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世界軌道交通資訊網(wǎng)
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Bentley軟件助城市選擇最佳排污系統(tǒng)

2020-11-24 來源:世界軌道交通資訊網(wǎng)
本文摘要:2008年澳大利亞昆士蘭州的八個地方政府部門合并為一個政府部門,組成了現(xiàn)在的圖文巴地區(qū)委員會(以下簡稱“TRC”)。該委員會為大約12萬人口提供服務(wù),并維護(hù)城市管網(wǎng)主體中總計(jì)3,200公里的給排水管網(wǎng)。
  2008年澳大利亞昆士蘭州的八個地方政府部門合并為一個政府部門,組成了現(xiàn)在的圖文巴地區(qū)委員會(以下簡稱“TRC”)。該委員會為大約12萬人口提供服務(wù),并維護(hù)城市管網(wǎng)主體中總計(jì)3,200公里的給排水管網(wǎng)。
 
  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。
 

 
  地方政府部門合并帶來的挑戰(zhàn)
 
  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。現(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。
 
  評估常規(guī)重力排污系統(tǒng)
 
  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。
 
  評估壓力排污系統(tǒng)的WSAA要求
 
  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。
 
  資本成本比較和環(huán)境效益
 
  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。
 
  將研究推廣至整個地區(qū)
 
  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。

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  2008年澳大利亞昆士蘭州的八個地方政府部門合并為一個政府部門,組成了現(xiàn)在的圖文巴地區(qū)委員會(以下簡稱“TRC”)。該委員會為大約12萬人口提供服務(wù),并維護(hù)城市管網(wǎng)主體中總計(jì)3,200公里的給排水管網(wǎng)。

 
  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。
 

 
  地方政府部門合并帶來的挑戰(zhàn)
 
  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。
 
  評估常規(guī)重力排污系統(tǒng)
 
  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。
 
  評估壓力排污系統(tǒng)的WSAA要求
 
  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。
 
  資本成本比較和環(huán)境效益
 
  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。
 
  將研究推廣至整個地區(qū)
 
  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。

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