综述供水管网运行方式

综述供水管网运行方式

摘要：作者根据自己多年的工作经验，通过分析小城镇供水管网特点的基础上，对小城镇供水管网的运行方式进行了深入的探讨，指出小城镇供水管网首要选择合适的调节设施或采用变频调速供水方式；在分析用水变化规律的基础上考虑采用二泵站分级供水方式，进行技术经济优化分析后考虑分区、分压或中途加压或采用区域供水的运行方式，以供同行借鉴参考。

关键词：供水管网；区域供水

1、概述

小城镇供水系统与城市供水系统相比，多数供水管网呈树枝状，市政供水条件差，可靠性差，管道特别是配水管道材质差、敷设简陋。小城镇供水管网的特点主要体现在：①供水管网规模小，时用水量变化大。小城镇相对大、中城市经济落后，人均综合用水定额比大、中城市小，管网系统规模小，管道直径小。小城镇供水系统由于其规模小，用水不均匀，昼夜用水量变化大，时变化系数大(可达3－4)，用水高峰时几乎是户户用水，用水低谷(夜间)用水量很小，有些时段(凌晨)根本无人用水，部分水厂和泵房甚至停止工作，仅靠水塔的储水供应用户。②供水管网建设薄弱，管网材质差。小城镇管网建设基础薄弱，发展不平衡。有些管网使用年限过久，有资料统计，城镇中近40万km管道中，有1／3超过了使用的年限，急需更新改造，且经常发生爆管漏水事故，造成自来水公司的严重

亏损；另有资料统计20世纪六七十年代新发展的一些小城镇供水管网，水量净漏损率有的达到14％，此数值超过国家要求城市供水企业管网基本漏损率不应大于12％的标准。③供水能力不足，可靠性差。小城镇用水主要包括：工业、居民生活用水、环境美化、绿化等用水，其中最主要的是前两类。大部分小城镇自来水主要提供居民生活用水，工业企业一般自备水源，到夏季用水高峰期间，自来水厂虽竭尽全力，也难以满足用户要求。此外，小城镇管网多为树枝状，管网各部分之间流量调节能力较差，供水可靠性差，且能量浪费严重。④各种给水设备运行效率低下，能量浪费严重。小城镇管网规划不尽规范或建设不到位，管网布局不尽合理，不少单位自建水井和水塔，以至于城镇水塔林立，却不互相连通，造成给水设备效率低下；各种给水设备常年不更换，造成有些设备无法正常使用，管段阀门无法调节关闭、水泵脱离高效区运行的现象比比皆是。此外，由于水泵配置不合理，夜间送水量减小时没有合适的水泵机组运行，造成出厂压力、管网压力很高，单位水量的供水电耗为白天的1.3－1.5倍，浪费大。⑤管网调度不及时，运行管理困难。当前小城镇供水技术管理力量不足，对调度工作不重视，技术人员偏少，运行调度人员素质偏低，很少有单位配备专业调度机构，造成发生管网漏水爆管等事故时检修不及时，以至于渗漏等现象严重。此外，小城镇供水管网地理位置分散，也给运行管理增加了一定困难。

2、小城镇供水管网运行方式

目前部分小城镇采用地下水直接进人管网的一级供水和清水池泵站加压的供水方式图，部分小城镇甚至无独立水厂，其供水主要来源于中心城市，这种供水方式可以等价视为一级供水方式。由于小城镇用水不均匀，昼夜用水量变化大，时变化系数变化大，用一级供水方式就不太合适。这是因为供水量满足最大日最大时的要求，就需要最大时的设备能力，否则就会产生供水不足、水压降低的问题，有些用户就用不到水。或者由于调度不及时，也会产生水压过高或过低，造成管网破坏和用户无水现象，因此需要对一级供水方式进行改造。为实现管网安全、经济、可靠地运行，小城镇供水管网应充分依据自身的特点及用水要求确定运行方式。

2.1 设置调节设施运行方式

小城镇供水管网规模小，时用水量变化大，用水不均匀，加上供水管网自身结构的不完整，供水管网流量调节能力差，输水管网压差变化大，供水可靠性差，甚至有些水厂或泵房是间歇运行。因此，小城镇供水管网应首要考虑设置水量调节构筑物并充分考虑利用地形高差实现重力供水。对于一些中小城镇的工厂可以考虑自建水塔等调节构筑物维持一定的水压，以确保正常生产。供水工程主要的调节构筑物有清水池、水塔、高位水池和压力罐。

(1)清水池。一般设在昼夜连续供水，并可用水泵进行调节的小型水厂，其次是供水系统要求所需设置清水池的系统。

(2)水塔。一般设在给水系统规模小，供水范围较小的水厂以及间歇运行的水厂，适应于无合适地形设置高位水池的系统。其所需调节容量较小，水塔的容积由二级泵站供水线和用水量曲线确定，若无详细资料，可按照最高日用水量的10－15％设计，个别村镇给水可以增大到50％。水塔一般建在地形最高处，其水柜底高于地面的高度h可按照式(1)计算：

ht＝hc＋hn－(zt－zc) (1)

式中：hc－控制点c要求的最小服务水头，m；hn－按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；zt－设置水塔处的地面标高，m；zc控制点的地面标高，m。

从式(1)看出，z，大则h，小，这是水塔建在高地的原因。此外，水塔尽可能放在给水区的中心地段，应靠近最大用水户和水压要求较高的用水户。其位置主要根据给水区域的地形坡度i，以及最高用水时从水塔到控制点的水力坡度i2而定。当i1/i2＜1时，水塔可放在最高点，i1/i2＞1时可放在水塔供水范围内的中心地区。水塔在供水系统布置上有前置式、对置式、网中式三种。小城镇可根据供水区域的地形特点、用水分布选择适宜的水塔设置方式。

(3)高位水池。高位水池主要适合于丘陵地带和山区，调节容量较大，供水可靠。在有地形高差的环境下，把水源的来水送人高位水池，再利用重力对管网供水，这样高位水池可以起到调蓄作用，在用水量低谷时蓄水，用水高峰时作为水源供水，可以间歇供水。

其工艺简单，便于维护管理，运行费用低。

(4)压力罐。具有占地少、造价低、室内安置、自动控制的优点，但对电力要求高、调节容量小、不适于缺电地区。由于小城镇管理落后，在使用中一些自动装置经常损坏失修而变成了手动定时控制，失去了自动连续供水的意义。此外，在进行水质消毒时投加消毒剂氯对气压罐有腐蚀，影响其使用寿命。总的来说，这种调节设备很快便会成为一种临时供水设备，应用范围越来越小。

上述几种常见调节构筑物可分为两大类：一类是在泵前，只能调节水量，主要是清水池，这类调节方式是大型供水系统常用的调节方式；另一类是在泵后，既可以调节水量，又能储存能量，主要有水塔、高位水池和压力罐，对于小城镇供水系统，应该主推后一类方式。显然调节构筑物的选用主要根据小城镇供水供电状况、地形、经济等条件选用。小城镇应充分利用调节设施的调蓄能力进行“削峰填谷”，使得供水泵站供水量的变化趋于平缓而又能满足变化剧烈的用水量要求。同时还要加强管理，保持供水水质能满足健康饮用水水质要求。

2.2 变频调速供水方式

变频调速供水主要有变频恒压(变流量)供水和变频变压(变压力)两种供水方式。其基本控制原理都是利用变频调速器控制水泵转速而达到供水目的。近年来，由于控制技术的提高，变频器价格降低，而且采用变频供水方式也可有效解决二次污染的问题，因此，