城市供水方案的應(yīng)用分析

陳杰

摘 要 結(jié)合工程實(shí)例，從能耗、運(yùn)行可靠性及投資等角度分析比較，選擇合理、切合實(shí)際的供水方案。

關(guān)鍵詞 能耗；高位水池；管徑；可靠性

中圖分類號：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0092-02

隨著城市突飛猛進(jìn)快速發(fā)展，城市供水緊張與降低供水能耗，節(jié)約投資的同時(shí)節(jié)約運(yùn)行成本，成為管理層、設(shè)計(jì)人員以及用戶深刻關(guān)注的問題。我們不但要合理開發(fā)能源、利用能源的同時(shí)還要合理利用掌握的有限能力分配能源。本文結(jié)合花溪小孟工業(yè)園區(qū)供水工程實(shí)例，從節(jié)約投資、降低能耗同時(shí)穩(wěn)定安全運(yùn)行角度分析水庫供水。

1 背景與規(guī)劃

1.1 工程背景

隨著貴陽市城市發(fā)展，城鎮(zhèn)居民用水需求量日益增加，貴陽市總體供水規(guī)模日需加大。根據(jù)預(yù)測，近期重點(diǎn)實(shí)施區(qū)最高日用水量5.33萬m3/日，日變化系數(shù)1.2，平均日用水量4.44萬m3/日。

基于本文分析依托小孟生態(tài)工業(yè)園區(qū)供水工程案例，以下介紹圍繞園區(qū)相關(guān)規(guī)劃、建設(shè)展開描述。

1.2 供水規(guī)劃

按照珠江水系開發(fā)利用的總體規(guī)劃，在珠江水系上主要開發(fā)利用馬林泉水、老榜河和趙司河，分別新建紅巖水庫、老榜河水庫和栗木水庫。

1.3 擬建水廠

孟關(guān)新建孟關(guān)水廠向小孟生態(tài)工業(yè)園區(qū)、小河片區(qū)及花溪片區(qū)供水，孟關(guān)水廠規(guī)劃總規(guī)模15萬m3/日，根據(jù)水源建設(shè)時(shí)序，水廠分三期建成，一期隨著老榜河、栗木水庫建設(shè)同步新建孟關(guān)水廠一期，供水規(guī)模2.5萬m3/日，二期隨著黔中水利樞紐建設(shè)同步建設(shè)7.5萬m3/日供水規(guī)模，三期隨著紅巖水庫建設(shè)同步建設(shè)三期5萬m3/日供水規(guī)模，工程為多水源，聯(lián)合調(diào)度供水，孟關(guān)水廠規(guī)劃擬建在孟關(guān)集鎮(zhèn)的東南部，南環(huán)線東側(cè)，占地面積7公頃，場地標(biāo)高1140 m。

2 工程概況

本工程水源為新建水庫—水場堡水庫，水庫位于花溪區(qū)黔陶鄉(xiāng)的蓋打坡附近，所處流域?yàn)槔习窈樱瑸橹榻饔驖i江左岸的一級支流，距黔陶鄉(xiāng)2.8 km，推薦壩址地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°44'19"，北緯26°21'44"左右。主要任務(wù)是工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉，主要為貴陽市南部片區(qū)小孟工業(yè)園等供水，滿足城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展需要，灌溉范圍為青巖鎮(zhèn)、黔陶鄉(xiāng)1100畝農(nóng)田。水場堡水庫正常蓄水位1082.00 m，死水位1063.00 m，水庫總庫容為1225萬m3，死庫容29.9萬m3，年供水量1390.70萬m3，其中P=95%毛供水量為1333.70萬m3/a，P=80%灌溉用水量57萬m3/a。

3 方案比選

3.1 供水方案比選

1）高位水池方案。壩體取水，通過閘閥室后經(jīng)φ800吸水管，至大壩下游約142 m河道右岸泵房，泵房地面高程為1061.12 m，壓力管管徑為φ800長1 km，輸水管從取水泵房引出后，沿地表順地形布置，經(jīng)楊黃大地到達(dá)炸藥廠后山高位水池，高位水池，池底高程1154.85 m，出水口高程為1156.13 m，水面高程1159.14 m?；A(chǔ)置于開挖后的強(qiáng)風(fēng)化基巖上，從高位水池出來后，管道一路下行，從南至北先后經(jīng)黑石頭林場、黃泥關(guān)、營盤山、上板橋到達(dá)規(guī)劃孟關(guān)水廠，輸水管為φ700夾砂玻璃管，管線總長6.64 km。

