抚顺县关山水库取水工程的设计体会-删减

抚顺县关山水库取水工程的设计体会
陈桂霞1
（1.辽宁城建设计院有限公司，辽宁抚顺，113008）
摘要抚顺县关山水库作为饮用水水源，经取水、输水、净水等过程后为抚顺县两个用水大户供水。

文章介绍了抚顺县关山水库取水及供水工程中的设计经验，探讨了如何优化取水及供水系统方案，保证城镇供水的安全、节能，提出了长距离输水管线的技术路线。

关键词：系统方案水泵选型输水管线穿山隧洞
抚顺县关山水库建于2003年9月，总库容4440万立方米，水质达到地表水III 类指标，可作为城市集中生活供水和工农业用水的重要水源地。

抚顺县城（简称用水大户A）需水量为15000立方米/日，距离关山水库约15公里，沿途需要跨越多座山岭，实现长距离输水；辉山乳业及附近村屯（简称用水大户B）需水量为5000立方米/日，距离水库2公里。

本工程供水范围包括上述两个区域，相距较远，且输水管道沿途地形复杂，因此在设计中应充分论证比选。

1 系统方案拟定
系统方案拟定是本项目技术方案论证的重点，直接涉及到城镇供水的安全性和系统的节能、供水的制水成本和运行费用、管理等因素，因此提出两个方案进行比选，以寻求一种合理的系统工况，实现最佳的运行效果。

方案一（建设一座净水厂方案）：在用水大户B附近建设一座规模2万吨/日的净水厂，就近解决部分用水，再铺设一条压力输水管线输送净水，接入县城市政供水管网直接配水。

方案二（建设两座净水厂方案）：鉴于两个用水区域位置较远，拟分建净水厂，其中建设一座辉山净水厂，规模5000立方米/日，并在该处设加压泵站输送原水至抚顺县净水厂，规模2万吨/日，利用高地水池重力向管网配水。

方案一的优点是净水厂建设一座，管理集中。

主要存在问题包括：
①对原水水头的利用不足
关山水库水位153.7~173.99米，净水厂地面高程142米，原水重力流流至水厂。

厂内配水井控制高程按照水库最低水位设置。

水库水位最高时原水重力流管段浪费水头约20.3米；而后长距离净水输水管线仍需要加压克服途中最不利点（235米高程）的几何高度才能将净化水送往县城规划区。

因此，该方案不是一个将水库自然水位充分利用的系统。

②净水输水管线距离太长不安全
净水输水管线距离长约12公里，压力较高，管线渗漏的机会较多，带来的问题是净化后的水量漏失，增加售水成本，还可能会遭受污染。

同时由于该管线承担着配水任务，管线的流态相对说不是均匀流，需要有最高时和火灾时、事故时的流量调节的功能，而水厂与配水最不利点间的相距约16公里，当用水高峰来临时，管网的用水量大，净水厂很难将水量在短时间内补充到用水点处，这时唯一的一条输水管线就会出现管内水柱拉断、管道断裂的问题。

系统存在供水不安全的隐患。

③控制补充加氯量较难
从净水厂输送出的净水，消毒剂经过在管线内流经过程的氧化分解，到达管网末梢的净水中余氯含量可能达不到生活饮用水卫生标准的要求，因此需要选择适当位置进行补充加氯。

为了保证管网末梢的余氯量，要在净水厂加大投氯量，或是在
输水管线末端与配水管网连接前补充加氯。

加大投氯量带来的问题是输水管线被氧化腐蚀的速率增加；在输水干线末端补充加氯需要另设置加氯点补充加氯，并要有足够的水压和对投氯量进行调节。

方案二虽然净水厂分别建于两处，但由于加压泵站输送的是原水，输送的水量基本是均恒的，即使管线发生事故，出现渗漏或断裂，也不会立即影响城镇供水，尚有石文镇净水厂的清水池进行调节，为管线修复争取到了时间；而如果管线渗漏，跑掉的是原水，相对制水成本损失较小。

