本发明属于饮用水处理中的管网安全输配领域，涉及一种供水管网水质发生变化原因的判断方法，特别涉及一种供水管网水源切换区域水质变化原因的判断方法，保障供水管网水质稳定性和用水安全性。
背景技术：
随着社会和经济的发展，人们对于水资源特别是饮用水资源的需求日益增加。长距离跨流域调水是解决城市水资源短缺的重要方式之一。然而，不同水源切换时，存在供水管网水质恶化的风险，原因可能是水力条件改变导致的管道内沉积物被带入水中，也可能是管网内壁以铁为主物质的释放。水力条件改变导致的供水管网水质恶化，仅是不溶于水的颗粒物在水流扰动下再次悬浮的纯物理过程，持续时间较短；而管网内壁以铁为主物质的释放导致的供水管网水质恶化，则是管道内壁已存在管垢与输送水的平衡则被打破，导致管道内铁释放量增加，引起水体中色度、浊度增加，从而形成“黄水”，同时管垢内释放出的二价铁会加速消毒剂的耗尽、降低消毒剂的消毒效果，是复杂的物理化学过程，持续时间相对较长。因此，上述两种情况导致的管网水质恶化，产生原因、持续的时间有很大差别，采取的解决方案也完全不同。不溶于水的颗粒物在水流扰动下再次悬浮导致的水质恶化，通过大量清水冲洗管道，可快速解决；而管网内壁中以铁为主物质的释放，导致的供水管网水质恶化，则需将切换前后水源按计算结果勾兑，逐步提高新水源比例，提高管道适应性的方法解决。例如专利号为zl201610634776.8的中国发明专利“一种水源切换条件下保障管网水质稳定性的方法”，测定两种水源的水质腐蚀性判定指标，并进行比较；若新水源与原通水的水质腐蚀性判定指标之差≤-0.08，则直接切换新水源供水；若新水源与原通水的水质腐蚀性判定指标之差>-0.08，则新水源与原通水按照新水源加入比例逐步提高的方式进行混合，为管网供水，直至全部切换为新水源。目前，供水管网水源切换区域的发生“黄水”现象时，通常是先直接采用大量清水冲洗管道，如不能使管网水质达标，则需进行管道内喷涂或更换新的供水管道。如分析原因则需将水源切换区域管道挖出，采集管道内管垢，再根据管垢物相组成的分析结果，确定发生水质恶化的原因。开挖现役供水管道并截断取管垢进行分析判断，在实际应用中受现场施工条件、管壁内腐蚀层取样困难、管垢组成复杂且影响因素多的限制，实际工作中快速实现的难度较大，并且容易对该供水管网造成再次破坏，导致水质的进一步恶化。因此，在水源切换初期，“黄水”发生风险高的区域，供水管网出现浊度升高的情况时，快速判断水源切换区域供水管网水质变化原因，提出解决方案，对保障水质安全有重要意义。技术实现要素：本发明的目的是针对现有供水管网内水质发生变化原因的判断方法存在的技术缺陷，本发明提供一种供水管网水源切换区域水质变化原因的判断方法，本发明方法原位测定水源切换区域水质变化管段用水高峰期、夜间停滞期水样的水质参数，根据水质参数的比值确定水质变化的原因，不需要截断并挖出水质变化管段，分析供水管网内部的管垢，方法简便易行，快速且实用性强，能够快速解决“黄水”问题，保障用水安全。为实现本发明的目的，本发明提供一种供水管网水源切换区域水质变化原因的判断方法，包括分别测定水源切换区域水质变化管段用水高峰期、夜间停滞期水样的水质参数，并计算水质参数比值。其中，在水源切换区域水质变化管段的相同取水位置分别于用水高峰期、夜间停滞期取水样，用于测定水质参数。特别是，所述水质参数为水样中的余氯、浊度、总铁和溶解性铁。特别是，所述水质参数比值选择为余氯比值、浊度比值和总铁比值。其中，所述用水高峰期为17:00-19:00，优选为18:00时；夜间停滞期为04:00-06:00，优选为05:00时。特别是，所述余氯比值、浊度比值和总铁比值按照如下公式计算：余氯比值＝余氯夜间停滞期/余氯用水高峰期浊度比值＝浊度夜间停滞期/浊度用水高峰期总铁比值＝总铁夜间停滞期/总铁用水高峰期。特别是，还包括水源切换区域水质变化管段用水高峰期、用水高峰期12h水样的溶解性铁浓度，并计算水样溶解性铁的变化比值。其中，所述溶解性铁的变化比值按照如下公式计算：溶解性铁变化比值＝溶解性铁用水高峰期12h/溶解性铁用水高峰期。特别是，所述水源切换区域水质变化管段用水高峰期12h水样的溶解性铁浓度为：水源切换区域水质变化管段用水高峰期水样静置12h后的溶解性铁浓度。尤其是，所述水源切换区域水质变化管段用水高峰期12h水样的溶解性铁浓度为水源切换区域水质变化管段用水高峰期水样室温静置12h后的溶解性铁浓度。特别是，所述室温为15-30℃。