一體化加壓設施在村鎮一體化供水工程中的應用研究

李德毅

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

以水泵為主的加壓設施是村鎮一體化供水系統的重要組成部分，從水源取水至清水池的輸送，輸配水管網的供水延伸，均需依靠水泵來調節壓力和流量。因此，加壓設施的選擇，是村鎮一體化供水工程中工藝設計的重要內容之一。此外，加壓方式的選擇與農村供水模式息息相關[1]，而農村供水工程具有工期短、用地少、施工水平低、運維難等特點，因此一體化/模塊化加壓設施在村鎮一體化供水工程中具有廣闊的應用前景[2]。本文將重點研究幾種一體化加壓設施在不同類型農村供水模式下的適用條件及選擇要點，為其在村鎮一體化供水工程中的進一步應用提供理論依據。

1 加壓設施選址、規模與形式比選

1.1 選址

加壓設施的選址，應符合村鎮、城鎮總體規劃和相關專項規劃，并遵循給水系統布局合理、不受洪水威脅、有良好的衛生環境、少拆遷、不占或少占良田、方便施工和運行維護的原則。

（1）結合村社與市政供水主管布局選擇市政主管集中加壓或集中式村社加壓。

（2）選址盡量貼近現有道路或規劃道路，以方便施工和運行維護。

（3）盡量不要占用農田，做好隔離措施，防止因為泵站運行造成噪聲污染。

（4）地質條件要滿足抗震需求，確保加壓泵站的牢固性。

1.2 規模

在加壓泵站設計初期，需要對泵站的規模進行確定。其中，農村居民生活用水量可采用指標法進行計算，同時綜合考慮目前用水量情況、用水條件、發展變化、水源條件、制水成本、用水意愿、當地用水定額標準以及類似農村供水工程的實際情況[3]。人均用水量指標的選取參照《村鎮供水工程技術規范》（SL 310—2019）、《廣東省農村供水工程建設指南（試行）》建設標準規定，綜合考慮當地用水習慣、常住人口比例等，最高日居民生活用水定額可按100 L（/cap·d）選取。

1.3 形式比選

村鎮一體化供水工程加壓設施主要分為傳統土建泵站以及一體化加壓設施兩類，其比選如表1所示。

表1 加壓設施形式比選

由表1 可知，傳統土建泵站在建設質量、占地面積、建設周期、運維管理以及設計安裝等方面均不占優勢。因此，村鎮一體化供水工程中推薦采用一體化加壓設施形式。

2 一體化加壓設施的特點及應用研究

村鎮一體化供水工程中一體化加壓設施包括取水浮塢、送水泵房和二次（多次）加壓泵站和小型疊壓泵站等，其主要特點與應用研究分析如下。

2.1 模塊化取水浮塢

模塊化智能型取水浮塢主要由模塊式浮體、取水系統、控制系統、輸水管路和棧橋等組成[4]。同時需符合《室外給水設計標準》（GB 50013—2018）中活動式取水構筑物相關規定。

2.1.1 模塊化取水浮塢的特點

（1）水位漲落變化時，取水浮塢隨著水位漲落而自動升降，水泵吸水口一直保持在液面以下1～2 m的位置，取水水質好，污染物量較少，適用于農村取水工程。

（2）取水浮塢施工時無須圍堰，土建量小，工程周期短，造價低。

（3）不受任何工況條件、地勢及自然條件的限制。安裝簡單、安全，對周邊環境影響小。

（4）不怕風霜雨霧的干擾，它無須近程控制而保證全天候的正常汲水；同時解決了固定式泵站進水管在水底易堵塞的難題。

（5）安全設施齊全，使用放心可靠。

2.1.2 模塊化取水浮塢的適用場景

取水浮塢主要適用于鎮級水廠集中連片模式下的取水工程，取水水源以江河湖泊及水庫為主。要求最高水位和最低水位落差不大于30 m，取水點至岸邊水平距離不大于50 m，水位漲落頻率不確定，可在岸坡上建造混凝土支墩及安裝人行棧橋。

2.1.3 模塊化取水浮塢的應用案例研究

在某市城鄉供水一體化集中供水工程中，新改建7 座水廠均采用模塊化智能型取水浮塢，取水水源包括鑒江、羅江和水庫，設計規模為2000～10 000 m3/d。以某一體化設備水廠為例，取水頭部總平面布置（圖1）和設計參數如下。

圖1 某水廠模塊化取水浮塢總平面布置

（1）設計流量。取水泵房規模為4000 m3/d，根據10%的水廠自用水量及原水管漏損水量，設計流量為Q均=1.1×4000/24=183 m3/h。

（2）機組布置和水泵選型。水泵機組采用給水潛水泵，共設置3 個泵位，兩用一備，單臺水泵參數如下：流量Q=92 m3/h；揚程H=20 m；電機功率P=11 kW。

2.2 一體化送水泵房

送水泵站一般用于較大型的村鎮給水系統，設計流量在2000 m3/d 以上，從清水池吸水送往用戶處。為了施工方便，降低工程造價，村鎮供水工程現多使用一體化送水泵房。

2.2.1 一體化送水泵房的特點

①送水泵房將供水機組、電氣控制系統、遠程監控系統、流量監測設備和安防系統等集成于泵房之內，功能一應俱全，具有高度集成化的特點。同時具備一定智能化，可全面保障泵房的安全運行。②安裝便捷，整套泵房采用整體式結構，工廠預制，可大大縮減施工周期。③泵房配備智能云平臺，實現數字化遠程管理，無人值守。④材質環保，外墻為304 不銹鋼材質，內墻為環保生態墻板。墻板材料具有清潔方便、綠色環保、安裝快捷、時尚美觀、防火防潮等特點，地板為熱鍍鋅壓花鋼板，美觀堅固。