该净水厂利用高地设置的清水池重力配水。

尽管该方案工程投资略高于方案一，但最大的利用水库水位的位能，系统设置相对节能，每年至少节省约2.3万度的电耗量；输送的原水管线因流量比较均匀，运行安全；两座净水厂分别距用水点较近，高峰调节水量及时，因此推荐方案二。

2 加压泵站水泵选型
辉山净水厂内设置一座加压泵站，设备间内设置3种功能的离心水泵。

根据关山水库提供的资料：该水库设计洪水位173.99米，兴利水位172米，死水位153.7米；经过多年的观测记录，关山水库自建库以来最低的运行水位也在168米以上，尚未出现达到死水位的情况。

为节省能耗和运行费用，充分利用水库的水位位能输水，合理的选配加压泵站的水泵配置，将关山水库的可利用最低水位至兴利水位划分2个工作区间，即按照水库水位为165米时配置水泵扬程约55米。

当水库出现水位高于或低于165米水位时，根据水库来水水位反应到加压泵站进口管线处的水压线信号，用变频器来调节压力增高或降低的运行，调节出现的各种水位变化情况，达到适应前置水库的水位变化、确保输水压力管线安全运行，达到节能运行工况。

原水提升泵设置3台，2用1备，两台变频一台工频运行。

单台流量240立方米/时，扬程65~55m米，功率75千瓦。

另外两种水泵分别为辉山乳业集团和附近村屯提供用水。

3 原水输水管线设计
输水管渠在整个给水系统中是很重要的。

它的一般特点是距离长，与河流、高地、交通路线等的交叉较多，因此定线复杂且施工难度大[1]。

本工程管线路由有两个方案，方案一需要跨越一处高程235米的高地，方案二比方案一管道长度增加约9公里，沿途较平缓，终点水厂配水井水位均为195米。

方案二管线投资增加801万元，管道水头损失增加25米，因此拟采用方案一。

方案一的难点在如何跨越高地，并尽量减少原水泵的扬程。

若采用直埋敷设翻越高地，管线敷设高程比末端净水厂配水井水位高38米，远高于管道水头损失，且原水泵站扬程较高，运行费用高，承受高压的管线存在水量渗漏的风险，且易产生水锤。

某取水工程在最高点处设置水环真空泵使管道形成7米真空度，有效降低水泵扬程，但是该法一般适合于最高点高程高于末端配水井水位10米以内的情况，若高于10米应考虑增加水泵扬程或开凿隧洞的方案[2]。

根据末端净水厂配水井水位及山地下游管道水头损失，拟在高程约210米高度选择开凿隧洞并敷设输水管线，开凿隧洞长度约711米。

这样可以使原水翻越高地后有合适的剩余水头输水至配水井，同时加压泵站的扬程降低约25米，系统节能效果明显，每年至少节省约41.8万度的电耗量，运行压力降低，减少渗漏的风险，增加管线安全性。

水库至辉山净水厂管道为承压重力流管道，末端阀门安装活塞阀调节输水流量[3]。

4 结论
水库取水工程涉及多个用水区域、且输水线路较长时必须重视系统方案的优化，合理确定净水厂的个数、输水管线的设置，从而实现系统节能、降低制水成本和保证城镇供水的安全性。

长距离输水管道一般地形地物复杂，在选择线路时必须综合考虑并进行经济技术比较。

参考文献
1 朱家才,肖铧珅,华冰群.山区长距离输水管道设计和施工方案探讨.中国水利,2012年(4):24-25.
2 李亮.曹口堰水厂取水工程设计体会.湖南水利水电,2007年(05):19-20.
3 虞之日,何丽俊,陈思良长距离管道有压自流输水工程末端阀门的选择阀门，2012(2):20-21 ———————————
作者简介：陈桂霞(1981.09—)，女，河北唐山人，硕士，工程师，研究方向为垃圾处理技术。

E-mail：22541887@
收稿日期：2015-1-23。