淺談城市供水管網(wǎng)的專項規(guī)劃方法

文/陳妍清 中機國際工程設計研究院華東分院 江蘇南京 210023

淺談城市供水管網(wǎng)的專項規(guī)劃方法

文/陳妍清 中機國際工程設計研究院華東分院 江蘇南京 210023

本文重點分析高差大區(qū)域城市供水管網(wǎng)專項規(guī)劃的方法與要點，對高差大地區(qū)的城市供水管網(wǎng)主要特點、規(guī)劃中的主要問題進行闡述，并結(jié)合某工程實例，分析了城市供水管網(wǎng)分區(qū)規(guī)劃的方案，望能夠解決因高差大對供水管網(wǎng)規(guī)劃、運行所帶來的問題。

供水管網(wǎng)；規(guī)劃；高差；負壓

高差大的地區(qū)城市供水管網(wǎng)在專項規(guī)劃方案中存在一定的特殊性，這些區(qū)域的局部地勢變化比較大，供水覆蓋區(qū)與水源地高程的距離差有時達到數(shù)十米甚至百米；這種區(qū)域性的地勢特點給供水管網(wǎng)的規(guī)劃布置與運行帶來了很大的問題。

1 高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)主要特點

第一，水源地地勢普遍高于供水區(qū)地勢，合理的專項規(guī)劃能夠滿足對供水管網(wǎng)重力供水的要求。通過對重力供水水源的應用，有助于降低相應區(qū)域的制水成本，提高利用率；

第二，城市供水管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)地形起伏波動較大，市區(qū)內(nèi)各個部分、市區(qū)與水源地之間的地形高差較大，需通過采取分區(qū)供水規(guī)劃的方式確保供水的穩(wěn)定與可靠。因此，在專項規(guī)劃中對供水系統(tǒng)管線的布置以及對調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)的要求較高；

第三，由于此類城市多依地形而建，因此市區(qū)在地形分布上并不集中，用地功能的區(qū)劃關(guān)系不明顯，城鎮(zhèn)地區(qū)比較分散。從供水管網(wǎng)運行的角度上說，管網(wǎng)難以延伸成環(huán)，供水過程中缺乏整體性的特點；

第四，此類城市地區(qū)的發(fā)展存在非常大的不確定性，供水管網(wǎng)的規(guī)劃必須充分結(jié)合城市地區(qū)的總體規(guī)劃方案，體現(xiàn)對近期、遠期發(fā)展的協(xié)調(diào)性要求。

2 高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)規(guī)劃問題

基于以上城市供水管網(wǎng)的特點，給城市供水管網(wǎng)的規(guī)劃設計以及運行維護均帶來了非常多的困難與阻礙，主要存在以下幾個方面的問題：（1）此類城市地區(qū)的水源地多在地勢較高的位置，與供水區(qū)域之間的距離較長，隨之產(chǎn)生遠距離、高壓力輸水問題；（2）由于本區(qū)域范圍內(nèi)供水管網(wǎng)各個部分的地面高差存在非常大的差距，故在整個供水系統(tǒng)實際運行的過程當中容易出現(xiàn)低壓管網(wǎng)壓力過高的問題，誘發(fā)管件損壞或爆管等質(zhì)量問題；（3）因為此區(qū)域地形高差比較大的原因，導致了供水管網(wǎng)各管段的壓差也比較大，各個管段的服務壓力和水量則難以維持在合理的范圍之內(nèi)；（4）由于此類區(qū)域的地形高差大，因此要采用分區(qū)供水的方法。

3 實例分析

A市區(qū)位于XX地區(qū)東部的丘陵地帶，境內(nèi)地勢西高東低，全市地貌可分為丘陵區(qū)、崗地區(qū)、平原區(qū)三大類型，各區(qū)高差較大，給區(qū)域供水設計帶來較大困難。根據(jù)A市供水情況的現(xiàn)狀：A市供水系統(tǒng)目前由1#自來水廠與2#自來水廠所組成，1#自來水廠供水量可達為6萬噸m3/d，2#自來水廠供水量為10萬噸m3/d。主要針對老城區(qū)供水。