尤其是，所述水质参数余氯(mg/l)、浊度(ntu)、总铁(mg/l)、溶解性铁(mg/l)分别按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的相应方法进行测定。特别是，所述余氯(mg/l)按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的n,n-二乙基-1,4-苯二胺光度法进行测定；所述浊度(ntu)按照《水和废水监测分析方法(第4版)》便携式浊度计法进行测定；所述总铁(mg/l)按照《水和废水监测分析方法(第4版)》采用邻菲啰啉分光光度法进行测定；溶解性铁(mg/l)为水样采用0.45μm滤膜过滤后按照《水和废水监测分析方法(第4版)》采用邻菲啰啉分光光度法进行测定。尤其是，所述溶解性铁采用多参数水质分析仪测定之前，水样采用0.45μm滤膜过滤。其中，若0.7≤余氯比值≤1.3，浊度比值≤0.5，总铁比值≤0.5，0.7≤溶解性铁变化比值≤1.3，则判断供水管网水质变化原因是：水力条件改变导致管道内沉积物被带入水中，需采用大水量冲洗管网，恢复供水管网水质。特别是，若余氯比值≤0.5，浊度比值≥1，总铁比值≥1，溶解性铁变化比值<0.7，则判断供水管网水质变化原因是：管道内铁离子的溶解、氧化、水解、沉淀过程，导致管网水质恶化，采用逐步提高新水源比例的配水方法，提高管道适应性，恢复供水管网水质。与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明的方法能在水源切换初期，快速、准确地判断水源切换区域供水管网水质变化原因；2、本发明方法仅需测定四项水质参数(余氯、浊度、总铁和溶解性铁)，不需要将水源切换区域管道挖出，分析管垢成分，方便易行，简单快速，实用性强；3、本发明方法原位测定水源切换区域水质变化管道水样的水质，对供水管道无任何损伤，对管道内现有物理、化学和微生物系统的影响小，不会加剧水质恶化，提高解决水质变化的效率，确保管网输送水的稳定性，保障供水安全。4、本发明针对水源切换初期，供水管网水质出现问题后，分析管网内水质发生变化的原因，快速提出解决方案，缩短“黄水”发生时间，迅速解决水质问题。5、本发明方法的判断结果能在水源切换初期，快速指导管网冲洗和配水方案的制定，保证管网水质。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。实施例1以某地下水供水区域为例，经调整阀门开关设置，切换为另一以地表水为水源的水厂供水，出现浊度(ntu)和总铁(mg/l)升高且有超标趋势为例。1、测定用水高峰期水质1-1、于用水高峰期18:00时(居民用水高峰期通常为17:00-19:00时)在水质变化管段的楼前管a和用户b处分别取水样a1和b1；1-2、按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法，测定水样a1和b1的水质参数，测定结果如表1：表1水源切换区域水质变化管段用水高峰期水质参数水质参数水样a1水样b1余氯用水高峰期(mg/l)0.690.45浊度用水高峰期(ntu)0.824.01总铁用水高峰期(mg/l)0.120.31溶解性铁用水高峰期(mg/l)0.080.17溶解性铁用水高峰期12h(mg/l)0.090.20其中，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的n,n-二乙基-1,4-苯二胺光度法进行测定余氯(mg/l)；按照《水和废水监测分析方法(第4版)》便携式浊度计(hach2100pturbidimeter)测定浊度；按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的邻菲啰啉分光光度法，采用多参数水质分析仪(hach，drel2800)测定总铁；水样采用0.45μm滤膜过滤后，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的邻菲啰啉分光光度法，采用多参数水质分析仪(hach，drel2800)测定溶解性铁；其中《水和废水监测分析方法(第4版)》为国家环境保护总局《水和废水监测分析方法(第4版)》编委会，魏复盛主编，中国环境科学出版社出版，书籍isbn为7-80163-400-4。