新疆某城市供水系統改造方案探析

李俊逸

摘? 要：隨著城市的快速發展供水問題日益凸顯，供水規模不足供水系統布局不合理導致現狀城區用水困難，結合新疆某城市現狀各水廠在城區中的分布位置，充分考慮地形高程特點以及水廠今后發展潛力，通過對城區現狀用水情況高峰期平差分析提出改造方案，并對近遠期高峰時供水系統管網平差，確定方案合理性，并從節省能耗安全可靠運行角度，解決城區部分居住小區供水壓力不足供水水量不足問題。

關鍵詞：供水系統布局;水壓不足;改造;管網平差

某市位于新疆東部，東天山南麓，地處歐亞大陸腹地典型的溫帶大陸性干旱氣候晝夜溫差懸殊干旱少雨。地表水系屬內陸河絕大部分發源于盆地北緣高山區地表徑流都為間歇性山區河溝屬山區降水與冰川型融化雪水。流出山口后消失于洪積扇北部轉化為地下徑流，形成了以地表引水地下提水并重的綠洲灌溉農業體系。區域地下水儲量為255億立方米，全市已確認地表水總徑流量為32360萬立方米/年，地下水資源穩定水質優良。

本文以新疆某城市供水系統為例，通過管網平差計算解決現狀供水系統中面臨的問題，并針對現狀凈水廠供水管道提出改造方案。

1 城市供水現狀及存在問題

城市現有凈水廠四座，設計規模：一水廠2.0萬m3/d二水廠6.0萬m3/d三水廠5.0萬m3/d四水廠2.0萬m3/d。

城市現有輸配水管網長度184.09km，管徑DN100-DN800，采用的管材為灰口鑄鐵管PE100管玻璃鋼管及球墨鑄鐵管。

北區由于供水水廠的分配不合理性，導致管網末端供水壓力不足用戶用水無法保障;南區受地面高程影響，管網中壓力大部分可維持在0.2Mpa以上水量不足一水廠的出流壓力為0.4Mpa，二水廠與一水廠相同高程點處出流壓力為0.2Mpa左右，二者同時運行時二水廠受一水廠壓力頂托水量無法順暢進入南區。城區現狀管網縱橫交錯，截斷點有效性值得進一步探尋壓力不平衡現象在管網中矛盾凸顯。

2 水力計算模型的建立

城區管網水力平差計算的目的是為了選擇合適的供水系統運行方式和科學的確定管網管徑，受用戶用水影響管網水力平差是動態的理論上一般按遠期的最高日最大時流量計算確定管網管徑，但對既有管網來說，水力平差計算要充分考慮到對現有管道的利用，為保證計算精度，同時簡化計算復雜程度，對一些參與計算的管段作了技術處理：

1、對于同條道路布置多條管線的采用復合管徑參與計算

2、節點為管線的交點轉折點變徑點。對于小范圍內多條管線相交處簡化為一個節點

3、對于多水源供水方式，采用虛擬節點參與計算

4、部分支路管段統一并入前段節點內，作為集中流量處理

5、管道的粗糙系數均取為0.013

6、城區最不利點供水水壓按0.28Mpa計。

為了查明現狀城市供水中的問題，同時考慮到現狀與遠期的發展銜接為此建立了三種工況的管網水力平差計算模型。

模型一基于現狀運行實際最高日最大時工況下的管網水力平差計算

經水力平常計算得出如下結論：

1、三水廠與北區現狀供水區域地面高差較大南區迎賓路安全路附近地面高差大;北區僅靠三水廠供水導致迎賓大道安全路附近的供水壓力不足。部分路段管網管徑偏小導致卡脖現象水損增大。

