淺談城市供水管網(wǎng)的專項(xiàng)規(guī)劃方法

文/陳妍清 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院華東分院 江蘇南京 210023

淺談城市供水管網(wǎng)的專項(xiàng)規(guī)劃方法

文/陳妍清 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院華東分院 江蘇南京 210023

本文重點(diǎn)分析高差大區(qū)域城市供水管網(wǎng)專項(xiàng)規(guī)劃的方法與要點(diǎn)，對(duì)高差大地區(qū)的城市供水管網(wǎng)主要特點(diǎn)、規(guī)劃中的主要問題進(jìn)行闡述，并結(jié)合某工程實(shí)例，分析了城市供水管網(wǎng)分區(qū)規(guī)劃的方案，望能夠解決因高差大對(duì)供水管網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行所帶來(lái)的問題。

供水管網(wǎng)；規(guī)劃；高差；負(fù)壓

高差大的地區(qū)城市供水管網(wǎng)在專項(xiàng)規(guī)劃方案中存在一定的特殊性，這些區(qū)域的局部地勢(shì)變化比較大，供水覆蓋區(qū)與水源地高程的距離差有時(shí)達(dá)到數(shù)十米甚至百米；這種區(qū)域性的地勢(shì)特點(diǎn)給供水管網(wǎng)的規(guī)劃布置與運(yùn)行帶來(lái)了很大的問題。

1 高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)主要特點(diǎn)

第一，水源地地勢(shì)普遍高于供水區(qū)地勢(shì)，合理的專項(xiàng)規(guī)劃能夠滿足對(duì)供水管網(wǎng)重力供水的要求。通過對(duì)重力供水水源的應(yīng)用，有助于降低相應(yīng)區(qū)域的制水成本，提高利用率；

第二，城市供水管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)地形起伏波動(dòng)較大，市區(qū)內(nèi)各個(gè)部分、市區(qū)與水源地之間的地形高差較大，需通過采取分區(qū)供水規(guī)劃的方式確保供水的穩(wěn)定與可靠。因此，在專項(xiàng)規(guī)劃中對(duì)供水系統(tǒng)管線的布置以及對(duì)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)的要求較高；

第三，由于此類城市多依地形而建，因此市區(qū)在地形分布上并不集中，用地功能的區(qū)劃關(guān)系不明顯，城鎮(zhèn)地區(qū)比較分散。從供水管網(wǎng)運(yùn)行的角度上說(shuō)，管網(wǎng)難以延伸成環(huán)，供水過程中缺乏整體性的特點(diǎn)；

第四，此類城市地區(qū)的發(fā)展存在非常大的不確定性，供水管網(wǎng)的規(guī)劃必須充分結(jié)合城市地區(qū)的總體規(guī)劃方案，體現(xiàn)對(duì)近期、遠(yuǎn)期發(fā)展的協(xié)調(diào)性要求。

2 高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)規(guī)劃問題

基于以上城市供水管網(wǎng)的特點(diǎn)，給城市供水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及運(yùn)行維護(hù)均帶來(lái)了非常多的困難與阻礙，主要存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）此類城市地區(qū)的水源地多在地勢(shì)較高的位置，與供水區(qū)域之間的距離較長(zhǎng)，隨之產(chǎn)生遠(yuǎn)距離、高壓力輸水問題；（2）由于本區(qū)域范圍內(nèi)供水管網(wǎng)各個(gè)部分的地面高差存在非常大的差距，故在整個(gè)供水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中容易出現(xiàn)低壓管網(wǎng)壓力過高的問題，誘發(fā)管件損壞或爆管等質(zhì)量問題；（3）因?yàn)榇藚^(qū)域地形高差比較大的原因，導(dǎo)致了供水管網(wǎng)各管段的壓差也比較大，各個(gè)管段的服務(wù)壓力和水量則難以維持在合理的范圍之內(nèi)；（4）由于此類區(qū)域的地形高差大，因此要采用分區(qū)供水的方法。

3 實(shí)例分析

A市區(qū)位于XX地區(qū)東部的丘陵地帶，境內(nèi)地勢(shì)西高東低，全市地貌可分為丘陵區(qū)、崗地區(qū)、平原區(qū)三大類型，各區(qū)高差較大，給區(qū)域供水設(shè)計(jì)帶來(lái)較大困難。根據(jù)A市供水情況的現(xiàn)狀：A市供水系統(tǒng)目前由1#自來(lái)水廠與2#自來(lái)水廠所組成，1#自來(lái)水廠供水量可達(dá)為6萬(wàn)噸m3/d，2#自來(lái)水廠供水量為10萬(wàn)噸m3/d。主要針對(duì)老城區(qū)供水。

