崞陽供水工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述

馮錦萍

原平市供水工程項(xiàng)目區(qū)位于距原平市20km的滹沱河西，地下水資源比較豐富，淺層地下水氟含量超標(biāo)。為改善飲用水狀況，減少氟骨病、斑釉齒的發(fā)生，1982年修建了崞陽集中供水工程，解決崞陽鎮(zhèn)8個(gè)村及駐鎮(zhèn)單位的飲水問題，但隨著用水需求的加大，目前已增至12個(gè)村。由于工程運(yùn)行多年，設(shè)施老化現(xiàn)象突出，事故頻發(fā)，漏水損失嚴(yán)重，加上供水人口的增加，供水矛盾日益突出，供水水質(zhì)難以保證，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝罕娬５纳a(chǎn)生活秩序，制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，必須盡早對(duì)供水工程進(jìn)行改造。

1 工程規(guī)模

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)最高日用水量，確定工程日供水規(guī)模為751m3。工程包括水源地管井工程、供水站（加壓泵站）、水塔（高位水池）、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、輸配水管網(wǎng)和村級(jí)管網(wǎng)的配套等。考慮到農(nóng)村供電的保證率，增設(shè)發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，水源井日供水時(shí)間16h，供水管網(wǎng)日供水時(shí)間24h。

2 供水水源和供水水壓

由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)11個(gè)村集中在地下水氟含量超標(biāo)區(qū)域，又無可利用的地表水源，為此采取遠(yuǎn)距離調(diào)水方案，為確保工程安全運(yùn)行，將水源地選在原有水源井附近。規(guī)劃打井1眼，原有的2眼井作為備用水源。由于地下水提水至水池或水塔后再供水入戶，為避免水源的二次污染，工程凈化措施采用紫外線消毒。

各用水村沒有水池或水塔，供水系統(tǒng)直接供水入戶，系統(tǒng)供水壓力到各村管網(wǎng)接入點(diǎn)的自由水頭按最低水位10m計(jì)算。

3 供水總體方案規(guī)劃

該項(xiàng)目工程水源地距末端用水村約16km，水源地高程與用水戶間的高差為5～23m，故采用首部加壓和重力配水相結(jié)合的管網(wǎng)系統(tǒng)。

此次改造共設(shè)計(jì)兩種供水方案：一是從水井提水至水塔，消毒處理后，經(jīng)輸水管道自流供水至各受益村用水戶；二是從水井提水至調(diào)蓄水池，消毒處理后，經(jīng)兩條輸水管道加壓或自流供水至各受益村用水戶。

4 水池規(guī)劃

在水源井附近，地形較為平緩，沒有滿足整個(gè)系統(tǒng)只靠重力流供水的合適地形，為此建水池或水塔作為供水設(shè)計(jì)中可考慮的兩個(gè)方案。調(diào)節(jié)水池的有效容積按管網(wǎng)控制區(qū)域最高日用水量的40%計(jì)算，水塔的有效容積按最高日供水量的20%設(shè)計(jì)。根據(jù)檢修和運(yùn)行的需要，確定設(shè)置水池為雙水池，水塔為單水塔。

5 供水方案比選

方案一是基本采用原有的供水方案，調(diào)整部分是：將水塔容積由100m3調(diào)至200m3，水塔高度提高10m，輸水主管道管材由鋼管調(diào)整為PVC塑料管，并調(diào)整水泵型號(hào)，同時(shí)增設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、集中水表井等。

方案二與方案一的不同之處在于將水塔改為300m3調(diào)蓄水池，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整水泵型號(hào)，并增設(shè)變頻控制設(shè)備、加壓泵房，由一條輸水主管線調(diào)整為兩條輸水主管線。

