新疆某城市供水系统改造方案探析

李俊逸

摘  要：随着城市的快速发展供水问题日益凸显，供水规模不足供水系统布局不合理导致现状城区用水困难，结合新疆某城市现状各水厂在城区中的分布位置，充分考虑地形高程特点以及水厂今后发展潜力，通过对城区现状用水情况高峰期平差分析提出改造方案，并对近远期高峰时供水系统管网平差，确定方案合理性，并从节省能耗安全可靠运行角度，解决城区部分居住小区供水压力不足供水水量不足问题。

关键词：供水系统布局;水压不足;改造;管网平差

某市位于新疆东部，东天山南麓，地处欧亚大陆腹地典型的温带大陆性干旱气候昼夜温差悬殊干旱少雨。地表水系属内陆河绝大部分发源于盆地北缘高山区地表径流都为间歇性山区河沟属山区降水与冰川型融化雪水。流出山口后消失于洪积扇北部转化为地下径流，形成了以地表引水地下提水并重的绿洲灌溉农业体系。区域地下水储量为255亿立方米，全市已确认地表水总径流量为32360万立方米/年，地下水资源稳定水质优良。

本文以新疆某城市供水系统为例，通过管网平差计算解决现状供水系统中面临的问题，并针对现状净水厂供水管道提出改造方案。

1 城市供水现状及存在问题

城市现有净水厂四座，设计规模：一水厂2.0万m3/d二水厂6.0万m3/d三水厂5.0万m3/d四水厂2.0万m3/d。

城市现有输配水管网长度184.09km，管径DN100-DN800，采用的管材为灰口铸铁管PE100管玻璃钢管及球墨铸铁管。

北区由于供水水厂的分配不合理性，导致管网末端供水压力不足用户用水无法保障;南区受地面高程影响，管网中压力大部分可维持在0.2Mpa以上水量不足一水厂的出流压力为0.4Mpa，二水厂与一水厂相同高程点处出流压力为0.2Mpa左右，二者同时运行时二水厂受一水厂压力顶托水量无法顺畅进入南区。城区现状管网纵横交错，截断点有效性值得进一步探寻压力不平衡现象在管网中矛盾凸显。

2 水力计算模型的建立

城区管网水力平差计算的目的是为了选择合适的供水系统运行方式和科学的确定管网管径，受用户用水影响管网水力平差是动态的理论上一般按远期的最高日最大时流量计算确定管网管径，但对既有管网来说，水力平差计算要充分考虑到对现有管道的利用，为保证计算精度，同时简化计算复杂程度，对一些参与计算的管段作了技术处理：

1、对于同条道路布置多条管线的采用复合管径参与计算

2、节点为管线的交点转折点变径点。对于小范围内多条管线相交处简化为一个节点

3、对于多水源供水方式，采用虚拟节点参与计算

4、部分支路管段统一并入前段節点内，作为集中流量处理

5、管道的粗糙系数均取为0.013

6、城区最不利点供水水压按0.28Mpa计。

为了查明现状城市供水中的问题，同时考虑到现状与远期的发展衔接为此建立了三种工况的管网水力平差计算模型。

模型一基于现状运行实际最高日最大时工况下的管网水力平差计算

经水力平常计算得出如下结论：

1、三水厂与北区现状供水区域地面高差较大南区迎宾路安全路附近地面高差大;北区仅靠三水厂供水导致迎宾大道安全路附近的供水压力不足。部分路段管网管径偏小导致卡脖现象水损增大。

2、现有供水运行工况存在缺乏系统性和不平衡现象。受地面高程影响当二水厂和一水厂同时运行时一水厂的出流压力为0.4Mpa，二水厂在与一水厂相同高程点处出流压力为0.2Mpa左右，二水厂受一水厂压力顶托，水量无法顺畅进入南区（在平差计算节点参数表中二水厂的计算流量655.047L/s小于设计流量1166.67L/s）;前进西路地面高程在775m-796m之间，二水厂至八一路与前进西路交叉口处（地面高程为780.22m）自由水头仅为19.33m，前进西路铁路沿线地面高程较高紧靠二水厂重力供水无法满足该地区的用水水压需求;建国路东侧靠阿牙路附近小区由二水厂供水该地区处于二水厂供水管网末端压力不足;部分路段管网管径偏小导致卡脖现象水损增大。

模型二基于远期供水规模最高日最大时工况下的管网水力平差计算

采用远期规划供水流量及规划供水管网平面图进行平差，计算得出如下结论：

1、北区供水系统水量平衡的情况下，三水厂供水压力达到0.30Mpa四水厂供水压力达到0.39Mpa，可保证北区供水管网均可达到0.28Mpa的供水压力;北区主干管按照远期管径敷设部分区域供水管网为枝状管网，近期应使北区供水管网形成环状供水管网。

2、四水厂经减压调节水池后进入南区管网压力0.33Mpa二水厂进入南区管网压力为0.29Mpa（要求二水厂通过加压供水方式向南区供水）此供水方式南区管网中压力均在0.28Mpa以上满足六层楼用户用水需求二水厂供的水量为6万m3/d四水厂经减压调节水池供水量为5万m3/d南区总供水量达到11万m3/d;南区现状管网管径多处需扩大管径;远期南区供水系统中南环路附近供水压力达到0.7Mpa以上，该区域上游管道需设置减压阀使供水压力维持在0.4Mpa以下。

模型三基于近期新增3万m3/d地下水应急备用水源的水量运行工况进行的最高日最大时管网水力平差计算

采用近期新增3万m3/d水量供水管网水力计算得出如下结论：

1、北区供水系统水量平衡的情况下，三水厂供水压力达到0.30Mpa供水量2.0万m3/d，四水厂供水压力达到0.30Mpa供水量1.5万m3/d可保证北区现状供水管网均可达到0.28Mpa的供水压力;考虑到供水系统安全性中期应根据北区人口的增长扩充现有管道的敷设区域使该区域供水管网形成环状管网。

2、一、二水厂联合向南区供水，一水厂保持现状最高日2.7万m3/d最大小时秒流量q=437.5L/s入网压力0.4Mpa工况下确保南区管网中压力大于0.28Mpa南区供水总量规模近10万m3/d要求二水厂以最高日供水量7.5万m3/d最高日最大时入城南管网量q=1215.28L/s情况下二水厂与城南网接点处的压力应在0.32Mpa;城南区八一路前进西天马路天山北路友谊路等道路下供水管道管径偏小管中流速超过经济流速1.2m/s水损较大存在扩管需求;

4结论

现状水厂在城区中的分布位置，充分考虑地形高程特点水厂今后发展潜力，从节省能耗安全可靠运行角度，要解决南区北区部分居住小区供水压力不足供水水量不足问题，供水方式建议如下：

（1）近期一水厂按现状工况运行，二水厂由重力流供水调整为压力供水方式。

（2）经管网水力平差二水厂与南区管网接管点处的压力0.32Mpa二水厂至管道接入点输水线路的沿程损失二水厂向南区的输水管线敷设2根DN800输水管按三用一备选择水泵水泵扬程可在15-20m之间，单泵电机功率为75kw。南区二级加压泵站水泵扬程的提高对于城区管网的耐压性也是一个考验，因此建设二泵站压力宜低不宜高并应密切注意城南南环路管段压力对管材的影响必要时可通过2-3处设置减压阀予以减压。

（3）三四水厂增加向城北区的供水能力。水厂新增8眼水源井测算单井深按200m计。

参考文献：

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