易加速管道內壁的侵蝕和沉澱物的脫落。長時間的靜止或低流速區域，更可能成為細菌“安營紮寨”的理想場所。 更值得關注的是，管網中的水質並非一成不變。它會受到季節性變化的影響，例如夏季高溫容易導緻微生物快速繁殖；雨季的降雨可能衝刷地錶汙染物進入水源或管網；鼕季的低溫則可能影響水處理的效率。城市建設、道路施工、甚至突發的環境汙染事件，都可能在短時間內對管網內的水質造成衝擊。這些潛在的“風險點”和“變化因素”，使得保障水質成為一項持續的、動態的任務，需要我們深入洞察水在管網中“穿越時空”的每一次微小變化。 三、 科技賦能：洞察水質的“隱形之眼” 麵對管網中復雜多變的水質狀況，傳統的檢測方式往往顯得力不從心。人工采樣、實驗室分析耗時耗力，難以實現對水質的實時、連續監測。一旦水質齣現問題，等到檢測結果齣來，可能已經造成瞭廣泛的影響。因此，將先進的科技手段引入水質監測領域，構建一套智慧化的水質監測與預警體係，就顯得尤為迫切和重要。 “水質監測”不再僅僅是實驗室裏的試管和燒杯，而是演變成一套集成瞭傳感器技術、數據傳輸、雲計算、大數據分析、人工智能等多元技術的綜閤性係統。在管網的關鍵節點、水質敏感區域，部署先進的在綫水質監測設備，它們能夠24小時不間斷地采集水溫、pH值、濁度、餘氯、溶解氧、電導率等關鍵參數。這些數據通過無綫或有綫網絡，實時傳輸到數據中心。 一旦這些海量的數據匯聚，強大的“大腦”——大數據分析平颱便開始發揮作用。它能夠對這些動態變化的數據進行深度挖掘，識彆齣異常的波動模式，判斷水質是否偏離正常範圍。例如，某個區域的餘氯濃度突然下降，可能意味著消毒劑不足或管網泄漏；溶解氧水平異常降低，可能預示著有機物汙染。通過建立完善的“水質模型”，平颱可以模擬不同場景下的水質變化趨勢，提前預警潛在的風險。 人工智能技術更是為水質的精準診斷和預測提供瞭強大的動力。通過機器學習算法，係統可以不斷學習曆史數據中的規律，識彆齣更復雜的、肉眼難以察覺的水質變化“指紋”。當齣現疑似汙染事件時，AI能夠快速分析所有相關的監測數據， pinpoint齣汙染源的可能位置和汙染物的類型，為應急處理爭取寶貴的時間。這種“隱形之眼”般的監測能力，能夠幫助我們從被動響應轉嚮主動預防，將潛在的水質風險扼殺在萌芽狀態。 四、 應用為王：將智慧轉化為行動 監測與分析的最終目的是為瞭更好地應用，將科技的洞察轉化為切實有效的行動，守護每一滴水的安全。水質研究與應用的價值，體現在對整個供水管理體係的優化和升級。 1. 精準的風險預警與應急響應： 當水質監測係統發齣預警信號時，能夠迅速將信息推送給相關部門和管理人員。預警信息會包含異常的水質參數、發生區域、潛在風險等級等，為決策者提供清晰的依據。基於預警信息，管理部門可以立即啓動應急預案，例如調整水處理廠的齣水水質，關閉受汙染的管段，嚮受影響區域發布二次供水提示，甚至啓動管網衝洗等措施，將負麵影響降到最低。 2. 優化管網的運行與維護： 通過長期的數據積纍和分析，可以識彆齣管網中水質最容易發生變化的區域和薄弱環節。這些信息為管網的日常巡檢、維護和改造提供瞭科學的指導。例如，可以優先對高風險區域的管道進行檢測和修復，製定更具針對性的管網衝洗計劃，優化水泵的運行模式以保持適宜的水流速度。 3. 提升水處理工藝的科學性： 監測到的管網水質信息，可以反饋給水處理廠，幫助優化原水的水質處理方案。例如，如果發現管網中某種汙染物溶齣量增加，可以調整預處理或深度處理工藝，提高去除效率。這種“前後端聯動”的模式，能夠實現從源頭到用戶端的水質全程控製。 4. 提升公眾飲水安全感與滿意度： 通過公開透明的水質信息平颱，嚮公眾展示實時或準實時監測的水質數據，增強公眾對供水水質的信心。當齣現水質異常情況時，能夠及時、準確地嚮公眾發布信息，並說明采取的應對措施，避免不必要的恐慌，提升公眾的飲水安全感和對供水企業的滿意度。 5. 推動行業的技術進步與標準化： 對管網水質的研究和應用，必然會催生新的監測技術、分析方法和管理模式。這些實踐經驗的總結和提煉，將為行業發展提供寶貴的案例和參考，推動相關技術標準的更新和完善，促進整個城市供水行業的智能化、精細化發展。 四、 結語：讓水之脈動，澎湃生命活力 水，是城市的脈搏，是生命的源泉。保障城市供水管網中的每一滴水都安全、健康，是守護城市生命綫、提升居民生活品質的基石。這本書，將帶您深入探索城市供水管網水質變化的復雜世界，揭示科技如何成為我們洞察水質變化的“隱形之眼”，更重要的是，它將展示如何將這些智慧的洞察轉化為切實有效的行動，讓城市的水質管理更加科學、精準、高效。 這是一場科技與水的深度對話，是一次對城市生命綫最溫柔卻最有力的守護。讓我們一起，讓“水之脈動”，更加澎湃，更加健康，為每一個城市居民，帶來更純淨、更安心的飲水體驗，為城市的持續繁榮與發展，注入源源不斷的生命活力。