2、現有供水運行工況存在缺乏系統性和不平衡現象。受地面高程影響當二水廠和一水廠同時運行時一水廠的出流壓力為0.4Mpa，二水廠在與一水廠相同高程點處出流壓力為0.2Mpa左右，二水廠受一水廠壓力頂托，水量無法順暢進入南區（在平差計算節點參數表中二水廠的計算流量655.047L/s小于設計流量1166.67L/s）;前進西路地面高程在775m-796m之間，二水廠至八一路與前進西路交叉口處（地面高程為780.22m）自由水頭僅為19.33m，前進西路鐵路沿線地面高程較高緊靠二水廠重力供水無法滿足該地區的用水水壓需求;建國路東側靠阿牙路附近小區由二水廠供水該地區處于二水廠供水管網末端壓力不足;部分路段管網管徑偏小導致卡脖現象水損增大。

模型二基于遠期供水規模最高日最大時工況下的管網水力平差計算

采用遠期規劃供水流量及規劃供水管網平面圖進行平差，計算得出如下結論：

1、北區供水系統水量平衡的情況下，三水廠供水壓力達到0.30Mpa四水廠供水壓力達到0.39Mpa，可保證北區供水管網均可達到0.28Mpa的供水壓力;北區主干管按照遠期管徑敷設部分區域供水管網為枝狀管網，近期應使北區供水管網形成環狀供水管網。

2、四水廠經減壓調節水池后進入南區管網壓力0.33Mpa二水廠進入南區管網壓力為0.29Mpa（要求二水廠通過加壓供水方式向南區供水）此供水方式南區管網中壓力均在0.28Mpa以上滿足六層樓用戶用水需求二水廠供的水量為6萬m3/d四水廠經減壓調節水池供水量為5萬m3/d南區總供水量達到11萬m3/d;南區現狀管網管徑多處需擴大管徑;遠期南區供水系統中南環路附近供水壓力達到0.7Mpa以上，該區域上游管道需設置減壓閥使供水壓力維持在0.4Mpa以下。

模型三基于近期新增3萬m3/d地下水應急備用水源的水量運行工況進行的最高日最大時管網水力平差計算

采用近期新增3萬m3/d水量供水管網水力計算得出如下結論：

1、北區供水系統水量平衡的情況下，三水廠供水壓力達到0.30Mpa供水量2.0萬m3/d，四水廠供水壓力達到0.30Mpa供水量1.5萬m3/d可保證北區現狀供水管網均可達到0.28Mpa的供水壓力;考慮到供水系統安全性中期應根據北區人口的增長擴充現有管道的敷設區域使該區域供水管網形成環狀管網。

2、一、二水廠聯合向南區供水，一水廠保持現狀最高日2.7萬m3/d最大小時秒流量q=437.5L/s入網壓力0.4Mpa工況下確保南區管網中壓力大于0.28Mpa南區供水總量規模近10萬m3/d要求二水廠以最高日供水量7.5萬m3/d最高日最大時入城南管網量q=1215.28L/s情況下二水廠與城南網接點處的壓力應在0.32Mpa;城南區八一路前進西天馬路天山北路友誼路等道路下供水管道管徑偏小管中流速超過經濟流速1.2m/s水損較大存在擴管需求;

4結論

現狀水廠在城區中的分布位置，充分考慮地形高程特點水廠今后發展潛力，從節省能耗安全可靠運行角度，要解決南區北區部分居住小區供水壓力不足供水水量不足問題，供水方式建議如下：

（1）近期一水廠按現狀工況運行，二水廠由重力流供水調整為壓力供水方式。

（2）經管網水力平差二水廠與南區管網接管點處的壓力0.32Mpa二水廠至管道接入點輸水線路的沿程損失二水廠向南區的輸水管線敷設2根DN800輸水管按三用一備選擇水泵水泵揚程可在15-20m之間，單泵電機功率為75kw。南區二級加壓泵站水泵揚程的提高對于城區管網的耐壓性也是一個考驗，因此建設二泵站壓力宜低不宜高并應密切注意城南南環路管段壓力對管材的影響必要時可通過2-3處設置減壓閥予以減壓。

（3）三四水廠增加向城北區的供水能力。水廠新增8眼水源井測算單井深按200m計。

參考文獻：

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