区块化供水的应用研究

陈文立 蒋伟萍

（长安大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710064）

给水管网是作为城市给水系统重要组成部分。在其总投资中，输配水管道部分通常约占70%—80%[1]。另外，供水行业是城市一个耗能的大户，根据中国统计年鉴[1]资料统计，供水行业的耗电量非常大，但是，它的节能效果确实非常低下的。

在整个给水工程的耗电量中，用来维持水泵的运转的耗电占据主要部分，达95%～98%，剩下的耗电几乎都用在了制水的辅助设备上。为降低能耗，减少投资，必须做好给水系统的优化设计。并且进行多种方案的计算和比较，从而得到最佳方案。研究确定性条件下的给水管网改扩建优化设计方法，可以很大程度上减少工程的总投资，包括前期的建设投资及后期的管理运行费用，提高能源的利用率，从而提高经济效益。

1 区块化供水

供水管网区块化不同于一般概念上的管网并联或串联分区，而是综合考虑水源性质、数量、位置，城市地形与行政区域、现有管网的规模，将现有管网的供水主干管或干管与给水支管相互分离，改造成为若干个区域，实现分区供水，实施区域管理。并且各区块由专用的供水主干管或干管供水，然后通过各区块内的支管向用户供水，实现供水干管与支管的功能分离，区块间由应急联络管相连，安装阀门，以备突发事件。

2 工程概况

陕南S县地处秦岭腹地，县城位于苍龙山以南丰阳河以北沿河呈带状分布，属于典型的山谷型城市。丰阳河和西河在城区西侧交汇后向西流去，福银高速由城市北侧通过，203省道由城区西侧通过。根据该县城市总体规划，2030年县城规划人口20万人，城市将形成形成“一心、一圈、两廊、四区”人字形的空间形态。

“一心”即两河交汇处布局城市核心区，使山阳城市的重心西移，此处成为城市综合核心区。“一圈”即城市外围山体形成的城市绿色生态保育圈。“两廊”即丰阳河生态廊道和西河生态廊道。“四区” 即西南产业园区、老城区、西河新区、东城区。其中西南产业园区是以农副产品加工、生物医药、钒业深加工深加工等为一体的综合产业区；老城区是以居住、商贸等为主的综合区；西河新区是以办公、居住为主的城市新区；东城区是以居住为主的城市新区。规划区内地形高差悬殊，最低点地面标高617.83m，最高点地面标高790m。

县城现有人口6.9万人，供水人口4万人，供水管道总长度1.49Km，供水范围主要集中老城区。现状供水存在诸多问题，城市配水管网系统不配套，布置不合理，部分管段没有形成环状供水；管网覆盖率低，供水保证率低；管网老化腐蚀严重，漏损率高；管材混杂，系统水力条件极差。

3 工程设计

根据城市需水量计算，2030年县城总需水量为3.8万m3/d，由两座地表水厂供水，一处为县城东部磨沟河上游第三水厂，供水量3.0万m3/d；一处为县城东南部薛家沟梁上的第一水厂，供水量3.0万m3/d。

为了提高系统管理水平，减少管网漏损率、根据县城规模，水厂，高位水池数量，供水能力，行政区域及地形、地貌、河流等特点，区块后的给水管网划分成5个中区，实现安全供水。整个县城管网分为D1、D2、L1、L2和GY共5个供水区域。D1区地形高差718-780m，用水量8000m3/d；D2区地面高差700-770，用水量5000m3/d；L1区地面高差 670-700，用水量 5000m3/d；L2区地面高差660-690，用水量4000m3/d；GY区地面高差617-720，用水量16000m3/d。扩建后第一水厂向D1区管网供水，而在D2、L1、L2和GY分区内利用高位水池向管网供水。第三水厂出水经过输水管道向D2区新建供水高位水池（1000m3，地面标高 760m）、L1区现状 1高位水池 （500m3， 地面标高747m）、L2区现状高位水池 2（500m3，地面标高 730m）和 GY 区高位水池供水（2000m3，地面标高710m）。

对L1和L2区进行区块化分析，验证给水系统区块化的有效性。供水量为9000m3/d，共有186根管段，148个节点，管径为100mm、150mm、200mm、300mm。由两座高位水池供水。区块化后，L区分为L1区和L2区，分别由现状高位水池1和现状高位水池2供水。经反复水力计算确定：L1区分为2个小区；L2区分为2个小区。由自由水压因素，有高区、低区组成，高区统一降压18米，延长管道使用寿命，保护管道。在水压不足的区域或特殊的位置，需增加叠压增压设备供水。

经过水力计算模拟，区块化后的L1区最大自由水压由68.52m降低到50.52m，平均自由水压由57.52m减小到45.32m；L2区最大自由水压由71.15m降低到53.15m，平均自由水压由57.49m减小到48.49m。区块化后，便于降压与管理，水压过高问题得以改善；改善了水压不均匀性，L1区减小约21.1%，L2区减小约15.6%。不仅提高了供水的安全可靠性，给降低漏失水量创造了有利的条件。

根据给水管网区块化后漏水量的减小量：

则：L1区平均自由水压值约降低21.2%，漏失减小量约为16.5%。L2区平均自由水压值约降低15.6%，漏失减小量约为11.2%。

4 结语

根据国家的“十二五规划”要求，随着县城经济水平的发展、城市化进程加速，给水系统的管道的老化、水压及水量等面临着巨大问题，需对城市给水系统的改扩建进行分析研究。本文简述了区块化(DBS)的概念；进系统的说明了区块化实施的方法，区块化时需考虑的因素以及整个县城的分区情况。以L区管网为例，计算结果表明，管网区块化可以有效解决自由水压过高问题，并且可以改善水压不均匀性，既能提高供水安全性，又能减小管网漏失水量。

[1]中华人民共和国统计局编.2002年中国统计年鉴[Z].中国统计出版社，2003