顧向明 徐庶偉 徐偉忠

（吳江華衍水務(wù)有限公司，江蘇蘇州 215200）

1.引言

隨著吳江區(qū)被納入長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市供水規(guī)模不斷擴(kuò)大，為提高供水安全性和可靠性，大中型城市通常采用多廠協(xié)同供水方式[1]，因此區(qū)域供水的平衡性與合理性愈發(fā)顯得重要[2]。區(qū)域水廠聯(lián)動(dòng)的供水平衡優(yōu)化工程不僅能時(shí)刻滿足城市用水需求，還能降低漏損率、爆管率和能耗，對(duì)于區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)供水有著重要意義[3]。

2.項(xiàng)目背景

目前吳江區(qū)現(xiàn)有大型水廠兩座，吳江第一水廠和第二水廠。其中第一水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為60萬噸/天，供水區(qū)域主要為吳江鄉(xiāng)鎮(zhèn)，目前供水區(qū)域用水需求增長(zhǎng)較為緩慢，能力有盈余。第二水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為30萬噸/天，供水區(qū)域吳江城區(qū)，設(shè)計(jì)供水能力基本飽和。且由于吳江區(qū)處于長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，未來區(qū)域內(nèi)用水量預(yù)計(jì)將穩(wěn)步增加，將對(duì)區(qū)域內(nèi)供水能力提出更高的要求。

由于第一水廠生產(chǎn)規(guī)模大，而供水區(qū)域需求增長(zhǎng)緩慢，供水能力富足；第二水廠現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模有限，但供水區(qū)域需求增長(zhǎng)迅速。且目前由于管網(wǎng)壓力問題，第一水廠無法直接向第二水廠服務(wù)區(qū)域供水。因此，有必要利用兩個(gè)水廠之間已有的DN1200聯(lián)通管，通過相應(yīng)的改造，發(fā)揮第一水廠生產(chǎn)能力余量，將第一水廠清水轉(zhuǎn)輸至第二水廠，降低第二水廠長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

3.供水優(yōu)化平衡改造方案分析

3.1 第一水廠轉(zhuǎn)輸清水及加壓方式選擇

3.1.1 方案一：管道增壓

管道直接增壓的方式是采用水泵直接連在輸水管道上進(jìn)行串級(jí)增壓的方式。管道直接增壓方式的優(yōu)點(diǎn)是能充分利用管道余壓，增加壓力較小即可達(dá)到所需的出口壓力，因此可以節(jié)省水泵的經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用。管道直接增壓方式的缺點(diǎn)在于：管道增壓泵主要的作用是增加水的壓力，對(duì)流量變化調(diào)節(jié)量較小。當(dāng)泵站后用戶用水量小于來水量時(shí)，尚能進(jìn)行增壓供水以滿足需水要求；當(dāng)泵站后用戶用水量大于來水量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生增壓量不足，不能滿足需水要求。若來水量變化較大時(shí)，水泵入口處壓力變化也較大，如果要保持一定的水泵出口壓力，就要求水泵有較大的水量及壓力的調(diào)節(jié)能力。因此，在用水量時(shí)變化系數(shù)較小，管道流量較平均的情況下，采用管道直接增壓方式較好。

圖1 吳江區(qū)供水區(qū)域劃分示意圖

3.1.2 方案二：水庫調(diào)節(jié)增壓

水庫增壓方式為在二水廠內(nèi)設(shè)置一定容積的清水庫，來水全部接入清水庫，增壓泵從清水庫中抽取增壓以滿足用戶對(duì)水量及水壓需求的一種增壓方式。水庫增壓方式的優(yōu)點(diǎn)是：由于在二水廠內(nèi)設(shè)置有一定容積的清水庫，因此可以對(duì)管網(wǎng)流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且在來水管道故障時(shí)還能維持用水區(qū)域在一定時(shí)間內(nèi)的供水。水庫增壓方式的缺點(diǎn)是：管道來水全部進(jìn)入清水庫，進(jìn)水余壓無法利用，當(dāng)來水余壓較高時(shí)對(duì)能量的浪費(fèi)較大；由于水泵增壓幅度大，造成經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用增高；此外，因最高時(shí)的所有水量均需儲(chǔ)存在清水庫內(nèi)，因此清水庫容積較大，土建費(fèi)用高，占地大。