管網(wǎng)狀況：城區(qū)以環(huán)狀供水管網(wǎng)為主，郊區(qū)以枝狀供水管道為主。目前部分片區(qū)基本建立環(huán)狀輸配水體系，但仍存在管徑偏小，造成局部地區(qū)壓力不足的情況，且投入時(shí)間較長(zhǎng)，目前部分管網(wǎng)已出現(xiàn)老化、銹蝕的質(zhì)量問題，加之本區(qū)域內(nèi)地形高差大，管網(wǎng)布置比較隨意，局部壓力高，容易誘發(fā)爆管等安全性問題。

隨著本區(qū)域城區(qū)發(fā)展速度的不斷擴(kuò)大，用水量持續(xù)增加，城區(qū)范圍內(nèi)供水管網(wǎng)不合理、管徑偏小、管網(wǎng)老化等問題開始凸顯出來(lái)。為確保本區(qū)域供水管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，就必須對(duì)現(xiàn)有的配水管網(wǎng)進(jìn)行改造與優(yōu)化。結(jié)合本區(qū)城市發(fā)展速度與規(guī)模來(lái)看，改擴(kuò)建工程規(guī)劃設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期規(guī)模需達(dá)到25萬(wàn)噸m3/d，加之考慮到本區(qū)域內(nèi)的地形屬于高差大區(qū)域，故管網(wǎng)設(shè)計(jì)中遵循分區(qū)、分壓原則供水。結(jié)合A市實(shí)際情況，對(duì)整個(gè)供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域進(jìn)行分區(qū)處理，并對(duì)比優(yōu)選最佳設(shè)計(jì)方案。

A方案：本方案中將整個(gè)供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域劃分為三m個(gè)部分，分別為：①高區(qū)，高程在50m～70m范圍內(nèi)；②中區(qū)，高程在20m～50m范圍內(nèi)；③低區(qū)，高程在5m～20m范圍內(nèi)；供水方案為：自一水廠出水，面向中區(qū)供水，同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)輸部分低區(qū)水量；然后由一廠＋二廠聯(lián)合，面向低區(qū)供水，同時(shí)設(shè)立增壓站，經(jīng)過增壓站調(diào)節(jié)后向高區(qū)供水，已達(dá)到分區(qū)供水，節(jié)能省耗的目的。

B方案：自一水廠出水直接面向高區(qū)供水，同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)輸中區(qū)、低區(qū)水量；然后由一廠＋二廠聯(lián)合，面向中低區(qū)區(qū)域供水，保留現(xiàn)狀的部分自用水源作為備用水源。

對(duì)比以上兩個(gè)方案，在供水規(guī)模一致的情況下，從配水工程投資的角度上分析，B方案投資略低于A方案，保留了部分自用水源，但這部分自用水源存在水源水質(zhì)水量等隱患；從供水管網(wǎng)運(yùn)行性能的角度上分析，A方案中共設(shè)置增壓水泵，分區(qū)供水降低了能耗，系統(tǒng)供水安全性可得到保障，管網(wǎng)壓力可控制在60.0m以內(nèi)，可滿足城市地區(qū)供水管網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，服務(wù)水壓可適合用戶使用。同時(shí)，由于本區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)供水過程當(dāng)中的變化系數(shù)較高，故充分利用本地區(qū)的地形條件設(shè)置高位水池，除了能夠起到減壓控制管網(wǎng)壓力的目的，還能夠調(diào)節(jié)水量，降低輸水管網(wǎng)管徑參數(shù)，確保各個(gè)分區(qū)供水性能的可靠與穩(wěn)定。經(jīng)過以上對(duì)比，建議選擇方案A作為本區(qū)域的供水規(guī)劃方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)本文以上對(duì)高差大地區(qū)城市供水管網(wǎng)專項(xiàng)規(guī)劃相關(guān)問題與方法的分析，有以下兩個(gè)方面的體會(huì)，其一是高差大地區(qū)在規(guī)劃供水管網(wǎng)方案時(shí)，需要結(jié)合地形標(biāo)高對(duì)供水區(qū)域進(jìn)行合理分區(qū)；第二，在對(duì)供水管網(wǎng)設(shè)置減壓措施時(shí)，當(dāng)有合適地形可利用時(shí)，一般通過建設(shè)有一定有效容積的水池的方式減壓，既能起到減壓控制管網(wǎng)壓力作用，也能調(diào)節(jié)水量提高供水保證性；第三，可在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)立增壓泵站，實(shí)行分區(qū)供水；第四，水廠之間應(yīng)聯(lián)為環(huán)狀，互為備用；第五，如局部地區(qū)高差特別大，可設(shè)置獨(dú)立片區(qū)單獨(dú)供水，以保證其他地區(qū)適當(dāng)?shù)乃畨?，減少不必要的能耗。

[1] 葉健,高金良,刁美玲等.分形理論在城市供水管網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2014,21(6):562-565,588.

[2]翟慧慧.綠色建筑給排水設(shè)計(jì)的若干問題.中國(guó)房地產(chǎn)業(yè).2015.8