城市供水系统布局的优化选择

沈克维

摘 要：供水系统是保障城市发展的重要基础设施。随着经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，如何配置水资源，科学规划建设城市供水系统日渐成为人们关注的焦點。结合城市空间发展规划，对供水系统基本问题进行探讨，采用费用模型形式及变量的选择，按照数理统计原理，建立建设费用与运行费用的费用模型。协调供水系统之间的关系，充分发挥系统的技术经济特征，在全面满足水质、水量和水压的前提下，使整个系统的总费用最低，达到全局最优。

关键词：供水系统；优化配置；费用模型；规划

中图分类号：TU991.62 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0107-02

1 区域供水系统的确定

传统的供水系统一般是由取水、净水、输水和配水四个子系统组成的[1]。区域供水系统是一种统筹考虑几个相邻地区的供水需求，统一开发、分配水资源，按照天然水源水系、地理环境特征、产业集群分布、功能区性质以及一定的行政区划确定供水区域的新型网络供水系统[2]。其包含若干个供水分区，各供水分区包含取水、净水、输水和配水子系统，供水分区之间通过输水子系统相联系。

区域供水系统打破行政区划，把一个区域内的若干个供水厂及其配套管网联合为一体，管网连成一片，可实现合理配置水资源，比原先分散的、独自的、小规模的供水系统，提高了系统的专业性、合理性、可靠性与经济性。

2 区域供水系统供水方式与供水规模的确定

2.1 区域供水方式

区域供水系统中一般有两座或两座以上的水厂为区域联合供水，供水系统中可以是由多个水厂向同一片区域供水，也可由一个水厂向不同区域供水。而其供水方式主要分为以下两种：（1）就近供水方式；（2）延伸供水。

2.2 区域供水系统优化的理论基础

区域供水系统的优化时基于广度优先搜索策略的Dijkstra算法，对跨区管线的定线优化建立费用模型，以费用最低和水质可靠为目标函，建立区域供水系统规划数学模型。

2.3 就近供水方式的水厂规模

根据上式可计算出供水系统单位年费用，图1和图2分别为常规处理工艺、常规处理工艺与深度处理工艺的规模经济效应图。

对比上面两图可以得到，水厂建设具有规模经济效应，无论采用何种工艺，当水厂建设规模在20万m3/d时呈现较好的规模经济；规模在40万m3/d以上，单位费用进一步降低；当规模小于10万m3/d，单位年费明显增加，规模在5万m3/d以下，单位年费增加速度更快。

因此，当用水区位于水厂服务半径内，且用水量在20万m3/d以下，宜集中建一个水厂供水；当用水量大于20万m3/d时，可根据用水区域用水量分布特点、水厂规模经营、供水安全等多方面因素，合理确定水厂建设规模和数量。

2.4 延伸供水方式

在实际建设中，存在部分新建区需要水源供给，但当该区并未建立供水厂时，则需要从其他地方调水至本区域以保证正常的建设进度。

通过规模经济效应研究可知，水厂规模过小并不经济，因此，在区域建设初期需水量不大时，采用延伸供水方式较为经济。但是，当地区需水量不断增加时，就需要对在当地建设水厂的费用与外来输水所负担的费用进行对比，研究其在多大的用水规模范围内，延伸供水较为经济，而超过一定规模后，在当地建设水厂将较为合适的问题。

因此，可以提出以下建设方案：

方案一：新建水厂直接供水。

时两组供水方案费用相差不多，故供水距离在25～50km时，相应的流量6～12万m3/d—15～26万m3/d。当用水区域需水量小于经济输水流量时，新建水厂费用高于延伸供水费用，宜采用延伸供水；超过其经济流量时，则适宜在该地新建水厂。而在带状区域内，两方案均可采用。

3 结语

城镇供水采用区域联网供水的供水方式对保证用户水量、水压方面具有更高的可靠性。但区域供水系统的优化需根据区域实际发展情特点，结合城市发展总体空间布局，在分析区域用水结构布局和需水量趋势预测的基础上，考虑相关因素，采用费用模型分析，最后得到区域联网供水的优化方案。

参考文献

[1]严煦世，范瑾初.给水工程（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]崔延松.“区域供水系统”与“区域水价”研究[J].中国水利，2005，（16）：14-17.endprint