城市供水方式節能改造應用探索

范本彥　李偉杰　申楊

【摘 要】為了進一步優化供水方式，結合管網改擴建的完成，通過建立供水系統工況分析平臺，對城市供水管網進行了多種工況條件下的分析，有針對性的提出了規劃方案，并在規劃過程中提出了重力流供水方案，減少資金的投入，實現了最佳投資效益。

【關鍵詞】重力流；節能；水利

1 項目背景

1.1 九里山水廠現況

九里山水廠設計生產能力為20萬m3/日，建有取水泵房和送水泵房。送水泵房分一期、二期建設，每期均由三套水泵機組組成，兩用一備。1#—6#水泵額定流量均為3125m3/h，揚程均為30米。其中1#—3#水泵（二期）為上海凱泉泵業（集團）有限公司單級雙吸離心泵，配套電機功率為355kW，3#水泵為變頻泵。4#—6#水泵（一期）流量為長沙工業泵總廠的離心泵，配套電機功率為400kW，4#水泵為變頻泵（因變頻柜故障停運）。水廠清水池底標高為119.5米，泵中心標高為119.05米。據統計，九里山水廠目前的實際供水單耗為241kWh/Km3（公司綜合計劃單耗為265kWh/Km3）。

1.1.1 九里山水廠自壓分區供水含義

九里山水廠自壓分區供水是平頂山市自來水有限公司在探知節能降耗、提高企業經濟效益的技術途徑中，根據我市地勢、地形、水源位置、用水分布等客觀條件進行合理自壓分區，將我市供水分成兩個供水區域，即自壓區和加壓區，通過取水泵房均勻取水，減少送水泵房加壓水量，增加自壓區水量，使自來水管網壓力更加趨于合理，達到降低供水單耗和日均用電單價的目標。

即充分利用九里山水廠與東部城區的地勢差，通過送水泵房的管道改造和調整城區供水管網閥門，實現九里山水廠送水泵房一期機組加壓向市區供水；二期機組暫時停運，利用沿新南環路鋪設的九里山水廠出廠DN1200mm管道重力流自壓供水。

1.2 自壓分區供水范圍

經過四次調整，自壓區供水范圍包括新南環路以北，礦工路以南，新華路以東，化工產業集聚區以西的廣大區域，新南環路、開發一路沿線用戶；誠樸路以東的高陽路沿線、建設路沿線、礦工路沿線。區域內匯集了化工產業集聚區平煤己二酸項目、尼龍六六鹽、神馬氯堿公司等重點工業用戶和較多的居民小區。

2 自壓分區供水的實施

2.1 自壓分區供水條件

城市管網能承受的最高水壓H，由水管材料和接口形式而定。為使用安全和管理方便起見，水壓最好不超過490——590kPa（50——60mH20）。最小服務水頭H由房屋層數確定。管網的水頭損失∑h根據管網水力計算決定。H=△Z+H+∑h，當管網延伸很遠，這時即使地形平坦（即△Z很?。?，也因管網水頭損失過大（即∑h過大），而使得管網中最高水壓H過大，為防止超壓，須在管網中途設置水庫泵站或加壓泵站，形成自壓分區給水系統。

2.2 九里山自壓分區供水可行性分析

九里山水廠是沿新南環路鋪設的DN1200mm供水管道水源地。主要用戶有平煤技術學院、北渡新村、藍欣佳園小區、化工產業集聚區、高陽小區和部分農用水，沿線地勢最高的用戶是平煤技術學院。根據普查辦現場測量，學院內最高點的地面標高是97.77米，與水廠泵中心高差為21.23米。其它用戶所在地面標高和水廠的泵中心高差在23米——38米之間，具備重力流供水的條件。

根據衛東營業所、湛河營業所抄收水量統計，目前，尼龍六六鹽、神馬氯堿有限公司用水量基本在52萬m3/月左右（1.73萬米3/日）；沿新南環路用戶用水量（含化工城用水）基本在59萬米3/月左右（1.97萬米3/日）。

我們按供水現狀和在最不利條件（五年內，化工城用水量達到5萬米3/日、六六鹽用水量為3萬米3/日）下，對DN1200mm供水管道進行了五種工況的水力計算。從供水現狀和最不利工況的計算結果看，在最不利條件下，最不利點——平煤技術學院的自由水頭為20.67米，即0.206MPa，基本滿足用戶的水壓需求。化工城自由水頭為29.90米，即0.299MPa；六六鹽自由水頭為30.96米，即0.3096MPa，都能保證足壓供水。所以，九里山水廠采用自壓分區供水方式，即一期加壓向市區供水，二期沿新南環路重力流（自流）供水是可行的。

3 自壓分區供水具體實施步驟

3.1 第一階段

根據前期對九里山水廠自壓分區供水可行性論證和大量準備工作，調整的主要閥門有：1）關閉開發二路與神馬大道（高陽路）交叉口西北角DN600mm閘門。2）開啟開發一路與神馬大道交叉口西南角DN800mm閘門。3）關閉九里山水廠一期和二期出水管道中間DN1200mm串通閥門。4）開啟2#機組出水DN800mm閘門。5）開啟開發一路南段DN1200mm閘門。6）開啟開發一路湛河橋南DN800mm閘門。7）關閉建設路東段煤泥河東DN800mm閘門。8）根據平煤技校及藍鑫家園用戶壓力情況和產業聚居區壓力變化情況，逐步調節三和電廠村莊東側DN1200mm閘門開啟度。

此次閥門調整，實現了開發二路以東用戶和建設路東段煤泥河以東用戶的自壓供應。

3.2 第二階段

根據自壓分區供水后的管網運行情況，在第一階段的基礎上微調，擴大了自壓分區供水范圍。主要調整的閘門是：1）開啟建設路東段煤泥河東DN800mm閘門。2）關閉建設路東段體育村東圍墻外的DN800mm閘門和DN700mm閘門。將自壓分區供水范圍擴大至東環路以東地區，包括建設路（體育村東——東環路）的部分用戶。

3.3 第三階段

根據自壓分區供水后的管網運行情況，在第二階段的基礎上微調，再次擴大自壓分區供水范圍。主要調整的閘門是：1）開啟建設路東段體育村東圍墻外的DN800mm閘門和DN700mm閘門。2）關閉誠樸路與礦工路口DN600mm閘門，關閉誠樸路和高陽路交叉口（高陽路加油站）DN800mm閘門，關閉誠樸路與建設路口DN700mm閘門，將自壓分區供水范圍擴大至誠樸路以東地區，包括礦工路東段（誠樸路——焦化廠）的部分用戶，誠樸路沿線、健康路沿線用戶。

4 節能效果及結論

根據九里山水廠目前的綜合單耗241kWh/Km3和取水泵房、送水泵房出口壓力計算，水廠送水單耗為100.41kWh/Km3。按新南環路DN1200mm供水管道所帶用戶用水量1200萬米3/年計算（11月份實際統計量為110萬米3/月），自壓分區供水改造后，自流部分每年可節約電費約110萬元（電價為0.91元/kWh）?？紤]自流供水是每天24小時連續均勻供水，則平均電價也將下降至0.662元/kWh，每年電費可再降30.26萬元。即自壓分區供水后，每年電費支出減少140萬元左右，節能效果顯著。

重力流（自壓）供水利用城市自然地形形成的地勢差，結合水源位置和合理的管網布局，從經濟上減少供水能耗，符合現階段國家節能減排總體規劃，在有條件地區有較大的推廣意義。

【參考文獻】

[1]給水排水設計手冊[S].2版.中國建筑工業出版社，2004，2.

[責任編輯：田吉捷]