城市供水方案的应用分析

陈杰

摘 要 结合工程实例，从能耗、运行可靠性及投资等角度分析比较，选择合理、切合实际的供水方案。

关键词 能耗；高位水池；管径；可靠性

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0092-02

随着城市突飞猛进快速发展，城市供水紧张与降低供水能耗，节约投资的同时节约运行成本，成为管理层、设计人员以及用户深刻关注的问题。我们不但要合理开发能源、利用能源的同时还要合理利用掌握的有限能力分配能源。本文结合花溪小孟工业园区供水工程实例，从节约投资、降低能耗同时稳定安全运行角度分析水库供水。

1 背景与规划

1.1 工程背景

随着贵阳市城市发展，城镇居民用水需求量日益增加，贵阳市总体供水规模日需加大。根据预测，近期重点实施区最高日用水量5.33万m3/日，日变化系数1.2，平均日用水量4.44万m3/日。

基于本文分析依托小孟生态工业园区供水工程案例，以下介绍围绕园区相关规划、建设展开描述。

1.2 供水规划

按照珠江水系开发利用的总体规划，在珠江水系上主要开发利用马林泉水、老榜河和赵司河，分别新建红岩水库、老榜河水库和栗木水库。

1.3 拟建水厂

孟关新建孟关水厂向小孟生态工业园区、小河片区及花溪片区供水，孟关水厂规划总规模15万m3/日，根据水源建设时序，水厂分三期建成，一期随着老榜河、栗木水库建设同步新建孟关水厂一期，供水规模2.5万m3/日，二期随着黔中水利枢纽建设同步建设7.5万m3/日供水规模，三期随着红岩水库建设同步建设三期5万m3/日供水规模，工程为多水源，联合调度供水，孟关水厂规划拟建在孟关集镇的东南部，南环线东侧，占地面积7公顷，场地标高1140 m。

2 工程概况

本工程水源为新建水库—水场堡水库，水库位于花溪区黔陶乡的盖打坡附近，所处流域为老榜河，为珠江流域涟江左岸的一级支流，距黔陶乡2.8 km，推荐坝址地理坐标为东经106°44'19"，北纬26°21'44"左右。主要任务是工业供水和农业灌溉，主要为贵阳市南部片区小孟工业园等供水，满足城镇建设发展需要，灌溉范围为青岩镇、黔陶乡1100亩农田。水场堡水库正常蓄水位1082.00 m，死水位1063.00 m，水库总库容为1225万m3，死库容29.9万m3，年供水量1390.70万m3，其中P=95%毛供水量为1333.70万m3/a，P=80%灌溉用水量57万m3/a。

3 方案比选

3.1 供水方案比选

1）高位水池方案。坝体取水，通过闸阀室后经φ800吸水管，至大坝下游约142 m河道右岸泵房，泵房地面高程为1061.12 m，压力管管径为φ800长1 km，输水管从取水泵房引出后，沿地表顺地形布置，经杨黄大地到达炸药厂后山高位水池，高位水池，池底高程1154.85 m，出水口高程为1156.13 m，水面高程1159.14 m。基础置于开挖后的强风化基岩上，从高位水池出来后，管道一路下行，从南至北先后经黑石头林场、黄泥关、营盘山、上板桥到达规划孟关水厂，输水管为φ700夹砂玻璃管，管线总长6.64 km。

2）水库直接取水方案。坝体取水，通过闸阀室后由管道泵直接抽水至水厂，管道管径φ700长7.78 km，沿地表顺地形布置，经杨黄大地到达炸药厂后沿线布置。从南至北先后经黑石头林场、黄泥关、营盘山、上板桥到达规划孟关水厂。

两个方案管线布置基本相同，详见表1。

综上所述，受地形条件限制，高位水池方案从保证率、供水地形、安全性和经济比较均优于不设水池方案。

3.2 管径方案比选

1）输水管材的选择。钢管：具有很高的强度和不透水性，可以承受较高的内压和外压，管件加工方便，使用性强，敷设较不方便，适应性强，管子刚度较大，不易变形，特别适用于地形复杂的地段，采用钢管较方便且管理维护方便，一次防腐后使用年限较长。但管子造价较高，重量较大，不易搬运；其接口形式比较灵活，可法兰及焊接连接。

玻璃钢夹砂管：耐腐蚀性优，可根据输送介质选择不同的耐腐蚀管道。机械强度大，管道内壁光滑，相同流量下，管径可予缩小，温度适应性强，重量轻，寿命长，质轻，运 输便利，施工费用低，无须维修，使用寿命长。保持水质，无毒，输送饮水用水，能保持长期水质卫生，适用于埋管和较大管径。硬度较钢管低，对回填料及施工质量要求高。目前大口径玻璃钢管常用的工作压力在1.6 MPa以下。

2）管径的确定。工程选用夹砂玻璃钢管管材，按PE管计算水损，根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）6.0.12计算水头损失，局部水头损失按沿程水头损失8%计算。

单位管长水头损失i（m/m）

式中：Q—管段流量，m?/s；

d—管道内径，m。

抽水装置所需电能Э（kW·h）

式中：H—水泵扬程（m）；

W—抽水装置在工作时间内抽送水的体积（m?）；

ηH·Y—泵电动机、动力变压器、电缆、动力机与泵之间传动装置的效率之积。

从经济角度，DN700管径较DN600高出18.5万元，投资效益不足两年可收回。DN800较DN700高出46.58万元，投资效益需3年多收回；水力分析角度，DN700管径流速较为适中，每公里水头损失较为适中；管道和能耗角度，DN700管径较上下两种管径差值较小，因此，方案选定DN700管径。

4 结论

通过上述分析，工程降低一次性投入成本，降低运行能耗，稳定安全运行，不仅仅要从工程实际条件出发，紧紧围绕工程布局如高位水池的选址以及结合供水对象进行输水管的布置和选型。其重点主要表现为以下几点。

1）工程为多水源多水厂联合调度，大大增加了工程的可靠性，使得原本为提高保证率应该为双管供水调整为单管供水，同时也降低了本工程的总投资及能耗。

2）水厂设有清水池调节供水，使得本工程高位水池负担降低，主要从稳定水压减少水锤角度，仅仅设计了500 m3容积，同样也降低了工程总投资。

3）输水管的选址，避免了管路敷设长度增加、构筑物增加造成浪费。管型的对比，降低了管路能耗，综合一次性投资和运行成本比较，选择合理、经济的运行方案。

参考文献

[1]（俄）B.φ.切巴耶夫斯基.泵站设计与抽水装置试验（第四版）[M].

[2]钟坚瑜，陈驰.夹砂玻璃钢管（RPMP）的制造、设计和施工[J].2004（6）.endprint