典型小城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)設(shè)計的探討

夏偉偉 王建強(qiáng) 杜 軒

(1.北京城建設(shè)計研究總院，北京 100037;2.北京中電凱爾設(shè)施管理有限公司，北京 100000)

0 引言

小城鎮(zhèn)供水是小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。隨著中國小城鎮(zhèn)建設(shè)進(jìn)度的加快，小城鎮(zhèn)供水工程建設(shè)已取得較快發(fā)展，但發(fā)展不平衡，供水工程設(shè)施整體水平不高。

小城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)存在水源污染嚴(yán)重;供水設(shè)施落后、供水水質(zhì)難以保障;供水管網(wǎng)不成系統(tǒng)，管網(wǎng)老化，管網(wǎng)漏失率高;供水規(guī)模偏小、運(yùn)行成本偏高等主要問題[1]。

1 夏各莊鎮(zhèn)概況

夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)總用地面積約341.33 hm2，控制居住人口約2.88萬人，總建筑面積約303.26萬m2，以居住和公建為主。夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)規(guī)劃定位為:營造生態(tài)型特色城鎮(zhèn);建設(shè)綜合性旅游服務(wù)基地。

平谷區(qū)夏各莊鎮(zhèn)北側(cè)有一座地下水廠，承擔(dān)夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)部分地區(qū)及周邊部分農(nóng)村的供水任務(wù);還有一部分用戶及周邊農(nóng)村采用打自備井取水的方式解決供水問題。現(xiàn)狀自備井供水在水質(zhì)與水量兩方面得不到有效保障。現(xiàn)狀給水管道布置較為分散，不成系統(tǒng)，大部分用戶無法使用集中自來水供水，且給水管道管徑小、老化，供水安全性差。

2 給水系統(tǒng)分類

給水系統(tǒng)是指將原水經(jīng)加工處理后按需要把制成水供到各用戶的一系列工程的組合[2]。給水系統(tǒng)一般為生活、生產(chǎn)、消防三者合一的系統(tǒng)，應(yīng)用較廣的給水系統(tǒng)類型有以下幾類:1)統(tǒng)一給水系統(tǒng)。2)分質(zhì)給水系統(tǒng)。3)分壓給水系統(tǒng)。4)分區(qū)給水系統(tǒng)。5)區(qū)域給水系統(tǒng)。

3 夏各莊鎮(zhèn)給水系統(tǒng)設(shè)計

水源的選擇:規(guī)劃將王都莊水源地作為夏各莊鎮(zhèn)自來水廠水源，該水源地保護(hù)較好，未被污染，水源可靠。

地形條件:夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)區(qū)域內(nèi)北部地勢較低，南部地勢較高，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差達(dá)58 m，局部土地平整后高差也將達(dá)到40 m～50 m。

夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)給水系統(tǒng)由水源取水井群、水源輸水管道、自來水廠、輸配水管網(wǎng)、調(diào)節(jié)及增壓構(gòu)筑物組成。根據(jù)該地區(qū)總體規(guī)劃、水源和地勢條件，本設(shè)計提出以下三個設(shè)計方案進(jìn)行比選。

3.1 統(tǒng)一給水系統(tǒng)

方案一統(tǒng)一給水系統(tǒng)，整個夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)均由夏各莊自來水廠直接供水。給水系統(tǒng)中不增設(shè)中途加壓泵站，不考慮設(shè)置調(diào)蓄構(gòu)筑物。

焦慮的時候，除了買買買，還有掃掃掃。干家務(wù)活不知什么時候成了一個清零焦慮的好辦法，聽著音頻拖地，拖到哪個房間把手機(jī)拎到哪個房間。抹桌子有點(diǎn)問題，因?yàn)椴煌５匾棠ú迹钟质菨竦模透纱喟咽謾C(jī)放到客廳中間，聲音開最大，在某些房間也還是聽不清，聽不清就聽不清，有個響聲陪著，證明了我不是一個人在戰(zhàn)斗就行。

方案一系統(tǒng)較為簡單，基建投資較低，但是由于自來水廠處于地勢低區(qū)，要向南部地勢高區(qū)用戶直接供水，二級泵站所需揚(yáng)程較高，因而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用的大大增加。其次，地勢低區(qū)管網(wǎng)長期處于高壓狀態(tài)，增加爆管風(fēng)險，縮短了管道使用壽命，還會增大輸配水管道的漏失率。再次，居住區(qū)給水引入管均須設(shè)置減壓閥，造成極大的能量浪費(fèi)。

3.2 分區(qū)給水系統(tǒng)+中途加壓泵站

考慮夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)地形變化較大，方案二將夏各莊鎮(zhèn)分為兩個供水分區(qū)，其中低壓區(qū)由水廠直接供水，高壓區(qū)由中途加壓泵站供給。