2.2.2 一體化送水泵房的適用場景

一體化送水泵房主要適用于鎮級水廠集中連片模式下的送水工程，主要配合新建一體化設備水廠的清水池出水使用，也可配合舊水廠改造工程單獨應用。一體化送水泵房緊鄰一體化凈水裝置和一體化清水池，將處理后的清水加壓后輸送至市政管網。

2.2.3 一體化送水泵房的應用案例研究

在某市城鄉供水一體化集中供水工程中，由于建設工期緊張，為縮短施工周期，新改建7 座水廠的送水泵房均采用一體化集裝箱形式，設計規模為2000～22 000 m3/d。根據一體化水廠規模，設計供水泵3 臺（兩用一備），變化系數為1.6，額定流量為135 m3/h，揚程為60 m，額定功率為37 kW。供水泵配備變頻器，通過壓力控制運行，并設計控制柜3 臺。

由于農村建設用地緊張且存在征借地困難等一系列問題，因此一體化送水泵站多使用立式離心泵，盡可能減少占地面積?？刂乒袂靶枇粲胁恍∮?500 mm 的通道，側面距離墻壁不應小于500 mm。此外，通往泵房的所有通道寬度不應小于1500 mm，高度不低于2500 mm。

2.3 一體化二次（多次）加壓泵站

為解決長距離輸水市政供水管網造成的壓力缺乏問題，保障沿程用戶供水壓力需求，一般需在輸水管網合適位置設置二次加壓泵站。近年來，為了施工方便，節省用地，降低工程造價，村鎮供水工程二次加壓泵站可使用一體化箱式泵站[5]。

一體化箱式泵站主要由箱式殼體、水泵、變頻控制系統、傳感器及儀表、閥門、通風系統、隔熱防噪系統、保溫加熱系統等組成。設備在運行時借助市政自來水的壓力，并在此基礎上增壓，與從普通蓄水池吸水相比設備運行能耗更低。

2.3.1 一體化二次加壓泵站的特點

一體化二次加壓泵站與傳統土建類泵房相比，具有以下特點。

①衛生安全：設備整機采用全不銹鋼過流部件，保證輸配水水質衛生安全，符合飲用水衛生安全標準。②設備結構簡單：只需要幾平方米的混凝土地基即可實現設備的安裝與固定，方便受建設場地制約的場合安裝與使用。③節約土建投資：設備無須專門設計泵房，可直接安裝在戶外。不需要專門建設土建設施，自帶箱式殼體，防日曬雨淋，模塊化安裝就位，節約土建投資。④高度智能化：設備配置有水泵專用數字集成控制器、全中文菜單式人機對話操作界面、變頻器報警自動復位、瞬時停電自動復位、高/低溫保護、遠程監測與控制等功能。⑤隔熱與降噪：箱（殼）體四周及頂部均有隔熱層及隔音層，有效減少室外惡劣環境對設備運行的影響，有效減少設備運行產生的噪聲。⑥維護便捷：箱體采用模塊化設計的拼裝結構，可快速安裝與拆卸，設備維護更方便。

2.3.2 一體化二次加壓泵站的適用場景

一體化箱式泵站主要適用于城市管網長距離延伸或鎮級水廠集中連片的二次加壓，流量范圍為1000～20 000 m3/d 的中小型泵站。當選址場地用地較為緊張，施工條件有限，或供水工程工期較短時，宜使用一體化箱式泵站。

2.3.3 一體化二次加壓泵站的案例應用研究

在某市城鄉供水一體化集中供水工程中，由于農村地區建設工期和用地緊張，為縮短施工周期，節約用地，市政管網延伸中的4 座中型二次加壓泵站均使用一體化箱式泵站，設計規模為2500～20 000 m3/d。該市A 片區由新建水廠進行供水，由于供水終點B村地勢較高，與新建水廠高差約為71 m，因此需建設二次加壓泵站，滿足末端用戶水壓數量需求。本次項目二次加壓設施選址為留洞村空地，進站壓力為34.17 m，加壓站距離供水末端約為7.68 km，沿程水損為0.96 m，高差約為59 m。因此，本二次加壓泵站設計揚程為45 m，經二次加壓后，供水末端B 村終點壓力可達34.17+45-0.96-59=19.21 m。

2.4 小型一體化疊壓泵站

小型一體化疊壓泵站主要用于行政村或自然村區域內1000 m3/d 流量的管網延伸，設備與市政管網或其他有壓供水管網連接，工期短，占地少。

2.4.1 小型一體化疊壓泵站的特點

小型一體化疊壓泵站與市政管網或其他有壓供水管網連接，配置高性能全變頻供水機組，集成變壓變量和恒壓變量智能控制系統，充分利用管網原有壓力勢能，遵循“差多少，補多少”的原則向用戶供水，高效節能[6]。

小型一體化疊壓泵站占地面積小，節約土地成本，土建只需要一個混凝土基礎結構即可承載設備的大小。同時，充分考慮戶外、防雨、隔熱、降噪、安防等因素進行系統化設計和開發，并借助物聯網技術實現設備的遠程監控和智能運維。

2.4.2 小型一體化疊壓泵站的適用場景

小型一體化疊壓泵站主要適用于村級水廠集中供水模式的加壓，行政村或自然村區域內1000 m3/d流量的管網延伸。

3 結語

在新一輪村鎮一體化供水工程實施過程中，應根據不同一體化加壓設施特點，經方案比選后，選擇合適的加壓設施，確保經改造的農村水壓水量滿足國家標準要求，最終全面實現農村供水安全保障的目標。