關于城市供水系統節能問題的探討

楊 敏

（廣西綠城水務股份有限公司，廣西 南寧 530031）

隨著我國城市化進程和經濟的發展，城市用水量不斷增加，相應的排水量也大大增加，而用于城市供排水的費用甚至也增大到國民經濟難以承受的程度。為實現水的良性循環，只有節水，顯著減少城市用水量，同時降低供水能耗，才能降低供水費用，所以從戰略角度，城市供水系統節能問題應成為供水行業所應共同關注的問題。

1 水系統節能的重要性

水是一種有限且不可替代的基礎性資源，它直接影響到人們的日常生活，影響到生產力的發展和經濟的發展，因此應該受到高度重視。節水具有重大戰略意義，節水不僅可通過減少從天然水體的取水量來實現，這樣不僅緩解了水資源危機，并且可以降低相關項目的經濟費用。此外，節水還可同時減少排水量和污、廢水處理費用。

隨著我國國民經濟發展、經濟結構調整和人民生活水平的不斷提高，供水系統在城市生活和經濟建設中所起的作用越來越重要，供水行業有著良好的發展機遇。在我國城市供水系統中由于管理、技術等方面的原因，存在著巨大的能源浪費，造成巨大的能源流失和不必要的經濟損失，所以，城市供水系統中的節能問題是非常重要的問題。我們所說的城市供水系統中的節能主要是指二級泵房和管網的節能。供水系統涉及很多方面，例如：供水系統的規劃和設計、調度運行、設計改造、維護養護等諸多方面，在實際操作中只有處理好他們之間的關系才能取得良好的節能效果。

2 城市供水系統普遍存在的問題

城市供水事業不斷發展，各種矛盾也相繼凸現，遇到了許多共性的難題。

2.1 城市水源短缺，面臨嚴重的水源危機

僅以1996年為例，全國就有330個建制市出現不同程度缺水，其中嚴重缺水108個；在32個百萬人口以上的特大城市中，有30個長期受缺水的困擾。

2.2 地面水污染嚴重

據統計131條流經城市的河流中，屬I、II類水體的有13條；屬Ⅲ類水體的46條；屬Ⅳ、V類水體的為72條，占到54.9%。

2.3 生產工藝落后，供水水質偏低

現有城市水廠的工藝可達到《生活飲用水衛生標準》的規定，但與歐美發達國家相比，水質偏低，不能滿足人們的要求。

2.4 城市設施老化

供水設備長期超負荷運行，供水管道老化，管道銹蝕，供水保證率下降。

2.5 國內各大城市都已注意到給水工程出現的各種問題，根據自身實際，正在實際制定和采取各種措施解決給水危機

2.6 水利部預測

2030年中國人口將達到16億，屆時人均水資源量僅有1 750 m。在充分考慮節水情況下，預計用水總量為7 000億3～8 000億m3，要求供水能力比現在增長1 300億～2 300億m，全國實際可利用水資源量接近合理利用水量上限，水資源開發難度極大。

3 采取相關有效措施，實現城市供水系統節能

3.1 開展水資源教育，提高人們的節水意識，從源頭上實現節能

對于城市生活用水的廣大用戶來說，一部分人認為水是一種取之不盡、用之不竭的資源，沒有必要珍惜，節水意識極為淡薄。人們對黃河斷流、城市用水告急這種水資源緊缺的嚴峻形勢認識不足，對經濟發展、人民生活水平提高而使水的需求急速增長的現狀認識不夠。因此，有必要向全社會廣泛宣傳節水的重要性、必要性和緊迫性。使群眾認識到“水荒”已經到來，真正做到人人高度重視，各個動手節水。當前世界各國采用各種方式宣傳節約用水的重要性、迫切性，以提高市民節約用水的自覺性。日本東京為了抓好節約用水工作，建立了一整套節水宣傳體系，還將有關節約用水的內容編入教學課本；美國洛杉磯市曾動員100人做了188次節水報告，并讓70 000名中學生先后觀看了有關節水的電影；新加坡的中小學課本上都設置了節水的內容和相關的節水知識，還定期進行“水危機演習”，全國停水，讓國民體會無水之苦。這些國家都通過實際措施的實施來向人們詮釋水的重要性，讓人們通過切身體會真正做到從自我做起，節約用水。

3.2 城市供水規劃要科學合理，根據城市的實際設計最佳布局

二級泵站的出水壓力，一部分轉為所需要的服務壓力，另一部分在供水管網中轉化為管網所消耗的水頭損失。而且，所消耗的損失與距水廠的距離成正比，所以，在管網的設計和規劃中，降低投資和降低能量的消耗十分重要。