通過管網(wǎng)平差計算確定低區(qū)二級泵站水泵揚(yáng)程為58 m，中途泵站水泵揚(yáng)程為33 m。

由圖1，圖2可知，方案二降低了自來水廠出廠壓力，供水低區(qū)節(jié)點(diǎn)壓力適中，圖2陰影部分為方案二較方案一節(jié)省的能耗。

圖1 方案二水壓關(guān)系示意圖（一）

圖2 方案二水壓關(guān)系示意圖（二）

3.3 分區(qū)給水系統(tǒng)+高低區(qū)泵站合建

方案三將夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)分為高壓、低壓兩個供水分區(qū)。其中低區(qū)由水廠直接供水;高區(qū)供水分為兩種工況，即用水高峰時段由加壓泵和高位水池同時供水，低峰時段由加壓泵向用戶供水，同時對高位水池進(jìn)行補(bǔ)水。其中加壓泵設(shè)在自來水廠內(nèi)，與低區(qū)配水泵站合建，統(tǒng)一設(shè)置、集中管理、系統(tǒng)簡化、供水安全程度高，并且相應(yīng)節(jié)約一部分投資和運(yùn)行費(fèi)用，見圖3，圖4。

圖3 方案三給水系統(tǒng)圖

圖4 方案三水壓關(guān)系示意圖

通過管網(wǎng)平差計算確定低區(qū)水泵揚(yáng)程為58 m，高區(qū)送水泵揚(yáng)程為91 m。

3.4 方案比選

3.4.1 方案技術(shù)比選

對三種方案進(jìn)行技術(shù)比選，見表1。

表1 夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)給水系統(tǒng)設(shè)計方案比較表

如前所述，方案一忽略了夏各莊鎮(zhèn)的地形特點(diǎn)，增加運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，造成大量能量浪費(fèi)，缺點(diǎn)明顯。方案二、三結(jié)合了夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)具體情況，因地制宜，均適用于夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)。從供水安全性考慮，首先排除方案一，后續(xù)經(jīng)濟(jì)比較著重對后兩個方案進(jìn)行比選。

3.4.2 水泵配置情況對比

方案二二級泵房、中途加壓泵站，方案三二級泵房水泵配置情況詳見表2。

3.4.3 方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

技術(shù)比較之后，通過兩種方案投資和運(yùn)行費(fèi)用的比較，確定更為經(jīng)濟(jì)、更為適用于本工程的工藝方案作為本工程的推薦工藝進(jìn)行設(shè)計。表3為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表。

表2 水泵配置情況對比表

表3 方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

3.4.4 方案比較結(jié)論

由技術(shù)比選來看，三個方案均可實(shí)現(xiàn)本工程的建設(shè)目的，但方案一供水安全性低，能耗較大，不推薦采用。

由經(jīng)濟(jì)比選來看，方案三基建投資較為節(jié)省，若方案二將中途加壓泵站征地拆遷費(fèi)用計算在內(nèi)，兩者差距會更大。運(yùn)行費(fèi)用方面方案三也較方案二節(jié)省。

綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比選結(jié)果，出于項(xiàng)目實(shí)施的可行性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等綜合因素考慮，將方案三確定為夏各莊鎮(zhèn)給水系統(tǒng)設(shè)計方案。

4 結(jié)語

對于進(jìn)行水量變化大、地形復(fù)雜的小城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)設(shè)計時，必須進(jìn)行多個方案比較分析之后確定最適宜的方案。

夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)給水系統(tǒng)工程特點(diǎn):1)給水工程規(guī)模較小。2)供水以生活用水為主，鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水比例逐漸上升，近期供水變化系數(shù)較大。3)給水工程建設(shè)因地制宜，利用夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)地形變化較大，在南部設(shè)置高位水池，提高供水安全性。

目前我國小城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)簡單，供水設(shè)施比較落后，為了滿足城鎮(zhèn)發(fā)展，需新建給水設(shè)施或升級改造現(xiàn)有給水設(shè)施，如遇與夏各莊鎮(zhèn)中心區(qū)相似案例，本工程給水系統(tǒng)設(shè)計可供參考。

[1] 蔣紹階，左智敏.小城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)存在的問題及對策[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2005(3):114-117.

[2] 熊 潤.市政給排水設(shè)計中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)方案的確定[J].理論研究，2011(5):207.

[3] 李淑梅.淺析給水管網(wǎng)工程設(shè)計[J].科技傳播，2011(6):26-27.

[4] 上海市政工程設(shè)計研究院.給水排水設(shè)計手冊(第3冊)——城鎮(zhèn)給水[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.