2、测定用水高峰期水样静置12h后的溶解性铁浓度(即溶解性铁用水高峰期12h)将步骤1于用水高峰期18:00时在水质变化管段的楼前管a和用户b处所采取的水样(a1和b1)在室温(15-30℃)下静置12h，然后摇匀再测定水样的溶解性铁浓度，测定结果如表1。3、测定夜间停滞期水质3-1、于夜间停滞期05:00时(居民用水夜间停滞期通常为04:00-06:00时)在水质变化管段的楼前管a和用户b处分别取水样a2和b2，其中，夜间停滞期取水样的管段与用水高峰期取水样的管段相同；3-2、按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法，测定水样a2和b2的水质参数，测定结果如表2：表2水源切换区域水质变化管段夜间停滞期水质参数水质参数水样a2水样b2余氯夜间停滞期(mg/l)0.590.50浊度夜间停滞期(ntu)0.340.88总铁夜间停滞期(mg/l)0.050.134、计算余氯、浊度和总铁用水高峰期和夜间停滞期的比值余氯比值＝余氯夜间停滞期/余氯用水高峰期浊度比值＝浊度夜间停滞期/浊度用水高峰期总铁比值＝总铁夜间停滞期/总铁用水高峰期a处：余氯比值＝0.86；浊度比值＝0.41；总铁比值＝0.42；b处：余氯比值＝1.11；浊度比值＝0.22；总铁比值＝0.42。5、计算溶解性铁变化比值(溶解性铁变化比值)溶解性铁变化比值＝溶解性铁用水高峰期12h/溶解性铁用水高峰期a处：溶解性铁变化比值＝1.12；b处：溶解性铁变化比值＝1.18。根据计算结果可知：a处、b处余氯比值大于0.7，且小于1.3；浊度比值≤0.5；总铁比值≤0.5；溶解性铁变化比值大于0.7，且小于1.3。表明该供水管网水质在夜间停滞期，管道内水流动缓慢或近停滞状态下，管道内基本无二价铁离子溶出，未快速消耗水中的余氯，余氯浓度与用水高峰期相近；在管道内水流动缓慢或近停滞状态下，在用水高峰期水流扰动下，悬浮于水中不溶于水的颗粒物逐步沉淀，故夜间停滞期的浊度、总铁均显著低于用水高峰期；因上述过程仅为纯物理沉淀过程，基本没有管道内铁离子的溶出，水中溶解性铁浓度低且维持平衡，用水高峰期水样室温静置12h前后，溶解性铁浓度变化较小。综上所述，水源切换后，管道内水质变化是因水力条件改变导致的管道内沉积物被带入水中，需用大水量进行管网冲洗，即可恢复水质，保证供水安全。对于上述水源切换区域供水管网水质变化管段，关闭相应阀门以隔离出现水质问题的系列管段，按从供水起点到管网末梢、从大口径管到小口径管、从清洁管段到污浊管段的原则逐步开启消防栓，去除沉淀物、生物膜和疏松附着在管壁的垢层，在冲洗的流出水浊度<1ntu和总铁<0.3mg/l后停止冲洗。冲洗管网完成后，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法测定管网末梢或用户龙头出水的浊度<1ntu和总铁<0.3mg/l，水质达到《生活饮用水卫生标准(gb5749-2006)》，居民用水安全。实施例2以某自备井供水小区为例，经调整阀门开关设置，切换为另一以地表水为水源的水厂供水，出现浊度(ntu)和总铁(mg/l)升高且有超标趋势为例。1、测定用水高峰期水质1-1、于用水高峰期18:00时(居民用水高峰期通常为17:00-19:00时)在水质变化管段的楼前管c和用户d处分别取水样c1和d1；1-2、按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法，测定水样c1和d1的水质参数，测定结果如表3：表3水源切换区域水质变化管段用水高峰期水质参数水质参数水样c1水样d1余氯用水高峰期(mg/l)0.350.23浊度用水高峰期(ntu)0.460.34总铁用水高峰期(mg/l)0.220.65溶解性铁用水高峰期(mg/l)0.170.46溶解性铁用水高峰期12h(mg/l)0.080.15其中，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的n,n-二乙基-1,4-苯二胺光度法进行测定余氯(mg/l)；按照《水和废水监测分析方法(第4版)》便携式浊度计(hach2100pturbidimeter)测定浊度；按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的邻菲啰啉分光光度法采用多参数水质分析仪(hach，drel2800)测定总铁；水样采用0.45μm滤膜过滤后，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中的邻菲啰啉分光光度法，采用多参数水质分析仪(hach，drel2800)测定溶解性铁；其中《水和废水监测分析方法(第4版)》为国家环境保护总局《水和废水监测分析方法(第4版)》编委会，魏复盛主编，中国环境科学出版社出版，书籍isbn为7-80163-400-4。