兩種方案中，在調(diào)蓄能力方面：方案二比方案一的調(diào)蓄能力增大100m3。

在供水保證率方面：水源地和用水戶高程、各用水戶高程相差較大，其中有一個(gè)村與水源地距離近，且相對(duì)高差相差5m，其余村莊距離遠(yuǎn)，高程相差20m左右，因兩種情況的地形落差較大，相應(yīng)的自由水頭也相差較大，采用方案一的一條輸水管道供水，受多管分流影響，管網(wǎng)中自由水頭較大的節(jié)點(diǎn)流量達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只要下游用水，其中一個(gè)村經(jīng)常在用水高峰期供不上水。方案二可避免此種情況，設(shè)計(jì)兩條輸水管道，給一個(gè)村單獨(dú)供水，只需多鋪設(shè)1000m輸水管道，與另一條管道平行鋪設(shè)在同一管槽中。

在運(yùn)行成本方面：采用方案一，全部用水量必須多提升30m的凈揚(yáng)程至水塔才可供水入戶。采用方案二將水提升至地面蓄水池后，分兩條輸水管道，一條輸水至某村，只需全程啟動(dòng)加壓系統(tǒng)，加壓泵揚(yáng)程選20m即可滿足用水要求，且該村最高日用水量?jī)H47m3，占該工程用水量的6%，相同的供水量相對(duì)于方案一可節(jié)省部分用水成本；一條輸水至其他用水村，各村與蓄水池之間相對(duì)高差20m左右，為充分利用地形高差，將出水管設(shè)計(jì)成兩套系統(tǒng)，采用重力供水和壓力輸水相結(jié)合的方式向用水戶供水，加壓泵揚(yáng)程選20m。在用水低谷期間，管網(wǎng)沿途水頭損失小，末端自由水頭相對(duì)較大，能夠滿足用戶用水壓力，加壓泵停止工作，自來水通過旁通管直接到達(dá)用水點(diǎn)，靠重力輸水解決吃水。隨著用水量的不斷增加，管網(wǎng)沿途水頭損失不斷增大，當(dāng)自來水管網(wǎng)水壓不能滿足用水要求時(shí)，電接點(diǎn)壓力表向變頻數(shù)控柜發(fā)出信號(hào)，變頻軟啟動(dòng)水泵機(jī)組加壓供水，直至實(shí)際供水壓力等于設(shè)定壓力時(shí)，變頻數(shù)控柜控制水泵機(jī)組以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在用水高峰期間，用戶管網(wǎng)壓力下降，當(dāng)降到低于設(shè)定壓力時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表發(fā)出信號(hào)給變頻數(shù)控柜，使變頻器頻率升高，水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增加，出水量和壓力上升，直至用戶實(shí)際壓力值等于設(shè)定壓力值。當(dāng)用水量在低谷和高峰期間一定范圍內(nèi)時(shí)，用戶管網(wǎng)壓力上升，當(dāng)高于設(shè)定壓力值時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表發(fā)出信號(hào)給變頻數(shù)控柜，變頻器頻率降低，水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速降低，使用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力值等于設(shè)定壓力值，大大降低了工程的運(yùn)行成本。

在系統(tǒng)可靠性方面：由于蓄水池容積的加大，減少了潛水泵的啟停頻率，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命，在停電的情況下，尚有300m3水的緩解能力，降低了因維修等事故造成短時(shí)停水而產(chǎn)生的影響。

在工程投資方面：水塔的工程造價(jià)遠(yuǎn)大于水池，方案二單供水系統(tǒng)首部調(diào)整比方案一可節(jié)省投資30多萬元，且由于95%的用水戶管網(wǎng)針對(duì)方案一承受的靜水壓力大于40m，管網(wǎng)壓力等級(jí)必須采用承受0.6MPa的管材，方案二用水戶管網(wǎng)承受的靜水壓力為20m左右，動(dòng)水壓力不會(huì)超過40m，管網(wǎng)壓力等級(jí)采用承受0.4MPa的管材即可，大大降低了工程造價(jià)。

6 結(jié)語

經(jīng)綜合比較，方案二在水質(zhì)、水壓以及水量幾方面均能滿足居民生活用水要求的基礎(chǔ)上，較大程度地降低了工程造價(jià)，還提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，大大降低了工程運(yùn)行成本。