多水源地供水工程运行管理优化

王振柱

（南安实康水务有限公司，南安 362300）

1 供水工程运行管理

供水工程的目的是解决用水紧张问题，其日常运行管理主要是围绕该目的进行的。在日常工作过程中，明确工程运行方向，以保障供水、优化水资源配置为基础，根据供水工程各项配套设备、设施制定运行管理制度，并合理配置人员、泵站运行、管网运行及应急预案制度等是保证日常运行的基础措施。在泵站运行、管网管理中寻找突破点，是优化管理、提升工程效益的主要途径[1]。

南安市于2008年启动沿海三镇供水工程，结合周边水源地情况，统筹优化水资源，以满足沿海三镇用水需求。该供水工程由4个水源地、1个调节水库（官坑水库）、1个取水泵站、4个加压泵站及配备的65.05 km的管网组成，是一个多水源地供水工程，如图1所示。供给对象主要为3个镇的自来水厂（磁灶水厂是2017年新增的临时性供给）。每个水厂的供给方式各有不同，如重力流、一级加压和二级加压等[2-3]。统筹后，3个镇的自来水厂各有两个水源地，一方面可满足3个镇的用水需求，另一方面可减少应急供水的停水时间。自2012年全线通水自今，安全运行9年之久，解决了南安市沿海的3个镇区域内水源地阶段性断水的难题，为南安市沿海3个镇的社会经济稳定和可持续发展发挥了重要作用。

图1 南安市沿海三镇供水工程示意图

该供水工程运行涉及范围较多，如多水源地、多原水价、多供给方式、多供给对象、多泵站、多管网等，合理的运行管理才能安全高效完成供水调度、优化水资源配置。在日常运行管理中，通过精细化管理了解设备、管网的运行状态等信息，能够在保障供水的同时优化设备管理、管网管理及进行节能降耗等，从而提升供水工程供水效率[4]。

2 水源地信息跟踪

2.1 饮水安全

多数供水工程主要为引水调度，水资源调配，并不涉及水源地管理及制水处理。若突发水质变化可能导致下游自来水厂制水超标，从而出现饮水安全事故[5]。因此，需要与水源地联合管理，及时跟踪水源地水质情况，在水质突变后及时切换水源地，以保障下游水厂出水的水质稳定，做到安全引水、饮水安全。

2.2 水资源信息跟踪

各水库、水源地主要作用为防洪、兴利，供水只是其中一部分。各水库、水源地要通过跟踪水源地库容、水位信息，结合自身运行特点合理调度水力资源，并在保障供水的同时做到设备维护、节能降耗。如后桥水库库容满足兴利作用下可以重力流供给官桥水厂，停用官坑水库重力流，不仅能够降低原水费（后桥水库每吨为0.15元，晋江流域每吨为0.2元），而且能够减少玉田泵站取水晋江流域至官坑水库的电耗，直接起到了节能降耗的作用。

3 泵站运行管理

泵站运行在供水工程中发挥着重要作用，是整个系统的枢纽。在泵站日常运行、设备管理工作的基础上，加强制度建设并提升运行人员的素质，能够提高运行管理标准水平。同时，泵站的电耗是整个系统工程的主要能耗，了解水泵运行情况，根据实时状况进行技改，是降低能耗、提升运行效率的重要方法。

3.1 水泵效率的提升

提升水泵效率对降低泵站系统能耗有着直接影响。水泵长期运行过程中，轴、轴承、叶轮等会磨损、气蚀等原因导致运行效率下降。因此，运行过程中需要定期采集压力、流量、扬程、电流和电压等基础数据，以对比核算水泵能耗效率（吨水米提升电耗）。目前，随着水泵行业发展，市场上出现了更多更节能的水泵。各泵站可结合供水计划、新旧水泵效率及投资汇报周期，实时对水泵进行节能技改，优化运行。

3.2 水泵进水管改造

水泵进水压力、进水管口径大小对水泵效率有着一定的影响。若进水压力增大，出水压力不变，同时减少扬程损失，提高水泵效率，则出水量会相应增大。另外，进水管口径增大，水泵吸力增大，出水量也会相应增大。因此，适时进行进水管改造也是降低能耗的方法。

2015年，石壁水库除险加固，该水库的供水出水管由DN1000改造成了DN1600，供水工程水头泵站原有DN800的进水管改造成了DN1200，并与石壁水库新DN1600出水管连接。水头泵站主运行机组功率为280 kW，额定流量为1 750 m3·h-1，经改造完成后对比如表1所示。

