铁西水厂二期管网工程对铁西加压站运行状况影响的讨论

董文涛
邯郸市自来水公司　　056002

　　摘要：本文对邯郸市铁西加压站、铁西水厂的运行现状以及铁西水厂二期管网工程投入运行后对铁西加压站运行状况有何影响进行了分析讨论，并提出了铁西加压站改造方案。
　　关键词：铁西水厂　二期管网工程　铁西加压站　运行状况　改造方案

一、 概述

1、铁西加压站
　　铁西加压站位于邯郸市复兴区建设大街王郎城遗址西侧，从城市管网取水储备加压。占地面积约四亩，于1979年投入使用，原设计供水能力为6000m³/d。随着铁西工业的发展及高层建筑的增长，水压和水量均不能满足需要，1990年对其进行技术改造，改造后供水能力达到2.5万m³/d。现有清水池2座（1000 m³/座），供水泵房1座，共设S200-63（流量280 m³/h，扬程63m，电机功率75kw）水泵1台及S250-65（流量485 m³/h，扬程65m，电机功率132kw）水泵2台。实际供水约为2.5万m³/d，供水压力为0.5Mpa。平均配水单耗318.82kwh/km³Mpa。生产单耗为325.96 kwh/km³。
2、铁西水厂及二期管网工程
　　铁西水厂于1998年10月建成投产，设计供水能力为10万m³/d。有8台型号Z-22-500/400-60水泵（流量1800 m³/h，扬程45m，电机功率315kw），3台水泵运转。实际出厂压力为0.35Mpa。铁西水厂二期工程设计供水能力为10万m³/d，增设一条光华大街（人民路～联纺路）DN1000mm出厂管及市内相应管网配改工程，二期工程实施后，铁西水厂供水能力达到20万m³/d，6台水泵运转。
3、目前我市供水现状及地形情况
　　（1）供水现状
　　目前，我市高峰日供水量大约在23-24万m³/d。主要有2座水厂，一是三堤水厂，现有生产能力为27万m³/d，实际供水量约为15万m³/d，平均出厂压力约为0.35Mpa。约占城市供水量的66.7%。二是铁西水厂，现有生产能力为10万m³/d，平均出厂压力约为0.35Mpa。实际供水量约为8万m³/d，约占城市供水量的33.3%。铁西加压站供水量大约在2.5万m³/d左右。
　　（2）市地形状况及水厂、管网标高情况
　　邯郸市地形比较复杂，以京广铁路为轴，东为平原，西为丘陵地带。赵王城与插箭岭中间形成簸状盆地。北部插箭岭高地，海拔93.10m，地形坡度2-3%。铁路以东为平原，有南向北地形标高为58-54m，平均坡度0.5-1%。
　　三堤水厂位于邯磁路及学院北路交叉口东南角，地面标高约为57m，水厂出厂管中心标高为54.2m。距箭岭高地约5.51km。
　　铁西水厂位于市区西部人民路与前进大街交叉口东南角，地面标高约为66m。水厂出厂管中心标高为64.8m。距箭岭高地约1.16km。
　　铁西加压站位于人民路北建设大街路西，地面标高为67m。距箭岭高地约1.1 km。
　　铁西水厂出厂干管，管径DN1000mm，沿人民路向东至浴新大街与原有与浴新大街DN1000mm管沟通向市区供水，全长约1.84 km，沟通处管中心标高为58.41m。沿途与建设大街路西DN300mm配水管线沟通，进入加压站清水池。
　　铁西水厂拟建的光华大街DN1000mm出厂干管，自铁西水厂向北，沿光华大街至联纺路，向东至中华大街，全长约为6.94km。沿途管中心标高为：铁西水厂出厂64.8m，岭南路口76.4m，箭岭路口84.98m，联纺路口64.8m，前进大街与联纺路交叉口82.25m，联纺路与建设大街交叉口74.0m。
　　铁西加压站出厂干管，自铁西加压站沿建设大街向北至箭岭路，管径DN500mm，全长约为1.0km。到箭岭路口向西与DN300mm配水管网沟通，由高处分别向南向北供水。沿途管中心标高为：加压站出口64.11m，岭南路口76.16m，箭岭路口83.01m，联纺路口74.0m。

二、 问题的提出

　　由铁西加压站供水运行情况和市区的地势情况可知：1978年建设铁西加压站是为了满足高地用水而又不提高整个城市管网压力，铁西水厂投产后，出厂压力约为0.35 Mpa。部分水量到建设大街后直接进入加压站清水池，然后再由加压站加压送往高地，这无疑是一种能源的浪费。
　　铁西二期管网配改光华街上水铺设后，如何充分利用铁西水厂的出厂压力，铁西加压站能否完全取消，不能取消应如何改造和运行等课题就摆在我们面前，为此有必要对这一课题进行分析、探讨。