3.2.1 要盡量減少供水的距離

如果水源不受限制，水廠應力求以最短的距離將水輸送到用戶，這是水廠設計原則，這樣無論從降低管網投資方面，還是從節約日常能量消耗方面都是非常經濟且符合我國的國情。

3.2.2 要合理選擇管徑

管徑選擇直接關系到管網投資與經常動用費用。傳統的做法是按平均經濟流速選擇管徑，而較合理的是按技術經濟核算的辦法進行計算，也可隨著管網流量逐段減少，采用該管段流量確定管徑。

3.2.3 采用局部增壓的方法

如果需供水的距離較長，要保證對遠處用戶的服務，就要提高出廠的壓力，這里指的壓力，要經過嚴格的計算：如果壓力過大，超過實際需要，則造成不必要的能量浪費和消耗。例如，在不影響上游壓力的適當地點合理建造中途加壓泵站，采用局部加壓的辦法降低出廠的壓力，使遠近壓力趨于均勻，既可明顯節約能量，又可減少高壓地區的漏失水量與管道爆管的可能。

3.2.4 建造調節水庫

自來水供水量總量晝高夜低，在管網中適當地點設置調節水庫，晚上調閘進水，白天借助地勢或用水泵送出，往往能明顯降低管網系統的投資并節約用電，及改善服務壓力。城市用水日夜壓力不同，特別是以居民生活用水為主要用水量的地區，因為用水日夜負荷有很大的差別，高峰時間越短，設施高程越適宜，則建造水庫泵站的受益程度就越顯著。雖然在平地上設置調節水庫，晚上蓄水和白天打出要消耗的電能，但耗電總量要比不設調節水庫全部由水廠供水節約。

3.2.5 機泵選擇

選擇水泵時要注意水泵效率，又應使高效率范圍符合實際需要，并應考慮機泵大小搭配恰當，適應性能，其經濟超過增加的設備費用。使用同步機電機提高效率應以實用時間長、效率高的水泵為目標，否則消耗高，造成不必要的浪費。

3.3 要進行合理的調度，選擇最經濟的運行方式

3.3.1 確定適宜的管網壓力和標準

單純地用耗電的多少作為是否節能的依據是片面的，必須在確保管網具備一定服務壓力的前提下，節約才有意義。作為日常進行考核及參考用的測壓點，以放在大、中型的交口點為宜，使調度力所能及。低壓區或管網壓力不足，往往只是說明局部管道要改造，不宜作為調度的依據。否則，高峰時耗能很大，收效甚微，日常運行只能根據目前可能達到的壓力水平作為目標依據。要充分滿足各地區的服務壓力水平作為目標依據。要充分滿足地區的服務壓力，需要從改造管網或增加壓泵站著手，僅多消耗電量是不經濟的。

3.3.2 要穩定管網水壓

在一定的管網條件下，確定了服務壓力標準后，應經常保持在這個水平以下是合理的。在管網設計條件不完善的情況下，要保證管網壓力穩定，不得不增加出廠壓力的變化幅度，使很多時間偏高了水泵的高效率范圍。在這種情況下，即使減少泵的使用效率，對節約能源也是有利用價值的。

3.3.3 合理使用加壓泵站

當出廠水量上升到一定數值時，瞬時電耗遞增很快，而管網壓力提高不明顯，不如使用加壓泵站電耗省、效果好。隨著季節用水量變化，泵站的運行時間也要有相應的變化，使加壓泵站的有效容量集中在高峰期使用。

3.4 要注意設備的完善，加強維護修養

（1）提高機泵運行效率。在水廠配置不同揚程的水泵，或把最高效率點選在略低于最高揚程處，再復核其在最高揚程時是否仍處于高效段運行，這雖然增加了機泵設備，但是，節約電能是經濟合理的；使用變頻調速電機，以使水泵適應不同時段的壓力要求，節約供水能耗。

（2）清除管垢，減少水頭損失。水管內壁結構使粗糙的系數增加，不僅增加電能消耗，而且影響水質。如果能及時地進行管道清理，保證管道的供水環境，保證原有的水利條件，這樣，可以節約能量，又可改善水質。

（3）加強管網檢漏、修漏工作，開展節水和提高水的重復利用率，減少水的浪費，節約了能源。

（4）對于中、高層建筑，應自備儲水加壓系統，比直接采用市政管網供水更合理、經濟。

城市供水系統的節能是一個嚴峻的問題，只有采取有效措施，不遺余力的實施好，并把它當作一項千秋大事來實施，那么城市供水系統的節能問題一定能得到很好的處理。

1 黃曉鸞.國外城市供水系統節能概況［J］.給水排水，1984（03）