摘要：结合某地现状与规划条件，分析竖向及设计影响要素，考虑到设计区块范围较大，竖向高差较大，从分区供水的角度考虑，着重分析了供水水压、水量保证、水质保障、事故调节以及能耗分析等要素的影响，选择合适的区域供水方式，确保供水安全与管理维护方便。
关键词：分区供水；高位水池；清水池；无负压供水
某供水区块面积共492.95ha，竖向最低处65m左右，最高处150m，地块竖向高差较大。区域功能以低丘缓坡工业产业区、人居及公共服务功能区为主。
由于本区块范围较大，且竖向标高变化较大，所以考虑分区供水。分区给水一般是根据城市地形特点将整个给水系统分成几区，每区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。分区给水的优势：（1）技术上使管网的水压不超过水管可以承受的压力，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量；（2）经济上可以降低供水能量费用。
结合本地块实际条件，本地块大致与地块标高变化方向成垂直布局，且水厂距离本地块较远，从节约输水管长度、管网运行安全角度考虑，本地块分区供水方式采用串联分区，考虑采用两级串联供水。
1 加压供水方式
因水厂输水管线无法直接满足区块内绝大部分用户用水需求，因此需要进行二次加压。城市二次加压供水既可以避免水厂统一加压浪费能耗，也可以保证城市给水管网在相对较低压力下运行，有利于城市给水管网日常运行管理，同时更易于满足不同用户对水压水质的需求。常见的二次加压供水方式有高位水池供水，清水池+增压泵供水，无负压设备供水等。不同的供水方式有其不同的适用性，需结合项目自身条件与要求进行合理选择。
由于水厂至本地块输水管线节点处自由水头10m左右，水压偏低，为保障区块内工业企业和居民用水安全，1级供水加压方式采用清水池+增压泵站供水。2级供水加压方式可采用无负压供水或高位水池供水。故本地块可采用的供水加压方式为：
方案一：1级清水池+增压泵站供水，2级无负压供水
方案二：1级清水池+增压泵站供水，2级高位水池供水
2 水压分析
由中压区管网平差结果，在保证中压区最不利点（节点W17，地面标高125.2m）最小服务水头为20m的条件下，两种方案各管段水头损失较为接近，水压线分布也较为均匀，且水压线趋势一致。
高压区管网平差结果可以看出，方案一在满足高压区最不利点（节点W38,地面标高150.0m）最小服务水头为20m的条件下，系统对于水源节点（W15）压力要求为47.648m，各管段水头损失也较小。管道压力最大处只有55m，管道运行压力较低，管道日常运营与管理安全。
方案二节点39处为高位水池，地面标高172m。在最不利点节点W38处，自由水头为18.203m，不满足用户对于最小服务水头的要求。且管段W39~W27处，管道自由水压最大处为78.0m，压力偏大，对管道承压性能要求较高，增加了日常运营管理难度。如若为满足最不利点最小服务水头的要求，提升高位水池处节点标高，不仅增加了高位水池建设工程量，对管道材质的要求及日常运营管理势必更为不利。
由整体系统来看， 在方案一中，1#泵站转输高压区水量至节点W23处，富余水头为21.677m，而高压区管道系统对于水源节点W15的水源压力要求为47.648m，由于2#泵站采用了无负压供水方式，可从分利用节点W23处富余水头，有效节省能量。
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3 水质分析
采用无负压变频供水，水泵直接从管道取水，泵站没有吸水井或集水池，减少了自来水在空气中的暴露，避免了二次污染，水质可得到有效保证。高位水池供水，水体直接与空气接触，增加了二次污染的概率，从相关研究与统计来看，管网直供水质指标合格率可达99%以上，而高位水池供水水质指标合格率在96%左右。且高位水池供水存在管理不到位，增加自来水余氯损失等问题。同时用水低峰期自来水在水池内停留时间过长，减小自来水循环频率，水质更易受到污染。
4 水量调节与事故应对
方案二供水方式中高位水池具有一定的调节容量，当地块内发生停电或者自来水厂发生事故等应急情况下，方案二可具备一定的水量调节与缓冲能力。方案一中，2级供水加压方式采用无负压供水，地块内发生停电或者自来水厂发生事故等应急情况下，不具备水量调节能力。
5 供水能耗分析
分区供水可降低泵站总功率，从而降低输水能量费用。泵站供水能量公式如下：
E=ρgqH
q----泵站供水量，L/S
H----水位提升高度，m
ρ----水的密度，kg/L
g----重力加速度，9.81m/s2
方案一：E1=9.81X(173.03X80+75.23X30)=157934W
方案二：E2=9.81X(97.80 X80+75.23X112)=159409W
由于方案一与方案二均采用分区供水，供水能量相对于集中供水，能耗较小。方案一2级供水方式采用无负压供水，可以利用富余水头，进一步节约供水能量。
6 方案对比
方案一与方案二两种供水方式中，方案一采用1级清水池+增压泵站供水，2级无负压供水方式，管道布置工程量较小，能更好满足用户对水压的需求，不存在管道局部高压段，更有利于管网安全运行。供水水质效果方案一优于方案二。从供水能量分析，由于两种方案均采用了分区供水，均可节省运行能量费用，但方案一相对更为节约。从水量调节及事故应急缓冲能力上分析，方案二由于高位水池具有调节容量，用水安全性较高。但考虑到丽水地区用电安全系数高，且水厂用电负荷等级较高，为双电源设计，因此此项因素可不作为重点考虑因素。综合以上分析，本次设计采取方案一1级清水池+增压泵站供水，2级无负压供水。即1级供水采用设清水池的1#供水加压泵站，2级供水采用无负压设备的2#供水加压泵站。
中低区由1#泵站直接供水，同时转输高压区水量至2#泵站，2#泵站向高压区供水。1#泵站节点W22处节点水压153m，自由水头80m。节点W23处，节点水压145.67m，自由水头21.67m。节点W23为1#泵站至2#泵站转输管道的末端节点，自由水头较高，且1#泵站可长期稳定运行，2#泵站采用无负压供水设备，可充分利用市政给水管道的压力，响应了国家节能减排和二次清洁供水的政策导向。
结论
（1）采用分区供水的方式，可有效保障供水安全，并有利于日常维护管理。
（2）1#泵站采用清水池+泵房形式，有助于提高区域的水量调节能力。2#泵站规模相对较小，采用灵活的无负压供水方式，可有效节约能耗。
（3）供水方式的选择应结合区域的竖向条件，考虑现状的供水条件，并着重从供水安全以及能耗分析的角度考虑，选择合适的区域供水方式。
参考文献：
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论文作者:史孟彬1,徐云飞2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/17
标签：泵站论文; 水池论文; 方案论文; 水头论文; 节点论文; 水压论文; 方式论文; 《防护工程》2017年第35期论文;