管網(wǎng)狀況：城區(qū)以環(huán)狀供水管網(wǎng)為主，郊區(qū)以枝狀供水管道為主。目前部分片區(qū)基本建立環(huán)狀輸配水體系，但仍存在管徑偏小，造成局部地區(qū)壓力不足的情況，且投入時間較長，目前部分管網(wǎng)已出現(xiàn)老化、銹蝕的質(zhì)量問題，加之本區(qū)域內(nèi)地形高差大，管網(wǎng)布置比較隨意，局部壓力高，容易誘發(fā)爆管等安全性問題。

隨著本區(qū)域城區(qū)發(fā)展速度的不斷擴大，用水量持續(xù)增加，城區(qū)范圍內(nèi)供水管網(wǎng)不合理、管徑偏小、管網(wǎng)老化等問題開始凸顯出來。為確保本區(qū)域供水管網(wǎng)運行的穩(wěn)定與安全，就必須對現(xiàn)有的配水管網(wǎng)進行改造與優(yōu)化。結(jié)合本區(qū)城市發(fā)展速度與規(guī)模來看，改擴建工程規(guī)劃設計遠期規(guī)模需達到25萬噸m3/d，加之考慮到本區(qū)域內(nèi)的地形屬于高差大區(qū)域，故管網(wǎng)設計中遵循分區(qū)、分壓原則供水。結(jié)合A市實際情況，對整個供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域進行分區(qū)處理，并對比優(yōu)選最佳設計方案。

A方案：本方案中將整個供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域劃分為三m個部分，分別為：①高區(qū)，高程在50m～70m范圍內(nèi)；②中區(qū)，高程在20m～50m范圍內(nèi)；③低區(qū)，高程在5m～20m范圍內(nèi)；供水方案為：自一水廠出水，面向中區(qū)供水，同時負責轉(zhuǎn)輸部分低區(qū)水量；然后由一廠＋二廠聯(lián)合，面向低區(qū)供水，同時設立增壓站，經(jīng)過增壓站調(diào)節(jié)后向高區(qū)供水，已達到分區(qū)供水，節(jié)能省耗的目的。

B方案：自一水廠出水直接面向高區(qū)供水，同時負責轉(zhuǎn)輸中區(qū)、低區(qū)水量；然后由一廠＋二廠聯(lián)合，面向中低區(qū)區(qū)域供水，保留現(xiàn)狀的部分自用水源作為備用水源。

對比以上兩個方案，在供水規(guī)模一致的情況下，從配水工程投資的角度上分析，B方案投資略低于A方案，保留了部分自用水源，但這部分自用水源存在水源水質(zhì)水量等隱患；從供水管網(wǎng)運行性能的角度上分析，A方案中共設置增壓水泵，分區(qū)供水降低了能耗，系統(tǒng)供水安全性可得到保障，管網(wǎng)壓力可控制在60.0m以內(nèi)，可滿足城市地區(qū)供水管網(wǎng)安全運行的要求，服務水壓可適合用戶使用。同時，由于本區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)供水過程當中的變化系數(shù)較高，故充分利用本地區(qū)的地形條件設置高位水池，除了能夠起到減壓控制管網(wǎng)壓力的目的，還能夠調(diào)節(jié)水量，降低輸水管網(wǎng)管徑參數(shù)，確保各個分區(qū)供水性能的可靠與穩(wěn)定。經(jīng)過以上對比，建議選擇方案A作為本區(qū)域的供水規(guī)劃方案。

4 結(jié)束語

根據(jù)本文以上對高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)專項規(guī)劃相關(guān)問題與方法的分析，有以下兩個方面的體會，其一是高差大地區(qū)在規(guī)劃供水管網(wǎng)方案時，需要結(jié)合地形標高對供水區(qū)域進行合理分區(qū)；第二，在對供水管網(wǎng)設置減壓措施時，當有合適地形可利用時，一般通過建設有一定有效容積的水池的方式減壓，既能起到減壓控制管網(wǎng)壓力作用，也能調(diào)節(jié)水量提高供水保證性；第三，可在適當?shù)奈恢迷O立增壓泵站，實行分區(qū)供水；第四，水廠之間應聯(lián)為環(huán)狀，互為備用；第五，如局部地區(qū)高差特別大，可設置獨立片區(qū)單獨供水，以保證其他地區(qū)適當?shù)乃畨海瑴p少不必要的能耗。

[1] 葉健,高金良,刁美玲等.分形理論在城市供水管網(wǎng)規(guī)劃中的應用研究[J].工程設計學報,2014,21(6):562-565,588.

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