表1 石壁水库改造前后对比

同等水位、出水流量的情况下，吨水米提升电耗降低 0.000 7 kW·h·t-1·m-1。核算全年度供水量后，平均每年可节省电量37.67万kW·h、电费约12万元（单价为0.30元/（kW·h））。改造费用为34万元，投资回收期为2.83年。因此，适时相应的配套改造，也有节能降耗的效果。

3.3 峰平谷错峰运行的应用

峰平谷错峰运行主要基于峰平谷电价差、泵站的运行方式及运行周期拟订。玉田泵站主要为补给官坑水库水位，无需时时调节供水量，水泵机组设计为工频运行。因为水泵变频改造不适用、官坑水库供给量小于玉田泵站供给量，所以需要收集玉田泵站运行周期及时数、官坑水库的进水水量和出水水量、液位高低变化。在保证官坑水库正常供给的前提下，调整水泵机组开、停机时间，选择在夜间用电低谷（23:00左右）开机，在用电低谷之后、高峰之前（早间7:00左右）停机，利用用电低谷期电价低的时段来运行。玉田泵站运行扬程为51 m，停机产生的水锤效应最大可达0.9 MPa，对泵站设备、管网及电气的安全使用存在着一定的威胁。若保持低谷段运行、峰谷段停机，则需频繁开停机，会严重影响设备安全。

根据水库水位情况，最终制定每次谷时段开机后，连续运行供水至官坑水库达到一定水位后在峰时段停机，采集对比了2种运行能耗数据进行对比，结果如表2所示。

表2 运行能耗数据对比

通过表2可以看出，谷时长比峰时长每次运行可节省1 546.8元，泵站平均每月可运行3个周期左右，每月可节省4 640.4元，一年可节省55 684.8元。因此，在保持现有设备状况下，适当调节运行周期可以同时实现安全生产与经济运行。

4 供水管网运行

管网作为供水系统输送的关键，其能否安全稳定的运行至关重要。供水工程都是长距离大口径，走向主要在城镇郊区、山地野外，沿途地形复杂，且部分低洼蝶阀阀门因排水问题长期积水，会对传动结构、密封性产生腐蚀，从而导致启闭费力，甚至无法启闭，还会造成排气阀因内部材料腐蚀而无法正常排气，最终引起供水调度、破管抢修困难，且管网埋设较深，渗漏、暗漏无法及时发现。因此，定期采集阀门信息，管网压力、流量等，了解管网设备状况，针对性的进行改造维护维修，有利于提升供水调度、破管抢修效率，从而减少管网漏损、故障带来的经济损失，减少长时间停水带来的社会影响。

4.1 阀门井清理

针对阀门可能出现的问题，应做好日常巡检维护计划，定期对阀门井进行检查清理，对操作空间小、长期积水的井室进行改造，以保证井室环境及可操作性。

4.2 阀门机构传动的保养

因温度、腐蚀等因素，蝶阀、闸阀传动机构润滑油干涸会导致传动机构、齿轮等磨损，从而无法正常启闭。因此，需定期拆卸传动总成进行润滑保养。若保养无效果，可定制更换传动机构（涡轮传动头），以保证阀门启闭正常，减少停水时间，降低采购、工程费用。

4.3 排气阀的保养

排气阀能够平衡管道内外的压力，以防止管道在供水运行、调度中出现应急情况时因产生水锤效应而引发爆管等问题。针对排气阀的保养，应定期拆卸阀体，清理阀体内部污垢，以保证排气阀的正常排气吸气，使管网能够安全、稳定运行。目前，市场上排气阀种类、规格较多，更换时需要根据供水管网特点进行选型，以保证供水系统能够正常运行。

4.4 管网压力、流量监测

管网压力、流量是直接了解管网运行状况的重要数据，可实现管网监测调度和事故预警等功能。管网压力、流量监测点布置是实现管网监测的重要环节。合理的设置不仅可以确保管网运行的准确性，了解管网运行的状态，更有利于管网系统的优化改造，从而降低漏损率，提高供水调度、管网抢修的效率，减少经济损失。

5 结语

供水工程是经济发展过程中的重要产物。合理运行管理不仅关系着水资源的优化配置，更关系着人们的用水安全。在日常运行管理过程中，提升泵站设备管理、管网管理只是优化整体运行管理的重要途径之一，加强对整体工程系统的全面性考虑、差异化分析和精细化管理等更有利于提升系统整体的运行质量，促进整个系统工程的优质化及可持续化。