三、 管网平差结果分析

1　管网平差
　　一般情况下，管网计算会遇到两类课题：第一类是从管网设计定线开始，求出最高用水时的节点流量，流量分配，确定管径和水头损失，再从控制点所需自由水压和管网水头损失确定水泵扬程，计算得出管径、水泵型号和台数。第二类是属于管网复核计算的课题。它是在管径已定的条件下，确定不同用水时各管段的流量，管段水头损失和整个管网的水头损失，以确定管网流量和压力的分配状况，为机泵和管网改造提供依据。本次分析即属于第二类课题的分析。
　　笔者对市区管网现状及二期管网投运后两种情况分别进行了管网平差分析，在管网平差之前主要做了以下几项准备工作：
　　(1)简化管网。
　　绘制管网简图，在管网计算中，由于配水管线遍布在大街小巷，大小管线密集交叉，管径差别也很大，如果将管线一一计算，实际上没有必要。因此，对管网进行适当简化，保留DN300mm以上的主要干管，尽可能使简化后的管网基本上反应实际用水情况。现状管网简化后共计44环，二期建成后管网简化共计53环。
　　(2)节点水量处理
　　节点水量除大用户的集中用水之外，还应将均布水量和漏损水量（漏失率15％）分摊到各个节点上使得该地区的总供水量等于总用水量，为此我们对全市DN100以上水表用户（约600户）进行了统计，从中筛选出了78户月用水量在5000 m³以上的用户作为集中用水量，约占全部用水量的20%。通过比流量的计算公式：q_s=Q/ΣL。计算各管段的沿线流量，然后折算出各节点的节点流量。
　　(3)流量分配
　　流量分配是一项复杂而烦琐的计算过程，为此我们自编了一个数据库程序，一期工程对149个管段进行了流量分配，二期管网为200个管段。
　　(4)对现状管网149个管段，83个节点；二期管网200个管段，96个节点分别进行了标注和统计各节点的流量、地面标高、管段号、各管段的管长、管径、粗糙系数（海曾－威廉式的C值为130）等。
　　(5)给定允许误差及控制点要求的自由水压，然后将简化后的基础资料代入管网平差计算程序中，计算结果见表（一）。
2 管网平差结果分析

管网平差结果与现状管网压力比较表　　　表（一）

　　现状管网平差时以高峰日24.6万m³/d的流量分配为铁西水厂:三堤水厂=3.33:6.67，以管网最远端为基本控制点；二期管网平差时考虑到日用水量增大，以27万m³/d的规模，以光华街和箭岭路交叉口最高点为基本控制点，见表（一）。
　　由表中可以看出，现状管网平差的结果比管网测压点实际测出的结果偏高，这主要是由以下几个方面的原因造成的：一是现状管网简化对计算结果的影响，二是管网实际运行时，由于管线的锈蚀、堵塞、局部闸门的开启状态以及管网水量的漏失的影响。另外，从表中还可以看出，二期管网投入运行后，在现有的供水规模下，市内管网的压力普遍提高0.1 Mpa。
　　由二期管网实施后的管网平差计算结果中可以看出，见表（一）中的二期平差压力结果（一），为保证箭岭路最高点有水，铁西水厂总水头需达到92.22米，自由水压为92.22-64.4=27.82米。三堤水厂需达到100.85米，自由水压为100.85-54.2=46.65米。
　　从平差结果中还可以看出，南至箭岭路南150米，北至联纺路，西至光华大街，东至建设大街约44万m²的区域不能满足公司社会服务承诺的水压标准（管网末梢达到0.14 Mpa）。
　　显然，为提高此区域的管网水压而采取提高铁西水厂出厂压力是不经济的。为此，我们拟将铁西水厂二期达到20 万m³/d的生产规模投入运行后，两个水厂水量分配调整为，铁西水厂:三堤水厂=6:4。重新进行平差计算，计算结果见表（一）中的二期平差压力结果（二）。从表中可以看出，为保证箭岭路高地有水，铁西水厂需28+64.4=92.4m总水头，三堤水厂需达到35+54.2=89.2m总水头。而市区管网压力略有偏高，而且不能满足公司社会服务承诺的水压标准（管网末梢达到0.14 Mpa）的区域也略有扩大，因此，如何调整两个水厂的供水比例，充分利用两个水厂的出厂压力，最大限度的降低生产成本，是我们需要进行仔细研讨的一个课题。

四、方案比较

　　根据以上分析结果，我们初步提出以下三种方案进行比较：
　　方案一：对现有加压站进行技术改造，缩小供水区域，切断加压站出水管与市内其他管网的联系，高地区域采用单独加压方式。
　　供水量计算：
　　根据邯郸市总体规划，此区域居民区约为316800m²，公共设施约为123200m²，及规划的人口密度、用水指标、绿化、公共设施用水等，初步估算为5000-6000m³/d。现有加压站型号为S200-63（流量280 m³/h，扬程63m，电机功率75kw）的1台双吸离心泵可用，再安装1台同型号的水泵作为备用，将建设大街路西DN300mm管作为加压站的上水管线，从箭岭路向西到光华大街新铺设一条DN300mm供水管，全长约700m，供高地使用。建设大街路东DN500mm管作为城市管网使用。
　　方案二：取消铁西加压站，在光华大街与箭岭路交叉口附近新建一座规模为5000 -6000m³/d的小型加压站，对高地区域单独加压。通过计算，可配2台150S-50型水泵（流量220 m³/h，扬程35m，电机功率37kw），1用1备。
　　方案三：取消铁西加压站，在此区域内实行小区二次供水方式。

三种方案比较表　　　　　　　　　 表（二）

五、 几点说明

　　1、本次管网计算是根据邯郸市自来水公司历年供水资料初步确定供水规模在27万 m³/d的前提下所做的计算，对这一数值有待于进一步商榷。
　　2、由现状管网平差和管网压力实测比较可知，计算结果与实测压力有些出入，主要不同在于：对某些管网简化、节点处理及集中用户水量的处理及管网实际运行中各种腰闸、跨闸的开启情况等都可能存在这样那样的问题，从而影响到计算结果的精确度。
　　3、对供水区域的划分也只是一个大概的划分区域，对三种方案的投资运行成本也只是做了大概的计算和分析，有待于进一步论证。