Bentley軟件助城市選擇最佳排污系統(tǒng)

 

　　TRC于2011年進(jìn)行了一項(xiàng)研究，將烏鴉巢鎮(zhèn)作為評估現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和未來排污系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注城鎮(zhèn)。該研究旨在確定常規(guī)重力排污系統(tǒng)是否比壓力排污系統(tǒng)更具成本效益。人口密度、地形限制以及現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施等各種條件，對TRC來說都是重點(diǎn)考慮因素。改善水質(zhì)、改善下水道排污系統(tǒng)性能和降低資本成本是主要目標(biāo)，但TRC還必須確保在選擇最有效的系統(tǒng)的同時(shí)滿足監(jiān)管要求。通過使用Bentley的SewerGEMS進(jìn)行污水及雨污混合系統(tǒng)建模和分析，TRC工程師評估結(jié)果為：使用常規(guī)重力排污系統(tǒng)而非壓力排污系統(tǒng)可以節(jié)省200萬澳元。烏鴉巢鎮(zhèn)近期遭受嚴(yán)重洪水和其他問題，面臨一系列迫切挑戰(zhàn)，如果可以通過使用軟件和一些創(chuàng)新想法來實(shí)施正確的規(guī)劃，將為社區(qū)節(jié)省大筆成本。

 

 

 

　　八個地方政府部門合并給TRC帶來了真正的挑戰(zhàn)，特別是如何評估新納入城鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)各種排污資產(chǎn)和管網(wǎng)的狀況?，F(xiàn)有系統(tǒng)狀況各異，既有性能不佳的處理廠，也有最先進(jìn)的活性污泥處理廠。城鎮(zhèn)行政區(qū)劃變化后，在TRC的管理下，基于基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛性和多樣性考慮，需要對現(xiàn)有資產(chǎn)和管網(wǎng)進(jìn)行全面評估，建立新的系統(tǒng)來改善水質(zhì)，并減少污水溢流和排污質(zhì)量差的問題。

 

　　烏鴉巢鎮(zhèn)現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題

 

　　第一個解決的系統(tǒng)是由TRC運(yùn)營的區(qū)域系統(tǒng)，即昆士蘭州烏鴉巢鎮(zhèn)的普通污水排放（CED）系統(tǒng)。CED系統(tǒng)為大約1,500人提供服務(wù)，包括24.5公里的排污主管道和五個泵站。選擇該系統(tǒng)是因?yàn)槠湓谂盼蹎栴}和雨天溢流問題上的記錄不佳。

 

　　烏鴉巢鎮(zhèn)的CED系統(tǒng)位于圖文巴最大的水庫Cressbrook大壩的集水區(qū)內(nèi)，該系統(tǒng)依賴于各處物業(yè)的初級處理來將污水輸送至最終處：環(huán)礁湖的收集系統(tǒng)。該過程嚴(yán)重依賴物業(yè)所有人來確保產(chǎn)生的污水符合排放質(zhì)量。在烏鴉巢鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)污水進(jìn)入系統(tǒng)或泵站的情況并不少見，這對水質(zhì)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，對環(huán)境造成了不良影響。烏鴉巢鎮(zhèn)CED計(jì)劃要解決的另一個主要問題是在雨天經(jīng)常發(fā)生的污水溢流。研究結(jié)論是，迫切需要制定現(xiàn)有排污系統(tǒng)的替代方案。

 

 

　　選擇SewerGEMS對未來采用常規(guī)重力排污管網(wǎng)還是壓力排污管網(wǎng)兩種方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。選擇該軟件是因?yàn)樗呀?jīng)在內(nèi)部使用，TRC工程師了解該軟件，并且能夠熟練進(jìn)行所需的分析。

 

　　首先使用Esri的ArcMap審查現(xiàn)有CED方案，并確定可能在將來系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有管網(wǎng)主干線。然后使用ModelBuilder工具將這些主干線導(dǎo)入SewerGEMS，并圍繞現(xiàn)有主干線開發(fā)未來的管網(wǎng)。在ArcMap中分析現(xiàn)有需求，接著使用LoadBuilder功能導(dǎo)入到SewerGEMS中。最后使用TRex功能提取高程并將其分配給模型節(jié)點(diǎn)。TRC的高級工程師TobyMillikan解釋說：“SewerGEMS的這些功能將模型的構(gòu)建時(shí)間從幾天縮短到數(shù)小時(shí)，這使委員會可以花更多的時(shí)間評估替代的排污方案。”

 