2、测定用水高峰期水样室温静置12h后的溶解性铁浓度(即溶解性铁用水高峰期12h)将步骤1于用水高峰期18:00时在水质变化管段的楼前管c和用户d处所采取的水样(c1和d1)在室温(15-30℃)下静置12h，然后再摇匀测定水样的溶解性铁浓度，测定结果如表3。3、测定夜间停滞期水质3-1、于夜间停滞期05:00时(居民用水夜间停滞期通常为04:00-06:00时)在水质变化管段的楼前管c和用户d处分别取水样c2和d2，其中，夜间停滞期取水样的管段与用水高峰期取水样的管段相同；3-2、按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法，测定水样c2和d2的水质参数，测定结果如表4：表4水源切换区域水质变化管段夜间停滞期水质参数水质参数水样c2水样d2余氯夜间停滞期(mg/l)0.160.05浊度夜间停滞期(ntu)0.753.09总铁夜间停滞期(mg/l)0.360.824、计算余氯、浊度和总铁用水高峰期和夜间停滞期的比值余氯比值＝余氯夜间停滞期/余氯用水高峰期浊度比值＝浊度夜间停滞期/浊度用水高峰期总铁比值＝总铁夜间停滞期/总铁用水高峰期c处：余氯比值＝0.46；浊度比值＝1.63；总铁比值＝1.64；d处：余氯比值＝0.22；浊度比值＝9.09；总铁比值＝1.26。5、计算溶解性铁变化比值(溶解性铁变化比值)溶解性铁变化比值＝溶解性铁用水高峰期12h/溶解性铁用水高峰期c处：溶解性铁变化比值＝0.47；d处：溶解性铁变化比值＝0.33。根据计算结果可知：余氯比值≤0.5，浊度比值≥1，总铁比值≥1，溶解性铁变化比值<0.7。表明该供水管网水质在夜间停滞期，管道内水流动缓慢或近停滞状态下，管道内有大量二价铁离子溶出，快速消耗水中的余氯，余氯浓度显著低于用水高峰期；在管道内水流动缓慢或近停滞状态下，管道内铁离子持续溶出、氧化、水解、沉淀，故夜间停滞期的浊度和总铁均显著高于用水高峰期；因用水高峰期管道内铁离子持续溶出，增高了水中溶解性铁浓度，且打破了铁离子的溶解平衡，样品放置12h后，溶解性铁离子的浓度会因水解沉淀而降低。综上所述，上述情况涉及铁离子的溶解、氧化、水解、沉淀过程，导致的管网水质恶化，需采用逐步提高新水源比例的配水方法，提高管道适应性。水源调配参照专利号为zl201610634776.8的中国发明专利“一种水源切换时保障供水管网水质稳定性的方法”公开的方法进行调配：首先：测定两种水源(自备井井水、地表水)的水质腐蚀性判定指标(wqcr)，即分别测定新水源(地表水)、原通水(自备井井水)的水质参数：氯离子(mg/l)、硫酸盐(mg/l)、硝酸盐(以n计,mg/l)、总碱度(以caco3计,mg/l)和总硬度(以caco3计,mg/l)，以及测定原通水的溶解氧(mg/l)和余氯(mg/l)；并将水质参数进行单位换算，换算成以mol/l计；将单位换算后的水质参数代入公式(ⅰ)中，按照公式(ⅰ)分别计算新水源、原通水的水质腐蚀性判定指标：式(ⅰ)中：[氯离子]为新水源、原通水的氯离子浓度，mol/l；[硫酸盐]为新水源、原通水的硫酸盐浓度，mol/l；[硝酸盐]为新水源、原通水的硝酸盐浓度，mol/l；[碱度]为新水源、原通水的总碱度，mol/l；[硬度]为新水源、原通水的总硬度，mol/l；[溶解氧]为原通水的溶解氧浓度，mol/l；[余氯]为原通水的余氯浓度，mol/l；接着：计算两种水源的水质腐蚀性判定指标之差(δwqcr)，并进行比较；若新水源(地表水)与原通水(自备井井水)的水质腐蚀性判定指标之差≤-0.08，则直接切换新水源供水；若新水源与原通水的水质腐蚀性判定指标之差>-0.08，则新水源与原通水按照新水源加入比例逐步提高的方式进行混合，为管网供水，直至全部切换为新水源。自备井井水水源和新的地表水源经调配混合供水后，按照《水和废水监测分析方法(第4版)》中相应水质参数的测定方法测定管网末梢或用户龙头出水的浊度<1ntu和总铁<0.3mg/l，水质达到《生活饮用水卫生标准(gb5749-2006)》，居民用水安全。当前第1页12