|
Системы водораспределения обширны, легко доступны и, как правило, не
защищены. Хотя вероятность преднамеренного загрязнения питьевой воды
относительно невелика, воздействие такого события с точки зрения
физического, финансового и психологического ущерба может быть значительным.
Поэтому они считаются легкой добычей для террористов (Mays, 2004).
В системах распределения питьевой воды сценарии проникновения основаны на
пространственно-временных концентрациях биологических агентов и их
транспортных механизмах. Степень общей транспортировки будет зависеть от
множества факторов, включая концентрацию загрязняющих веществ;
гидравлические градиенты в распределительных системах; тип потока воды,
который может варьироваться от застойного до ламинарного до турбулентного
потока; и степень перемешивания на распределительных узлах в системе, смотрите больше о проектирование систем водоснабжения.
Для прогнозирования сценариев вторжения используются модели качества воды в
сочетании с гидравлическими моделями для прогнозирования качества воды в
микробах. Существует необходимость в разработке и повышении точности таких
моделей для обеспечения безопасной, надежной и устойчивой инфраструктуры
водоснабжения. Такие модели могут использоваться не только для оценки риска,
но также и для помощи в проектировании муниципальной системы водоснабжения,
например, для решения, где разместить датчики реального времени в системе.
Это важно, потому что неспособность предсказать точное качество воды в
водораспределительных системах может привести к недооценке или чрезмерному
проектированию инфраструктур очистки воды. Это может включать решения,
касающиеся как количества станций мониторинга, так и количества дорогих
датчиков реального времени.
Модели, доступные для коммунальных служб и исследователей, включают EPANET,
который был выпущен Агентством по охране окружающей среды США (Rossman,
2000). EPANET-MSX (Multi-Species eXtension) был недавно добавлен в качестве
дополнения к EPANET, чтобы включить сложные схемы реакций между несколькими
химическими и биологическими веществами как в объемном потоке, так и на
стенке трубы. В настоящее время модели качества воды предполагают: (1)
полное и мгновенное смешивание происходит в различных соединениях труб и
соединениях (т.е. идеальное смешивание), как показано на рисунке 28.3; и (2)
продольное рассеяние пренебрежимо мало вдоль оси трубы (то есть, поток
пробок). В действительности, однако, биологические и химические загрязнители
плохо смешиваются вдоль сталкивающейся границы раздела в перекрестных
соединениях (рис. 28.4). Кроме того, впрыскиваемые загрязняющие вещества
рассеиваются в продольном направлении из-за нелинейного распределения
скоростей по поперечному сечению трубы (рис. 28.5), особенно в ламинарных и
переходных зонах потока в напорных водопроводных трубах (рис. 28.6 и 28.7).
В последние годы были достигнуты значительные технологические успехи для
улучшения этих целесообразных, но потенциально ошибочных предположений
(Romero et al., 2008; Austin et al., 2008; Tzatchkov et al., 2002).
Воздействие этих научных достижений может быть очень значительным для
прогнозного моделирования. В качестве примера, рисунки 28.8 (A), (B) и (C)
иллюстрируют модели потока и смешивания в перекрестном соединении на основе
моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) и экспериментальных методов
визуализации потока.
Дата: 12.03.2019.
|