环网给水系统的高可靠性联结方法涉及一种给水方法和给水管道系统。 在已有的管网供水系统中，环网是使用最广、具有相互支援，安全性高的供水管道系统。环状管网一般都是在两条以上的供水母管上形成纵横交错的网络，然后在其每一个交叉点的管线上装设阀门控制;单环路管网则在其适当的位置上装设分段阀门进行控制。环网具有多方向传质的特性，环上的管段同时具有两个以上方向的水源，其用户为枝状布局，单管接出，取水管头部为单阀连接控制。这种管网的检修只能依靠分段或分区域停水才能进行，管线爆管等事故的处理也是一样，该段管线上的所有用户同样丧失了供水的条件，即使一个用户的进水阀出现故障，也要停掉相关的一片用户才能检修，现存的这种环状管网供水系统经常造成区域停水。环网上众多的分段控制网、交叉点控制阀和用户的枝状联结致使环网的多方向传质和具有两个以上方向地水源的优势发挥受到了抑制，因此供水的可靠性低，不能满足社会生产和生活上的高要求。
“表决型给水管网”的研究和应用一文（《建筑技术通讯给水排水》1986、4）公开了一种三管并联运行的供水管网，其可靠度高，特别适用于供水要求高、供水范围适中的大中型企业。然而对于供水范围面广线长，要求高的现代化城市，尤其是已经采用环网供水系统的城市和大中企业，要实现以双母管供水为主的三管并联运行的表决型供水系统，其投资过于昂贵，占地面积大，因此这种高可靠性的三个元件并联运行的标准系统不适宜于解决环网类非标准系统特殊矛盾。
本发明的目的，是要研究一种不打破现有环网的结构布局，但要完善其功能的供水及系统组接控制方法，使环网中的单独用户用上这种联结方法能免受系统分片停水之忧;供水系统全面用上这种方法，便能消除区域停水之虑，从而使其改变为高可靠环网;除此之外，本发明也适合超过安全规范要求25千克/秒用水量必须具有两个水源的单位使用。
发明者在研究过程中，将可靠性改善因数用于许价分组冗余技术在给水系统上应用的结果，建立了各类给水系统可靠性改善因数的通式为：Qm＝（ (T)/(nt) ）m-1，并将各类系统的Q值计算后列为下表，充分展示了各类给水系统功能上的巨大差异：（表见下页）
当给水系统采用两个或两个以上的元件构成各类分组冗余系统后，给水系统的可靠性改善因数具有飞跃式的进展。
本发明的冗余联结方法就是实现环网系统高可靠性的一种基本方法。
实现本发明目的具体方案是：将环网上任一管段用一对串联阀门（a，a′）冗余为两个管段（A，A′），用户在这对冗余阀门两侧的两个冗余管段上分别接管（B，B′）取水，在双管取、供水时，每根取水管头部可不装阀门（图1-2），或装设一只阀门（图1-1），或在两管取水合并为单管供水时装设一对串联阀门（图1-3），在环网管段的一个冗余处同时接两个用户（1，1′）或两个以上用户（1～n和1′～n′）时，其两相邻用户间的连通管上须采用双阀（C，C′）连接控制，每个用户的取水管头部均须采用双阀（d，d′）连接;环网管段冗余处的两侧均可采用图1-1，1-2，1-3，2-1和图2-2的五种基本联结方法组合成多种高可靠性联结方法（图2-3至图2-17）;上述各种可靠性联结方法中，在用户的每根取水管头部装设计量水表时，其计量水表的进出口均装设阀门控制（图1-1′至图1-3″）。
具体做法是：先去除原环网上所有的控制联结阀门及用户的所有进
