李俊逸

摘? 要：隨著城市的快速發(fā)展供水問(wèn)題日益凸顯，供水規(guī)模不足供水系統(tǒng)布局不合理導(dǎo)致現(xiàn)狀城區(qū)用水困難，結(jié)合新疆某城市現(xiàn)狀各水廠在城區(qū)中的分布位置，充分考慮地形高程特點(diǎn)以及水廠今后發(fā)展?jié)摿?，通過(guò)對(duì)城區(qū)現(xiàn)狀用水情況高峰期平差分析提出改造方案，并對(duì)近遠(yuǎn)期高峰時(shí)供水系統(tǒng)管網(wǎng)平差，確定方案合理性，并從節(jié)省能耗安全可靠運(yùn)行角度，解決城區(qū)部分居住小區(qū)供水壓力不足供水水量不足問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)布局;水壓不足;改造;管網(wǎng)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(nèi)陸河絕大部分發(fā)源于盆地北緣高山區(qū)地表徑流都為間歇性山區(qū)河溝屬山區(qū)降水與冰川型融化雪水。流出山口后消失于洪積扇北部轉(zhuǎn)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(nóng)業(yè)體系。區(qū)域地下水儲(chǔ)量為255億立方米，全市已確認(rèn)地表水總徑流量為32360萬(wàn)立方米/年，地下水資源穩(wěn)定水質(zhì)優(yōu)良。

本文以新疆某城市供水系統(tǒng)為例，通過(guò)管網(wǎng)平差計(jì)算解決現(xiàn)狀供水系統(tǒng)中面臨的問(wèn)題，并針對(duì)現(xiàn)狀凈水廠供水管道提出改造方案。

1 城市供水現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

城市現(xiàn)有凈水廠四座，設(shè)計(jì)規(guī)模：一水廠2.0萬(wàn)m3/d二水廠6.0萬(wàn)m3/d三水廠5.0萬(wàn)m3/d四水廠2.0萬(wàn)m3/d。

城市現(xiàn)有輸配水管網(wǎng)長(zhǎng)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(qū)由于供水水廠的分配不合理性，導(dǎo)致管網(wǎng)末端供水壓力不足用戶用水無(wú)法保障;南區(qū)受地面高程影響，管網(wǎng)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(diǎn)處出流壓力為0.2Mpa左右，二者同時(shí)運(yùn)行時(shí)二水廠受一水廠壓力頂托水量無(wú)法順暢進(jìn)入南區(qū)。城區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，截?cái)帱c(diǎn)有效性值得進(jìn)一步探尋壓力不平衡現(xiàn)象在管網(wǎng)中矛盾凸顯。

2 水力計(jì)算模型的建立

城區(qū)管網(wǎng)水力平差計(jì)算的目的是為了選擇合適的供水系統(tǒng)運(yùn)行方式和科學(xué)的確定管網(wǎng)管徑，受用戶用水影響管網(wǎng)水力平差是動(dòng)態(tài)的理論上一般按遠(yuǎn)期的最高日最大時(shí)流量計(jì)算確定管網(wǎng)管徑，但對(duì)既有管網(wǎng)來(lái)說(shuō)，水力平差計(jì)算要充分考慮到對(duì)現(xiàn)有管道的利用，為保證計(jì)算精度，同時(shí)簡(jiǎn)化計(jì)算復(fù)雜程度，對(duì)一些參與計(jì)算的管段作了技術(shù)處理：

1、對(duì)于同條道路布置多條管線的采用復(fù)合管徑參與計(jì)算

2、節(jié)點(diǎn)為管線的交點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)變徑點(diǎn)。對(duì)于小范圍內(nèi)多條管線相交處簡(jiǎn)化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)

3、對(duì)于多水源供水方式，采用虛擬節(jié)點(diǎn)參與計(jì)算

4、部分支路管段統(tǒng)一并入前段節(jié)點(diǎn)內(nèi)，作為集中流量處理

5、管道的粗糙系數(shù)均取為0.013

6、城區(qū)最不利點(diǎn)供水水壓按0.28Mpa計(jì)。

為了查明現(xiàn)狀城市供水中的問(wèn)題，同時(shí)考慮到現(xiàn)狀與遠(yuǎn)期的發(fā)展銜接為此建立了三種工況的管網(wǎng)水力平差計(jì)算模型。

模型一基于現(xiàn)狀運(yùn)行實(shí)際最高日最大時(shí)工況下的管網(wǎng)水力平差計(jì)算

經(jīng)水力平常計(jì)算得出如下結(jié)論：

1、三水廠與北區(qū)現(xiàn)狀供水區(qū)域地面高差較大南區(qū)迎賓路安全路附近地面高差大;北區(qū)僅靠三水廠供水導(dǎo)致迎賓大道安全路附近的供水壓力不足。部分路段管網(wǎng)管徑偏小導(dǎo)致卡脖現(xiàn)象水損增大。

