城市供水系統布局的優化選擇

沈克維

摘 要：供水系統是保障城市發展的重要基礎設施。隨著經濟的飛速發展和城市化進程的不斷加快，如何配置水資源，科學規劃建設城市供水系統日漸成為人們關注的焦點。結合城市空間發展規劃，對供水系統基本問題進行探討，采用費用模型形式及變量的選擇，按照數理統計原理，建立建設費用與運行費用的費用模型。協調供水系統之間的關系，充分發揮系統的技術經濟特征，在全面滿足水質、水量和水壓的前提下，使整個系統的總費用最低，達到全局最優。

關鍵詞：供水系統；優化配置；費用模型；規劃

中圖分類號：TU991.62 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0107-02

1 區域供水系統的確定

傳統的供水系統一般是由取水、凈水、輸水和配水四個子系統組成的[1]。區域供水系統是一種統籌考慮幾個相鄰地區的供水需求，統一開發、分配水資源，按照天然水源水系、地理環境特征、產業集群分布、功能區性質以及一定的行政區劃確定供水區域的新型網絡供水系統[2]。其包含若干個供水分區，各供水分區包含取水、凈水、輸水和配水子系統，供水分區之間通過輸水子系統相聯系。

區域供水系統打破行政區劃，把一個區域內的若干個供水廠及其配套管網聯合為一體，管網連成一片，可實現合理配置水資源，比原先分散的、獨自的、小規模的供水系統，提高了系統的專業性、合理性、可靠性與經濟性。

2 區域供水系統供水方式與供水規模的確定

2.1 區域供水方式

區域供水系統中一般有兩座或兩座以上的水廠為區域聯合供水，供水系統中可以是由多個水廠向同一片區域供水，也可由一個水廠向不同區域供水。而其供水方式主要分為以下兩種：（1）就近供水方式；（2）延伸供水。

2.2 區域供水系統優化的理論基礎

區域供水系統的優化時基于廣度優先搜索策略的Dijkstra算法，對跨區管線的定線優化建立費用模型，以費用最低和水質可靠為目標函，建立區域供水系統規劃數學模型。

2.3 就近供水方式的水廠規模

根據上式可計算出供水系統單位年費用，圖1和圖2分別為常規處理工藝、常規處理工藝與深度處理工藝的規模經濟效應圖。

對比上面兩圖可以得到，水廠建設具有規模經濟效應，無論采用何種工藝，當水廠建設規模在20萬m3/d時呈現較好的規模經濟；規模在40萬m3/d以上，單位費用進一步降低；當規模小于10萬m3/d，單位年費明顯增加，規模在5萬m3/d以下，單位年費增加速度更快。

因此，當用水區位于水廠服務半徑內，且用水量在20萬m3/d以下，宜集中建一個水廠供水；當用水量大于20萬m3/d時，可根據用水區域用水量分布特點、水廠規模經營、供水安全等多方面因素，合理確定水廠建設規模和數量。

2.4 延伸供水方式

在實際建設中，存在部分新建區需要水源供給，但當該區并未建立供水廠時，則需要從其他地方調水至本區域以保證正常的建設進度。

通過規模經濟效應研究可知，水廠規模過小并不經濟，因此，在區域建設初期需水量不大時，采用延伸供水方式較為經濟。但是，當地區需水量不斷增加時，就需要對在當地建設水廠的費用與外來輸水所負擔的費用進行對比，研究其在多大的用水規模范圍內，延伸供水較為經濟，而超過一定規模后，在當地建設水廠將較為合適的問題。

因此，可以提出以下建設方案：

方案一：新建水廠直接供水。

時兩組供水方案費用相差不多，故供水距離在25～50km時，相應的流量6～12萬m3/d—15～26萬m3/d。當用水區域需水量小于經濟輸水流量時，新建水廠費用高于延伸供水費用，宜采用延伸供水；超過其經濟流量時，則適宜在該地新建水廠。而在帶狀區域內，兩方案均可采用。

3 結語

城鎮供水采用區域聯網供水的供水方式對保證用戶水量、水壓方面具有更高的可靠性。但區域供水系統的優化需根據區域實際發展情特點，結合城市發展總體空間布局，在分析區域用水結構布局和需水量趨勢預測的基礎上，考慮相關因素，采用費用模型分析，最后得到區域聯網供水的優化方案。

參考文獻

[1]嚴煦世，范瑾初.給水工程（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[2]崔延松.“區域供水系統”與“區域水價”研究[J].中國水利，2005，（16）：14-17.endprint