水阀门，接着在用户的接管处，将其环网的每个管段采用在每个管段的端部装设一个控制阀门，形成二个串联的冗余阀门的方法而分成两个相对冗余管段，然后再把这两段管线连接起来，构成一个可以开、闭的通道。用户再分别从这两个管段上各接出一条或一条以上用水管线，其用户接出的每条用水管线的出水口是否装设阀门，或设一只阀门，一对冗余阀门，都由用户内部接管用水方式确定，要以具备轮换检修条件为准。这种联结方法的本质特征是在环网管段具有两个以上方向的供水水源特性的基础上，将用户接水的环网管段冗余为两个管段，用户又从两管段上接出两条用水管，从而得到冗余水源。此方法把环网冗余与控制同用户冗余接管配水求得可靠水源结合在一起。当其环网的一个管段如A段损坏或检修时，就关闭阀a′把AB停下来，用另一管段A′B′照常给用户供水，这时环网损坏段A、接在这段管上的用户用水管B及其控制阀门a便可得到检修。反之，使用端A′B′也能得到同样的检修，而用户的供水却不会受到影响。这不仅充分发挥了一般环网的优点，而且克服了其原有的弊端，灵活可靠，功能完善，从而完成了由低可靠性环网向高可靠环网转化的功能更新工作。
下面结合附图进一步阐述本发明。
图一是本发明的基本冗余联结方法。将环网的一个管段用二个串联阀门（aa′）把其冗余为二个管段（AA′）用户在两个管段上接双管（BB′）取水。环网管段上这对冗余阀门具有环网管段冗余，用户双管取水及环网控制，互换检修等多种功能。
其中1-1联结方式是用户直接从环网的两个冗余管段上各接出一条独立使用的水管，为检修控制方便，每条取水管头部各装设一只阀门;1-2的联结方式在于用户接用的水管头部没有装设阀门而由主系统直接控制;1-3的联结方式与1-1，1-2不同之处在于用户同时在两冗余管段取水后合并为单管供水，为使其故障检修时正常供水，在两取水管接头处又都采用双阀冗余联结。
图一表明的是一个环网管段冗余为两个管段，用户从一条取水管冗余为两条取水管，而实现这种冗余联结靠的是一对冗余阀门，所以这种联结方法可叫做“两管夹双阀”冗余联结，图1-1′，1-2′，1-3′和1-3″是分别对应于图1-1，1-2和1-3的装设计量水表的联结方式。因为水表前后不但需要一定的稳流管段，而且还必须要装设阀门。它适于采用本法联结又在其取水头部装设计量的用户。
图二是根据图一的原理，为了经济适用及避免在主供水环网管段上装设过多的阀门，争取在集中用户区分片冗余，由主要环网点冗余将邻近的所有用户带供起来，还可多次重复采用其冗余技术，称其为扩展冗余联结。
其中图2-1是两个双管取水单管供水用户的冗余联结方法;在主环网管段上装设双阀冗余后，两用户1、1′采用共同的双管取水头部，除在头部装设双阀（dd′）外，其共同连通管也采用了双阀（CC′），这种联结方法，无论任何一管段、阀门或用户检修，都不会造成另一用户停水。
图2-2是在1、1′用户的两边各带2′～n′和2～n个用户，n与n′是任意数。其每个用户不仅同主环网管段连接，而且用户之间的用水管互相连接，其每个连接处都分别装设双阀冗余，一般情况下这些用户可在主环网上直接取水，当其主环网段出现事故或检修时就改由另一段环网供水，且各自不互相干扰，
图2-3是在主环网冗余处相对应的另一侧再度采用图2-2的扩展冗余方法，两边各带2°～n°与2″～n″个用户。
图2-4，2-5，2-6的扩展冗余联结是在采用图2-2的联结后，在同一主环网冗余处相对应的另一侧再度分别采用图1-1，1-2，1-3的冗余联结方法。图2-7是图2-2与图2-1的联结方法的组合，图2-8，2-9至图2-17的联结方法是图1-1，1-2，1-3和2-1联结方法之间的相互组合。
图1-1′至1-3″的计量冗余联结也可在上述各种扩展冗余联结中实现。
上述各种冗余联结方法是在单环网上实施冗余技术的可靠性联结方法，与双母管环网供水系统〔图三（1）〕比较，其优点在于单环网的高可靠性联结节资省材，占地少，易于实施，管理费用低。
当然，要进一步改进双母管环网的供水系统，采用冗余联结技术就能使其功能更加完善。如在一个网上采用两管夹双阀的冗余技术，用户在取得双水源后，再从另一个环网上接出第三个水源〔图三（2）〕，或同时在双母管环网上采用两管夹双阀冗余技术，用户可以取得四个水源〔图三（3）〕，这样可得到一种超高可靠性环网冗余系统，是有很高价值的。