2）水庫直接取水方案。壩體取水，通過閘閥室后由管道泵直接抽水至水廠，管道管徑φ700長7.78 km，沿地表順地形布置，經(jīng)楊黃大地到達(dá)炸藥廠后沿線布置。從南至北先后經(jīng)黑石頭林場、黃泥關(guān)、營盤山、上板橋到達(dá)規(guī)劃孟關(guān)水廠。

兩個(gè)方案管線布置基本相同，詳見表1。

綜上所述，受地形條件限制，高位水池方案從保證率、供水地形、安全性和經(jīng)濟(jì)比較均優(yōu)于不設(shè)水池方案。

3.2 管徑方案比選

1）輸水管材的選擇。鋼管：具有很高的強(qiáng)度和不透水性，可以承受較高的內(nèi)壓和外壓，管件加工方便，使用性強(qiáng)，敷設(shè)較不方便，適應(yīng)性強(qiáng)，管子剛度較大，不易變形，特別適用于地形復(fù)雜的地段，采用鋼管較方便且管理維護(hù)方便，一次防腐后使用年限較長。但管子造價(jià)較高，重量較大，不易搬運(yùn)；其接口形式比較靈活，可法蘭及焊接連接。

玻璃鋼夾砂管：耐腐蝕性優(yōu)，可根據(jù)輸送介質(zhì)選擇不同的耐腐蝕管道。機(jī)械強(qiáng)度大，管道內(nèi)壁光滑，相同流量下，管徑可予縮小，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，重量輕，壽命長，質(zhì)輕，運(yùn) 輸便利，施工費(fèi)用低，無須維修，使用壽命長。保持水質(zhì)，無毒，輸送飲水用水，能保持長期水質(zhì)衛(wèi)生，適用于埋管和較大管徑。硬度較鋼管低，對回填料及施工質(zhì)量要求高。目前大口徑玻璃鋼管常用的工作壓力在1.6 MPa以下。

2）管徑的確定。工程選用夾砂玻璃鋼管管材，按PE管計(jì)算水損，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL310-2004）6.0.12計(jì)算水頭損失，局部水頭損失按沿程水頭損失8%計(jì)算。

單位管長水頭損失i（m/m）

式中：Q—管段流量，m?/s；

d—管道內(nèi)徑，m。

抽水裝置所需電能Э（kW·h）

式中：H—水泵揚(yáng)程（m）；

W—抽水裝置在工作時(shí)間內(nèi)抽送水的體積（m?）；

ηH·Y—泵電動機(jī)、動力變壓器、電纜、動力機(jī)與泵之間傳動裝置的效率之積。

從經(jīng)濟(jì)角度，DN700管徑較DN600高出18.5萬元，投資效益不足兩年可收回。DN800較DN700高出46.58萬元，投資效益需3年多收回；水力分析角度，DN700管徑流速較為適中，每公里水頭損失較為適中；管道和能耗角度，DN700管徑較上下兩種管徑差值較小，因此，方案選定DN700管徑。

4 結(jié)論

通過上述分析，工程降低一次性投入成本，降低運(yùn)行能耗，穩(wěn)定安全運(yùn)行，不僅僅要從工程實(shí)際條件出發(fā)，緊緊圍繞工程布局如高位水池的選址以及結(jié)合供水對象進(jìn)行輸水管的布置和選型。其重點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

1）工程為多水源多水廠聯(lián)合調(diào)度，大大增加了工程的可靠性，使得原本為提高保證率應(yīng)該為雙管供水調(diào)整為單管供水，同時(shí)也降低了本工程的總投資及能耗。

2）水廠設(shè)有清水池調(diào)節(jié)供水，使得本工程高位水池負(fù)擔(dān)降低，主要從穩(wěn)定水壓減少水錘角度，僅僅設(shè)計(jì)了500 m3容積，同樣也降低了工程總投資。

3）輸水管的選址，避免了管路敷設(shè)長度增加、構(gòu)筑物增加造成浪費(fèi)。管型的對比，降低了管路能耗，綜合一次性投資和運(yùn)行成本比較，選擇合理、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方案。

參考文獻(xiàn)

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