2、現(xiàn)有供水運(yùn)行工況存在缺乏系統(tǒng)性和不平衡現(xiàn)象。受地面高程影響當(dāng)二水廠和一水廠同時(shí)運(yùn)行時(shí)一水廠的出流壓力為0.4Mpa，二水廠在與一水廠相同高程點(diǎn)處出流壓力為0.2Mpa左右，二水廠受一水廠壓力頂托，水量無(wú)法順暢進(jìn)入南區(qū)（在平差計(jì)算節(jié)點(diǎn)參數(shù)表中二水廠的計(jì)算流量655.047L/s小于設(shè)計(jì)流量1166.67L/s）;前進(jìn)西路地面高程在775m-796m之間，二水廠至八一路與前進(jìn)西路交叉口處（地面高程為780.22m）自由水頭僅為19.33m，前進(jìn)西路鐵路沿線地面高程較高緊靠二水廠重力供水無(wú)法滿足該地區(qū)的用水水壓需求;建國(guó)路東側(cè)靠阿牙路附近小區(qū)由二水廠供水該地區(qū)處于二水廠供水管網(wǎng)末端壓力不足;部分路段管網(wǎng)管徑偏小導(dǎo)致卡脖現(xiàn)象水損增大。

模型二基于遠(yuǎn)期供水規(guī)模最高日最大時(shí)工況下的管網(wǎng)水力平差計(jì)算

采用遠(yuǎn)期規(guī)劃供水流量及規(guī)劃供水管網(wǎng)平面圖進(jìn)行平差，計(jì)算得出如下結(jié)論：

1、北區(qū)供水系統(tǒng)水量平衡的情況下，三水廠供水壓力達(dá)到0.30Mpa四水廠供水壓力達(dá)到0.39Mpa，可保證北區(qū)供水管網(wǎng)均可達(dá)到0.28Mpa的供水壓力;北區(qū)主干管按照遠(yuǎn)期管徑敷設(shè)部分區(qū)域供水管網(wǎng)為枝狀管網(wǎng)，近期應(yīng)使北區(qū)供水管網(wǎng)形成環(huán)狀供水管網(wǎng)。

2、四水廠經(jīng)減壓調(diào)節(jié)水池后進(jìn)入南區(qū)管網(wǎng)壓力0.33Mpa二水廠進(jìn)入南區(qū)管網(wǎng)壓力為0.29Mpa（要求二水廠通過(guò)加壓供水方式向南區(qū)供水）此供水方式南區(qū)管網(wǎng)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(wàn)m3/d四水廠經(jīng)減壓調(diào)節(jié)水池供水量為5萬(wàn)m3/d南區(qū)總供水量達(dá)到11萬(wàn)m3/d;南區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)管徑多處需擴(kuò)大管徑;遠(yuǎn)期南區(qū)供水系統(tǒng)中南環(huán)路附近供水壓力達(dá)到0.7Mpa以上，該區(qū)域上游管道需設(shè)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(wàn)m3/d地下水應(yīng)急備用水源的水量運(yùn)行工況進(jìn)行的最高日最大時(shí)管網(wǎng)水力平差計(jì)算

采用近期新增3萬(wàn)m3/d水量供水管網(wǎng)水力計(jì)算得出如下結(jié)論：

1、北區(qū)供水系統(tǒng)水量平衡的情況下，三水廠供水壓力達(dá)到0.30Mpa供水量2.0萬(wàn)m3/d，四水廠供水壓力達(dá)到0.30Mpa供水量1.5萬(wàn)m3/d可保證北區(qū)現(xiàn)狀供水管網(wǎng)均可達(dá)到0.28Mpa的供水壓力;考慮到供水系統(tǒng)安全性中期應(yīng)根據(jù)北區(qū)人口的增長(zhǎng)擴(kuò)充現(xiàn)有管道的敷設(shè)區(qū)域使該區(qū)域供水管網(wǎng)形成環(huán)狀管網(wǎng)。

2、一、二水廠聯(lián)合向南區(qū)供水，一水廠保持現(xiàn)狀最高日2.7萬(wàn)m3/d最大小時(shí)秒流量q=437.5L/s入網(wǎng)壓力0.4Mpa工況下確保南區(qū)管網(wǎng)中壓力大于0.28Mpa南區(qū)供水總量規(guī)模近10萬(wàn)m3/d要求二水廠以最高日供水量7.5萬(wàn)m3/d最高日最大時(shí)入城南管網(wǎng)量q=1215.28L/s情況下二水廠與城南網(wǎng)接點(diǎn)處的壓力應(yīng)在0.32Mpa;城南區(qū)八一路前進(jìn)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(guò)經(jīng)濟(jì)流速1.2m/s水損較大存在擴(kuò)管需求;

4結(jié)論

現(xiàn)狀水廠在城區(qū)中的分布位置，充分考慮地形高程特點(diǎn)水廠今后發(fā)展?jié)摿?，從?jié)省能耗安全可靠運(yùn)行角度，要解決南區(qū)北區(qū)部分居住小區(qū)供水壓力不足供水水量不足問(wèn)題，供水方式建議如下：

（1）近期一水廠按現(xiàn)狀工況運(yùn)行，二水廠由重力流供水調(diào)整為壓力供水方式。

（2）經(jīng)管網(wǎng)水力平差二水廠與南區(qū)管網(wǎng)接管點(diǎn)處的壓力0.32Mpa二水廠至管道接入點(diǎn)輸水線路的沿程損失二水廠向南區(qū)的輸水管線敷設(shè)2根DN800輸水管按三用一備選擇水泵水泵揚(yáng)程可在15-20m之間，單泵電機(jī)功率為75kw。南區(qū)二級(jí)加壓泵站水泵揚(yáng)程的提高對(duì)于城區(qū)管網(wǎng)的耐壓性也是一個(gè)考驗(yàn)，因此建設(shè)二泵站壓力宜低不宜高并應(yīng)密切注意城南南環(huán)路管段壓力對(duì)管材的影響必要時(shí)可通過(guò)2-3處設(shè)置減壓閥予以減壓。

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

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