综上所述，实现环网给水系统的高可靠性联结的基本方法是两管夹双阀及其扩展冗余联结方法，即把环网的一个管段分成为两个管段，变用户的一条取水管为二条以上冗余取水管，从而使用户的一个水源变成两个以上冗余水源，确保用户在检修、故障时从环网上取得正常的供水水源，它是实现环网系统控制，用户冗余取水的最低功能需要，也是最佳的功能组合，这可在高可靠性环网供水系统的设计以及对现存环网供水系统的改造中得到广泛应用。
附图说明：
图一两管夹双阀冗余联结方法示意图;
图二扩展冗余联结方法示意图;
图三双母管冗余联结示意图;
图四某企业大型环网供水系统示意图;
图五高可靠性环网供水系统示意图。
·阀门 ○计量水表
实施例：
图四是某企业刚建成投产的供水管为d1400mm的大型环状管网的系统图，它是由一个个环形管组合而成的，其控制方法：一是采用在相交的各条管上都装设阀门的交汇点控制，二是在环形管上加阀门的分段控制，而用户则是在环网管段上采用单管接出单阀控制的取水方法。这个系统的缺陷在于：一是所有用户都会遭受环网分段停修的影响，二是要受到环网进口的十字交汇点各控制阀门安全系统停水才能检修的影响，三是当环网中间主供水管的d1000mm管段停运检修时，环网右面的一大片用户只靠相当于原三分之一供水量的d700mm管供水，是满足不了各生产装置的需求的，因而这个系统是难于做到长期连续稳定运行。
图五是采用本发明的“两管夹双阀”及其扩展冗余联结方法重新建立的可靠环网和高可靠环网（包括图中新加d1200mm管线部分）。
这个系统的整体结构布局与原系统基本一样，而不同点在于：①用户接水采用两管夹双阀冗余联结法，如图中的Ⅰ、Ⅱ所示，扩展冗余联结如图中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ都在原环网的取水点上采用了双阀冗余，将原一个环网管段变为两个管段，且采用双管取水，从而得到两个水源，而环网管段上的一对冗余阀门既起冗余取水之效用，又起系统控制之功能，实现了功能与控制的更好组合;②取消了原环网入口的十字节;③在环网中部d800mm与d600mm的两管之间加设了d800mm连通管，为便于操作控制加设了一个冗余用户，如图中虚线所示。以上三项便完全改变了原系统的功能，使其由低可靠环网跃升为可靠环网。在此系统的基础上再加上d1200mm的第三条供水母管，则系统便组成为三个元件並联工作的高可靠环网，从而得到一种完全新型的高级管网。原系统可靠度为0.9871，双管环网系统冗余后的可靠系统的可靠度为0.999833，三管并联环网冗余的高可靠系统的可靠度为1，该系统的可靠性改善因数（Q），原系统为10，可靠系统为3000，高可靠系统则为900万，可见系统功能差别之大。
从已实施的某企业的大型环网系统来看，厂内各种管道布局很紧凑，交叉纵横，要按照标准的分组冗余管网系统、表决型管网系统改造已是不大现实，就是按照一般双环网系统搞也困难重重，且需投资311万元，而如果按照图五的高可靠联结方法，把这个系统改造成为分组冗余的可靠环网则只需要投资40万元，可节资261万元，就是建成比双母管环网更高级的表决型高可靠性环网也只需投资199万元，也比双母管环网节资112万元，且不占地，免去第二次全厂性开挖对厂区的破坏，同时为生产的安全、长周期、高效益，为人民生活的安宁，都创造了条件。由于新系统实行轻修，不会造成系统性和用户间的影响，比起原系统年年停产检修来，该系统减少一次全厂性停水就可以减少损失4000多万元。由此可以看出，本发明的经济效益和社会效益都是很大的。
勘误表
文件名称 页 行 误 正
说明书 1 13 分段控制网 分段控制阀
2 6 用于许价 用于评价
7 15 Ⅵ Ⅴ
8 10 实行轻修 实行轮修