隔离阀是配水系统的重要组成部分。如果没有它们，修复管道破裂或进行其他维护将需要关闭整个供水系统，或在加压管道上进行一些英勇的工作。

但是需要多少个隔离阀呢?它们并不便宜，而且需要偶尔维护。安装太多的阀门可能会浪费金钱，而太少的阀门会导致系统不可靠，经常中断服务。理想情况下，配电系统中的隔离阀将使关闭隔离到单个城市街区。

在美国，十个州标准(GLUMB, 1992)中给出的“正确”阀门数量为:

“水管须安装足够的阀门，以减少维修时的不便和卫生危害。”在商业区，阀门的间隔不应超过500英尺(152米)，在其他地区，间隔不应超过一个街区或800英尺(244米)。如果系统服务于广泛分散的客户，并且没有未来发展的预期，阀门间距不应超过1英里(1609米)。”

因为阀门之间的间隔标准并不是指定阀门位置的最佳方法，而且经常被忽略，所以我对找出系统中阀门的“最佳”间距和阀门的最佳数量很感兴趣。大约十年前，我根据阀门成本和无法输送的水的价值之间的权衡，写了一个简单的优化方案(Walski, 2011)。

与大多数优化问题一样，我做了很多假设，并使用“典型”值作为输入。基于这些假设和典型值，您需要对下面显示的结果持保留态度。结果是这样的。

采用这种方法，隔离阀的“最佳”间距约为250英尺(80米)。

我想通过观察发达国家现有的水系统如何对阀门进行间隔，并为广泛的系统跟踪阀门和其他系统信息来验证这一结果。结果表如下所示，典型的实践与我建议的间距相当接近。

但正如我前面提到的，基于间距的阀门放置并不是定位阀门的最佳方法。

真正的行动发生在十字路口。如果有四条管道在一个路口交汇，其中有多少管道应该有阀门。这导致了根据是否有N, N-1, N-2…个阀门来分类交叉路口。N阀是最可靠的设计，但N-1阀可以很好地将问题隔离到单个城市街区。较低的阀门密度将使管道破裂的影响在整个系统中蔓延。

配电系统的连杆节点模型是一种很好的水力计算方法。但是，它并没有从关闭的角度捕捉系统的拓扑结构。关闭一个分发系统的一部分并不意味着关闭一个链接(尽管有时情况并不太糟)。在管道连接处没有隔离阀这种东西。

隔离阀沿管道安装。从分布模型中删除管道链接与关闭是不同的。为了充分地表示关闭，有必要考虑由一堆由阀门连接的配电系统“段”组成的配电系统。我将分段定义为配电系统中可以通过阀门隔离的最小部分(Walski, 1993)。

虽然GIS或水力模型中的管网可能看起来像这样，用不同的颜色显示分段，但显示分段可以提供更多信息。

分段-阀门视图(下图)将分段显示为圆，阀门显示为链接。

大多数工程师都不熟悉分段-阀门拓扑结构，因此在OpenFlows WaterGEMS中，我们使用颜色编码来表示如下所示的分段。在本例中，图中右侧的泵站在链接节点模型中似乎由三条管道提供。然而，由于P-24末端没有阀门，绿色箭头处的中断将关闭洋红色部分，并切断所有流向泵站的流量。

一旦分段被自动识别，OpenFlows WaterGEMS中的临界分析可以模拟单独关闭每个分段，并确定必须关闭的阀门数量以隔离一个分段，远离水的客户数量以及供水不足。这使得工程师或操作人员能够确定在哪些位置安装额外的阀门，从而极大地减少关井的不利影响。

下图显示了每个细分市场中将会缺水的每个客户。

在后续的论文中，我们能够自动生成带有分段编号和每个分段质心的分段阀图。在该图中，该段是按脆弱性进行颜色编码的(Abdel-Motaleb和Walski, 2021)，其中图段15是早期图中的洋红色段。15号的下游每段都越来越脆弱。

在OpenFlows WaterGEMS中使用分配系统段和关键分析，使用户能够对阀门数量和位置做出更明智的决定。

Abdel-Motaleb, N.和Walski, T, 2021，“评估分段和阀门的重要性和脆弱性。”Jwrpm, 147(5)， 04021020。

GLUMB(五大湖和密西西比河上游国家公共卫生与环境管理委员会)(1992年)，“水工程建议标准”，纽约州奥尔巴尼。

Walski, t.m.， 1993，“配水阀拓扑结构”，可靠性工程与系统
《安全》第42卷第1期，第21页。

瓦尔斯基，T.， 2011，“水分配中需要多少个隔离阀
系统?， CCWI会议，埃克塞特，英国。

如果你想查看过去的博客，请访问//www.omd-dvd.com/tag/water-and-wastewater．如果你如果你想联系我(汤姆)，你可以发电子邮件tom.walski@bentley.com．

想从我们的常驻水和废水专家那里了解更多吗?今天加入Tom Walski博士通讯!