崞阳供水工程优化设计方案简述

冯锦萍

原平市供水工程项目区位于距原平市20km的滹沱河西，地下水资源比较丰富，浅层地下水氟含量超标。为改善饮用水状况，减少氟骨病、斑釉齿的发生，1982年修建了崞阳集中供水工程，解决崞阳镇8个村及驻镇单位的饮水问题，但随着用水需求的加大，目前已增至12个村。由于工程运行多年，设施老化现象突出，事故频发，漏水损失严重，加上供水人口的增加，供水矛盾日益突出，供水水质难以保证，严重影响了当地群众正常的生产生活秩序，制约了当地农村经济的发展。因此，必须尽早对供水工程进行改造。

1 工程规模

根据项目区最高日用水量，确定工程日供水规模为751m3。工程包括水源地管井工程、供水站（加压泵站）、水塔（高位水池）、自动化控制系统、输配水管网和村级管网的配套等。考虑到农村供电的保证率，增设发电机组1台，水源井日供水时间16h，供水管网日供水时间24h。

2 供水水源和供水水压

由于项目区内11个村集中在地下水氟含量超标区域，又无可利用的地表水源，为此采取远距离调水方案，为确保工程安全运行，将水源地选在原有水源井附近。规划打井1眼，原有的2眼井作为备用水源。由于地下水提水至水池或水塔后再供水入户，为避免水源的二次污染，工程净化措施采用紫外线消毒。

各用水村没有水池或水塔，供水系统直接供水入户，系统供水压力到各村管网接入点的自由水头按最低水位10m计算。

3 供水总体方案规划

该项目工程水源地距末端用水村约16km，水源地高程与用水户间的高差为5～23m，故采用首部加压和重力配水相结合的管网系统。

此次改造共设计两种供水方案：一是从水井提水至水塔，消毒处理后，经输水管道自流供水至各受益村用水户；二是从水井提水至调蓄水池，消毒处理后，经两条输水管道加压或自流供水至各受益村用水户。

4 水池规划

在水源井附近，地形较为平缓，没有满足整个系统只靠重力流供水的合适地形，为此建水池或水塔作为供水设计中可考虑的两个方案。调节水池的有效容积按管网控制区域最高日用水量的40%计算，水塔的有效容积按最高日供水量的20%设计。根据检修和运行的需要，确定设置水池为双水池，水塔为单水塔。

5 供水方案比选

方案一是基本采用原有的供水方案，调整部分是：将水塔容积由100m3调至200m3，水塔高度提高10m，输水主管道管材由钢管调整为PVC塑料管，并调整水泵型号，同时增设自动控制系统、集中水表井等。

方案二与方案一的不同之处在于将水塔改为300m3调蓄水池，根据实际情况调整水泵型号，并增设变频控制设备、加压泵房，由一条输水主管线调整为两条输水主管线。

两种方案中，在调蓄能力方面：方案二比方案一的调蓄能力增大100m3。

在供水保证率方面：水源地和用水户高程、各用水户高程相差较大，其中有一个村与水源地距离近，且相对高差相差5m，其余村庄距离远，高程相差20m左右，因两种情况的地形落差较大，相应的自由水头也相差较大，采用方案一的一条输水管道供水，受多管分流影响，管网中自由水头较大的节点流量达不到设计标准，只要下游用水，其中一个村经常在用水高峰期供不上水。方案二可避免此种情况，设计两条输水管道，给一个村单独供水，只需多铺设1000m输水管道，与另一条管道平行铺设在同一管槽中。

在运行成本方面：采用方案一，全部用水量必须多提升30m的净扬程至水塔才可供水入户。采用方案二将水提升至地面蓄水池后，分两条输水管道，一条输水至某村，只需全程启动加压系统，加压泵扬程选20m即可满足用水要求，且该村最高日用水量仅47m3，占该工程用水量的6%，相同的供水量相对于方案一可节省部分用水成本；一条输水至其他用水村，各村与蓄水池之间相对高差20m左右，为充分利用地形高差，将出水管设计成两套系统，采用重力供水和压力输水相结合的方式向用水户供水，加压泵扬程选20m。在用水低谷期间，管网沿途水头损失小，末端自由水头相对较大，能够满足用户用水压力，加压泵停止工作，自来水通过旁通管直接到达用水点，靠重力输水解决吃水。随着用水量的不断增加，管网沿途水头损失不断增大，当自来水管网水压不能满足用水要求时，电接点压力表向变频数控柜发出信号，变频软启动水泵机组加压供水，直至实际供水压力等于设定压力时，变频数控柜控制水泵机组以恒定转速运行。在用水高峰期间，用户管网压力下降，当降到低于设定压力时，远传压力表发出信号给变频数控柜，使变频器频率升高，水泵机组转速增加，出水量和压力上升，直至用户实际压力值等于设定压力值。当用水量在低谷和高峰期间一定范围内时，用户管网压力上升，当高于设定压力值时，远传压力表发出信号给变频数控柜，变频器频率降低，水泵机组转速降低，使用户管网实际压力值等于设定压力值，大大降低了工程的运行成本。

在系统可靠性方面：由于蓄水池容积的加大，减少了潜水泵的启停频率，延长了水泵的使用寿命，在停电的情况下，尚有300m3水的缓解能力，降低了因维修等事故造成短时停水而产生的影响。

在工程投资方面：水塔的工程造价远大于水池，方案二单供水系统首部调整比方案一可节省投资30多万元，且由于95%的用水户管网针对方案一承受的静水压力大于40m，管网压力等级必须采用承受0.6MPa的管材，方案二用水户管网承受的静水压力为20m左右，动水压力不会超过40m，管网压力等级采用承受0.4MPa的管材即可，大大降低了工程造价。

6 结语

经综合比较，方案二在水质、水压以及水量几方面均能满足居民生活用水要求的基础上，较大程度地降低了工程造价，还提高了系统运行的稳定性和可靠性，大大降低了工程运行成本。