典型小城鎮給水系統設計的探討

夏偉偉 王建強 杜 軒

(1.北京城建設計研究總院，北京 100037;2.北京中電凱爾設施管理有限公司，北京 100000)

0 引言

小城鎮供水是小城鎮經濟和社會可持續發展的重要組成部分。隨著中國小城鎮建設進度的加快，小城鎮供水工程建設已取得較快發展，但發展不平衡，供水工程設施整體水平不高。

小城鎮供水系統存在水源污染嚴重;供水設施落后、供水水質難以保障;供水管網不成系統，管網老化，管網漏失率高;供水規模偏小、運行成本偏高等主要問題[1]。

1 夏各莊鎮概況

夏各莊鎮中心區總用地面積約341.33 hm2，控制居住人口約2.88萬人，總建筑面積約303.26萬m2，以居住和公建為主。夏各莊鎮中心區規劃定位為:營造生態型特色城鎮;建設綜合性旅游服務基地。

平谷區夏各莊鎮北側有一座地下水廠，承擔夏各莊鎮中心區部分地區及周邊部分農村的供水任務;還有一部分用戶及周邊農村采用打自備井取水的方式解決供水問題。現狀自備井供水在水質與水量兩方面得不到有效保障。現狀給水管道布置較為分散，不成系統，大部分用戶無法使用集中自來水供水，且給水管道管徑小、老化，供水安全性差。

2 給水系統分類

給水系統是指將原水經加工處理后按需要把制成水供到各用戶的一系列工程的組合[2]。給水系統一般為生活、生產、消防三者合一的系統，應用較廣的給水系統類型有以下幾類:1)統一給水系統。2)分質給水系統。3)分壓給水系統。4)分區給水系統。5)區域給水系統。

3 夏各莊鎮給水系統設計

水源的選擇:規劃將王都莊水源地作為夏各莊鎮自來水廠水源，該水源地保護較好，未被污染，水源可靠。

地形條件:夏各莊鎮中心區區域內北部地勢較低，南部地勢較高，最高點和最低點高差達58 m，局部土地平整后高差也將達到40 m～50 m。

夏各莊鎮中心區給水系統由水源取水井群、水源輸水管道、自來水廠、輸配水管網、調節及增壓構筑物組成。根據該地區總體規劃、水源和地勢條件，本設計提出以下三個設計方案進行比選。

3.1 統一給水系統

方案一統一給水系統，整個夏各莊鎮中心區均由夏各莊自來水廠直接供水。給水系統中不增設中途加壓泵站，不考慮設置調蓄構筑物。

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方案一系統較為簡單，基建投資較低，但是由于自來水廠處于地勢低區，要向南部地勢高區用戶直接供水，二級泵站所需揚程較高，因而導致系統運行費用和維護費用的大大增加。其次，地勢低區管網長期處于高壓狀態，增加爆管風險，縮短了管道使用壽命，還會增大輸配水管道的漏失率。再次，居住區給水引入管均須設置減壓閥，造成極大的能量浪費。

3.2 分區給水系統+中途加壓泵站

考慮夏各莊鎮中心區地形變化較大，方案二將夏各莊鎮分為兩個供水分區，其中低壓區由水廠直接供水，高壓區由中途加壓泵站供給。

通過管網平差計算確定低區二級泵站水泵揚程為58 m，中途泵站水泵揚程為33 m。

由圖1，圖2可知，方案二降低了自來水廠出廠壓力，供水低區節點壓力適中，圖2陰影部分為方案二較方案一節省的能耗。

圖1 方案二水壓關系示意圖（一）

圖2 方案二水壓關系示意圖（二）

3.3 分區給水系統+高低區泵站合建

方案三將夏各莊鎮中心區分為高壓、低壓兩個供水分區。其中低區由水廠直接供水;高區供水分為兩種工況，即用水高峰時段由加壓泵和高位水池同時供水，低峰時段由加壓泵向用戶供水，同時對高位水池進行補水。其中加壓泵設在自來水廠內，與低區配水泵站合建，統一設置、集中管理、系統簡化、供水安全程度高，并且相應節約一部分投資和運行費用，見圖3，圖4。

圖3 方案三給水系統圖

圖4 方案三水壓關系示意圖

通過管網平差計算確定低區水泵揚程為58 m，高區送水泵揚程為91 m。

3.4 方案比選

3.4.1 方案技術比選

對三種方案進行技術比選，見表1。

表1 夏各莊鎮中心區給水系統設計方案比較表

如前所述，方案一忽略了夏各莊鎮的地形特點，增加運行維護費用，造成大量能量浪費，缺點明顯。方案二、三結合了夏各莊鎮中心區具體情況，因地制宜，均適用于夏各莊鎮中心區。從供水安全性考慮，首先排除方案一，后續經濟比較著重對后兩個方案進行比選。

3.4.2 水泵配置情況對比

方案二二級泵房、中途加壓泵站，方案三二級泵房水泵配置情況詳見表2。

3.4.3 方案經濟指標比較

技術比較之后，通過兩種方案投資和運行費用的比較，確定更為經濟、更為適用于本工程的工藝方案作為本工程的推薦工藝進行設計。表3為經濟指標比較表。

表2 水泵配置情況對比表

表3 方案經濟指標比較表

3.4.4 方案比較結論

由技術比選來看，三個方案均可實現本工程的建設目的，但方案一供水安全性低，能耗較大，不推薦采用。

由經濟比選來看，方案三基建投資較為節省，若方案二將中途加壓泵站征地拆遷費用計算在內，兩者差距會更大。運行費用方面方案三也較方案二節省。

綜合技術和經濟比選結果，出于項目實施的可行性、可靠性、經濟性等綜合因素考慮，將方案三確定為夏各莊鎮給水系統設計方案。

4 結語

對于進行水量變化大、地形復雜的小城鎮給水系統設計時，必須進行多個方案比較分析之后確定最適宜的方案。

夏各莊鎮中心區給水系統工程特點:1)給水工程規模較小。2)供水以生活用水為主，鄉鎮工業用水比例逐漸上升，近期供水變化系數較大。3)給水工程建設因地制宜，利用夏各莊鎮中心區地形變化較大，在南部設置高位水池，提高供水安全性。

目前我國小城鎮給水系統簡單，供水設施比較落后，為了滿足城鎮發展，需新建給水設施或升級改造現有給水設施，如遇與夏各莊鎮中心區相似案例，本工程給水系統設計可供參考。

[1] 蔣紹階，左智敏.小城鎮供水系統存在的問題及對策[J].重慶大學學報，2005(3):114-117.

[2] 熊 潤.市政給排水設計中輸水方式的選擇及管網分區方案的確定[J].理論研究，2011(5):207.

[3] 李淑梅.淺析給水管網工程設計[J].科技傳播，2011(6):26-27.

[4] 上海市政工程設計研究院.給水排水設計手冊(第3冊)——城鎮給水[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社，2012.