城市供水方式节能改造应用探索

范本彦　李伟杰　申杨

【摘 要】为了进一步优化供水方式，结合管网改扩建的完成，通过建立供水系统工况分析平台，对城市供水管网进行了多种工况条件下的分析，有针对性的提出了规划方案，并在规划过程中提出了重力流供水方案，减少资金的投入，实现了最佳投资效益。

【关键词】重力流；节能；水利

1 项目背景

1.1 九里山水厂现况

九里山水厂设计生产能力为20万m3/日，建有取水泵房和送水泵房。送水泵房分一期、二期建设，每期均由三套水泵机组组成，两用一备。1#—6#水泵额定流量均为3125m3/h，扬程均为30米。其中1#—3#水泵（二期）为上海凯泉泵业（集团）有限公司单级双吸离心泵，配套电机功率为355kW，3#水泵为变频泵。4#—6#水泵（一期）流量为长沙工业泵总厂的离心泵，配套电机功率为400kW，4#水泵为变频泵（因变频柜故障停运）。水厂清水池底标高为119.5米，泵中心标高为119.05米。据统计，九里山水厂目前的实际供水单耗为241kWh/Km3（公司综合计划单耗为265kWh/Km3）。

1.1.1 九里山水厂自压分区供水含义

九里山水厂自压分区供水是平顶山市自来水有限公司在探知节能降耗、提高企业经济效益的技术途径中，根据我市地势、地形、水源位置、用水分布等客观条件进行合理自压分区，将我市供水分成两个供水区域，即自压区和加压区，通过取水泵房均匀取水，减少送水泵房加压水量，增加自压区水量，使自来水管网压力更加趋于合理，达到降低供水单耗和日均用电单价的目标。

即充分利用九里山水厂与东部城区的地势差，通过送水泵房的管道改造和调整城区供水管网阀门，实现九里山水厂送水泵房一期机组加压向市区供水；二期机组暂时停运，利用沿新南环路铺设的九里山水厂出厂DN1200mm管道重力流自压供水。

1.2 自压分区供水范围

经过四次调整，自压区供水范围包括新南环路以北，矿工路以南，新华路以东，化工产业集聚区以西的广大区域，新南环路、开发一路沿线用户；诚朴路以东的高阳路沿线、建设路沿线、矿工路沿线。区域内汇集了化工产业集聚区平煤己二酸项目、尼龙六六盐、神马氯碱公司等重点工业用户和较多的居民小区。

2 自压分区供水的实施

2.1 自压分区供水条件

城市管网能承受的最高水压H，由水管材料和接口形式而定。为使用安全和管理方便起见，水压最好不超过490——590kPa（50——60mH20）。最小服务水头H由房屋层数确定。管网的水头损失∑h根据管网水力计算决定。H=△Z+H+∑h，当管网延伸很远，这时即使地形平坦（即△Z很小），也因管网水头损失过大（即∑h过大），而使得管网中最高水压H过大，为防止超压，须在管网中途设置水库泵站或加压泵站，形成自压分区给水系统。

2.2 九里山自压分区供水可行性分析

九里山水厂是沿新南环路铺设的DN1200mm供水管道水源地。主要用户有平煤技术学院、北渡新村、蓝欣佳园小区、化工产业集聚区、高阳小区和部分农用水，沿线地势最高的用户是平煤技术学院。根据普查办现场测量，学院内最高点的地面标高是97.77米，与水厂泵中心高差为21.23米。其它用户所在地面标高和水厂的泵中心高差在23米——38米之间，具备重力流供水的条件。

根据卫东营业所、湛河营业所抄收水量统计，目前，尼龙六六盐、神马氯碱有限公司用水量基本在52万m3/月左右（1.73万米3/日）；沿新南环路用户用水量（含化工城用水）基本在59万米3/月左右（1.97万米3/日）。

我们按供水现状和在最不利条件（五年内，化工城用水量达到5万米3/日、六六盐用水量为3万米3/日）下，对DN1200mm供水管道进行了五种工况的水力计算。从供水现状和最不利工况的计算结果看，在最不利条件下，最不利点——平煤技术学院的自由水头为20.67米，即0.206MPa，基本满足用户的水压需求。化工城自由水头为29.90米，即0.299MPa；六六盐自由水头为30.96米，即0.3096MPa，都能保证足压供水。所以，九里山水厂采用自压分区供水方式，即一期加压向市区供水，二期沿新南环路重力流（自流）供水是可行的。

3 自压分区供水具体实施步骤

3.1 第一阶段

根据前期对九里山水厂自压分区供水可行性论证和大量准备工作，调整的主要阀门有：1）关闭开发二路与神马大道（高阳路）交叉口西北角DN600mm闸门。2）开启开发一路与神马大道交叉口西南角DN800mm闸门。3）关闭九里山水厂一期和二期出水管道中间DN1200mm串通阀门。4）开启2#机组出水DN800mm闸门。5）开启开发一路南段DN1200mm闸门。6）开启开发一路湛河桥南DN800mm闸门。7）关闭建设路东段煤泥河东DN800mm闸门。8）根据平煤技校及蓝鑫家园用户压力情况和产业聚居区压力变化情况，逐步调节三和电厂村庄东侧DN1200mm闸门开启度。

此次阀门调整，实现了开发二路以东用户和建设路东段煤泥河以东用户的自压供应。

3.2 第二阶段

根据自压分区供水后的管网运行情况，在第一阶段的基础上微调，扩大了自压分区供水范围。主要调整的闸门是：1）开启建设路东段煤泥河东DN800mm闸门。2）关闭建设路东段体育村东围墙外的DN800mm闸门和DN700mm闸门。将自压分区供水范围扩大至东环路以东地区，包括建设路（体育村东——东环路）的部分用户。

3.3 第三阶段

根据自压分区供水后的管网运行情况，在第二阶段的基础上微调，再次扩大自压分区供水范围。主要调整的闸门是：1）开启建设路东段体育村东围墙外的DN800mm闸门和DN700mm闸门。2）关闭诚朴路与矿工路口DN600mm闸门，关闭诚朴路和高阳路交叉口（高阳路加油站）DN800mm闸门，关闭诚朴路与建设路口DN700mm闸门，将自压分区供水范围扩大至诚朴路以东地区，包括矿工路东段（诚朴路——焦化厂）的部分用户，诚朴路沿线、健康路沿线用户。

4 节能效果及结论

根据九里山水厂目前的综合单耗241kWh/Km3和取水泵房、送水泵房出口压力计算，水厂送水单耗为100.41kWh/Km3。按新南环路DN1200mm供水管道所带用户用水量1200万米3/年计算（11月份实际统计量为110万米3/月），自压分区供水改造后，自流部分每年可节约电费约110万元（电价为0.91元/kWh）。考虑自流供水是每天24小时连续均匀供水，则平均电价也将下降至0.662元/kWh，每年电费可再降30.26万元。即自压分区供水后，每年电费支出减少140万元左右，节能效果显著。

重力流（自压）供水利用城市自然地形形成的地势差，结合水源位置和合理的管网布局，从经济上减少供水能耗，符合现阶段国家节能减排总体规划，在有条件地区有较大的推广意义。

【参考文献】

[1]给水排水设计手册[S].2版.中国建筑工业出版社，2004，2.

[责任编辑：田吉捷]