城市供水方案的應用分析

陳杰

摘 要 結合工程實例，從能耗、運行可靠性及投資等角度分析比較，選擇合理、切合實際的供水方案。

關鍵詞 能耗；高位水池；管徑；可靠性

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0092-02

隨著城市突飛猛進快速發展，城市供水緊張與降低供水能耗，節約投資的同時節約運行成本，成為管理層、設計人員以及用戶深刻關注的問題。我們不但要合理開發能源、利用能源的同時還要合理利用掌握的有限能力分配能源。本文結合花溪小孟工業園區供水工程實例，從節約投資、降低能耗同時穩定安全運行角度分析水庫供水。

1 背景與規劃

1.1 工程背景

隨著貴陽市城市發展，城鎮居民用水需求量日益增加，貴陽市總體供水規模日需加大。根據預測，近期重點實施區最高日用水量5.33萬m3/日，日變化系數1.2，平均日用水量4.44萬m3/日。

基于本文分析依托小孟生態工業園區供水工程案例，以下介紹圍繞園區相關規劃、建設展開描述。

1.2 供水規劃

按照珠江水系開發利用的總體規劃，在珠江水系上主要開發利用馬林泉水、老榜河和趙司河，分別新建紅巖水庫、老榜河水庫和栗木水庫。

1.3 擬建水廠

孟關新建孟關水廠向小孟生態工業園區、小河片區及花溪片區供水，孟關水廠規劃總規模15萬m3/日，根據水源建設時序，水廠分三期建成，一期隨著老榜河、栗木水庫建設同步新建孟關水廠一期，供水規模2.5萬m3/日，二期隨著黔中水利樞紐建設同步建設7.5萬m3/日供水規模，三期隨著紅巖水庫建設同步建設三期5萬m3/日供水規模，工程為多水源，聯合調度供水，孟關水廠規劃擬建在孟關集鎮的東南部，南環線東側，占地面積7公頃，場地標高1140 m。

2 工程概況

本工程水源為新建水庫—水場堡水庫，水庫位于花溪區黔陶鄉的蓋打坡附近，所處流域為老榜河，為珠江流域漣江左岸的一級支流，距黔陶鄉2.8 km，推薦壩址地理坐標為東經106°44'19"，北緯26°21'44"左右。主要任務是工業供水和農業灌溉，主要為貴陽市南部片區小孟工業園等供水，滿足城鎮建設發展需要，灌溉范圍為青巖鎮、黔陶鄉1100畝農田。水場堡水庫正常蓄水位1082.00 m，死水位1063.00 m，水庫總庫容為1225萬m3，死庫容29.9萬m3，年供水量1390.70萬m3，其中P=95%毛供水量為1333.70萬m3/a，P=80%灌溉用水量57萬m3/a。

3 方案比選

3.1 供水方案比選

1）高位水池方案。壩體取水，通過閘閥室后經φ800吸水管，至大壩下游約142 m河道右岸泵房，泵房地面高程為1061.12 m，壓力管管徑為φ800長1 km，輸水管從取水泵房引出后，沿地表順地形布置，經楊黃大地到達炸藥廠后山高位水池，高位水池，池底高程1154.85 m，出水口高程為1156.13 m，水面高程1159.14 m。基礎置于開挖后的強風化基巖上，從高位水池出來后，管道一路下行，從南至北先后經黑石頭林場、黃泥關、營盤山、上板橋到達規劃孟關水廠，輸水管為φ700夾砂玻璃管，管線總長6.64 km。

2）水庫直接取水方案。壩體取水，通過閘閥室后由管道泵直接抽水至水廠，管道管徑φ700長7.78 km，沿地表順地形布置，經楊黃大地到達炸藥廠后沿線布置。從南至北先后經黑石頭林場、黃泥關、營盤山、上板橋到達規劃孟關水廠。

兩個方案管線布置基本相同，詳見表1。

綜上所述，受地形條件限制，高位水池方案從保證率、供水地形、安全性和經濟比較均優于不設水池方案。

3.2 管徑方案比選

1）輸水管材的選擇。鋼管：具有很高的強度和不透水性，可以承受較高的內壓和外壓，管件加工方便，使用性強，敷設較不方便，適應性強，管子剛度較大，不易變形，特別適用于地形復雜的地段，采用鋼管較方便且管理維護方便，一次防腐后使用年限較長。但管子造價較高，重量較大，不易搬運；其接口形式比較靈活，可法蘭及焊接連接。

玻璃鋼夾砂管：耐腐蝕性優，可根據輸送介質選擇不同的耐腐蝕管道。機械強度大，管道內壁光滑，相同流量下，管徑可予縮小，溫度適應性強，重量輕，壽命長，質輕，運 輸便利，施工費用低，無須維修，使用壽命長。保持水質，無毒，輸送飲水用水，能保持長期水質衛生，適用于埋管和較大管徑。硬度較鋼管低，對回填料及施工質量要求高。目前大口徑玻璃鋼管常用的工作壓力在1.6 MPa以下。

2）管徑的確定。工程選用夾砂玻璃鋼管管材，按PE管計算水損，根據《村鎮供水工程技術規范》（SL310-2004）6.0.12計算水頭損失，局部水頭損失按沿程水頭損失8%計算。

單位管長水頭損失i（m/m）

式中：Q—管段流量，m?/s；

d—管道內徑，m。

抽水裝置所需電能Э（kW·h）

式中：H—水泵揚程（m）；

W—抽水裝置在工作時間內抽送水的體積（m?）；

ηH·Y—泵電動機、動力變壓器、電纜、動力機與泵之間傳動裝置的效率之積。

從經濟角度，DN700管徑較DN600高出18.5萬元，投資效益不足兩年可收回。DN800較DN700高出46.58萬元，投資效益需3年多收回；水力分析角度，DN700管徑流速較為適中，每公里水頭損失較為適中；管道和能耗角度，DN700管徑較上下兩種管徑差值較小，因此，方案選定DN700管徑。

4 結論

通過上述分析，工程降低一次性投入成本，降低運行能耗，穩定安全運行，不僅僅要從工程實際條件出發，緊緊圍繞工程布局如高位水池的選址以及結合供水對象進行輸水管的布置和選型。其重點主要表現為以下幾點。

1）工程為多水源多水廠聯合調度，大大增加了工程的可靠性，使得原本為提高保證率應該為雙管供水調整為單管供水，同時也降低了本工程的總投資及能耗。

2）水廠設有清水池調節供水，使得本工程高位水池負擔降低，主要從穩定水壓減少水錘角度，僅僅設計了500 m3容積，同樣也降低了工程總投資。

3）輸水管的選址，避免了管路敷設長度增加、構筑物增加造成浪費。管型的對比，降低了管路能耗，綜合一次性投資和運行成本比較，選擇合理、經濟的運行方案。

參考文獻

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