　　通過在SewerGEMS模型中建立和分析更多方案，可以對入流和入滲的影響進(jìn)行研究，從而優(yōu)化未來系統(tǒng)的規(guī)模。

 

　　分析管網(wǎng)中的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和資產(chǎn)可以減少整個項(xiàng)目的資本成本。SewerGEMS中的用戶數(shù)據(jù)擴(kuò)展功能使您可以根據(jù)資產(chǎn)的重要性為每個資產(chǎn)分配優(yōu)先級。然后可以將優(yōu)先級用作擬建管網(wǎng)分階段建造的依據(jù)，最終將資本成本分散到多個預(yù)算中。

 

 

　　使用了SewerGEMS來驗(yàn)證澳大利亞水資源服務(wù)協(xié)會（WSAA）在壓力排污規(guī)范（WSA-072007）中制定的公式，該規(guī)范詳細(xì)規(guī)定了對壓力排污系統(tǒng)的要求。該公式本身確定了通過壓力排污主管道的流量，并且在SewerGEMS中用于確定管道尺寸，以便為研究后選擇的排污系統(tǒng)提供經(jīng)過計(jì)算的合理決策。

 

　　針對烏鴉巢鎮(zhèn)的部分地區(qū)開發(fā)了壓力排污模型，并使用標(biāo)準(zhǔn)日間活動模式將需求直接應(yīng)用于濕井。然后對典型的壓力排污管道泵進(jìn)行建模，以將流量分配到管網(wǎng)中。檢查了管網(wǎng)的各個部分，以繪制流量與需求的關(guān)系，并制定出可再現(xiàn)模型結(jié)果的公式。這種情況下的樣本研究發(fā)現(xiàn)，WSAA公式低估了預(yù)期的流量，這將導(dǎo)致烏鴉巢鎮(zhèn)的管網(wǎng)規(guī)模過小。它還表明流量與需求不是線性關(guān)系，需要確定新的關(guān)系。TRC提出了使用SewerGEMS在其他位置進(jìn)行類似研究的方法，以驗(yàn)證新公式的有效性。

 

 

　　將排污模型導(dǎo)出到WaterGEMS，以使用其DarwinDesigner功能估算成本。然后加入了泵站成本，以比較兩種選擇方案的設(shè)計(jì)和建造總成本。

 

　　在烏鴉巢鎮(zhèn)，已經(jīng)存在干線基礎(chǔ)設(shè)施（包括重力排污主管道和泵站），可以繼續(xù)用于常規(guī)重力排污系統(tǒng)中。結(jié)果，初步的資本成本估算發(fā)現(xiàn)，常規(guī)重力排污系統(tǒng)可能比壓力排污系統(tǒng)節(jié)省200萬澳元。此結(jié)果有悖于普遍的看法，即常規(guī)重力排污系統(tǒng)成本更高。SewerGEMS還證明，使用WSAA公式會減小壓力排污主管道的尺寸（因此看起來比原本需要的價(jià)格便宜），這可能會影響對采用常規(guī)重力排污系統(tǒng)的建議。

 

　　建立了新的排污管網(wǎng)后，就可以將排污溢流降低至最小或完全消除。這將為烏鴉巢鎮(zhèn)的居民帶來巨大好處，并改善Cressbrook大壩水質(zhì)環(huán)境。

 

 

　　研究結(jié)果顯示，借助SewerGEMS，TRC證明壓力排污系統(tǒng)不一定是委員會的最佳價(jià)值。在烏鴉巢鎮(zhèn)的案例中，常規(guī)重力排污系統(tǒng)被認(rèn)為是首選方案，因?yàn)槠滟Y本成本比壓力排污系統(tǒng)低13％。該研究還強(qiáng)調(diào)了在確定壓力排污系統(tǒng)規(guī)模時(shí)必須謹(jǐn)慎。

 

　　TRC高級工程師TobyMillikan的結(jié)論是：“SewerGEMS的使用極大簡化了確定壓力排污系統(tǒng)流量的過程。然后，根據(jù)這些流量結(jié)果制定出公式，將公式應(yīng)用于管網(wǎng)的其余部分，就可以有把握地確定壓力排污管網(wǎng)的規(guī)模。這幫助我們提出可最小化資本成本，同時(shí)最大化管網(wǎng)性能的建議。”

 

　　該研究方法將被用于更進(jìn)一步的研究中，用于支持TRC評估壓力排污系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。這最終可幫助TRC制定政策，幫助其在圖文巴地區(qū)正確采用壓力排污系統(tǒng)，以及確定何時(shí)何地壓力排污方案可以更經(jīng)濟(jì)地取代常規(guī)排污方案。

本文涉及廣告