3.1.3 方案對(duì)比

第二水廠二級(jí)泵房預(yù)留泵位的進(jìn)出水管道已經(jīng)在二級(jí)泵房土建實(shí)施時(shí)一次性建設(shè)完成。如果采用管道增壓供水，必須要對(duì)吸水井和二級(jí)泵房之間的管道進(jìn)行改造。吸水井和泵房之間目前只有6米的距離，且兩者的深度較深，改造期間還需要維持生產(chǎn)的正常運(yùn)行，且保證該構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)不會(huì)受到影響。管道改造難度較高，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，且極有可能對(duì)現(xiàn)有吸水井和二級(jí)泵房的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性不可修復(fù)的破壞，隱患較大。

另外，考慮到新增水泵其實(shí)為二級(jí)泵房遠(yuǎn)期水泵，吸水井預(yù)留水泵進(jìn)水管道必須保留。在作為應(yīng)急管道增壓泵使用期間，其管道增壓時(shí)水流沿直角吸水管進(jìn)入水泵，水力條件不好。采用水庫增壓方式，還可以使二級(jí)泵房現(xiàn)有水泵發(fā)揮轉(zhuǎn)輸加壓功能，增加系統(tǒng)的安全性。因此，考慮到施工安全、泵房結(jié)構(gòu)安全、水泵進(jìn)水條件、加壓系統(tǒng)安全性，同時(shí)避免重復(fù)投資，管道增壓供水方式不適用于目前的第二水廠二級(jí)泵房和管道系統(tǒng)條件。最終考慮采取先釋放一水廠進(jìn)水壓力，使其進(jìn)入有自由液面的池體后，再進(jìn)行加壓的方式。

3.2 轉(zhuǎn)輸水接管點(diǎn)選擇

3.2.1 方案一：吸水井

將第一水廠轉(zhuǎn)輸來水釋放至吸水井后，再由二級(jí)泵房水泵二次加壓至管網(wǎng)。該方案水力流程較短，但是吸水井體積較小，抗沖擊負(fù)荷能力較低，甚至可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有上游系統(tǒng)產(chǎn)生影響。建設(shè)轉(zhuǎn)輸來水進(jìn)入吸水井的管道仍然需要對(duì)吸水井的土建進(jìn)行改造，對(duì)于原有結(jié)構(gòu)也會(huì)有一定影響。第一水廠轉(zhuǎn)輸來水經(jīng)過長(zhǎng)距離輸送，可能需要補(bǔ)氯，而吸水井內(nèi)不具備消毒劑混合接觸的條件。

3.2.2 方案二：新建清水池前端

將第一水廠轉(zhuǎn)輸來水釋放至新建清水池后，再進(jìn)入現(xiàn)有吸水井由二級(jí)泵房水泵二次加壓至管網(wǎng)。該方案抗沖擊負(fù)荷能力較大，對(duì)現(xiàn)有上游系統(tǒng)幾乎不產(chǎn)生影響。清水池為新建，進(jìn)水管道可與清水池一同建設(shè)實(shí)施，對(duì)于現(xiàn)有構(gòu)筑物沒有任何影響。此外，第一水廠轉(zhuǎn)輸來水經(jīng)過長(zhǎng)距離輸送，可能需要補(bǔ)氯，而新建清水池具備消毒劑混合，接觸時(shí)間也可以滿足要求。

3.2.3 方案比選

考慮到第一水廠上游來水壓力與碳濾池出水壓力差距較大，為減少兩種來水壓力的不匹配，減少二級(jí)泵房的水泵和其他構(gòu)筑物的沖擊，考慮接管點(diǎn)位置為新建清水池，并且管道進(jìn)入廠區(qū)后在進(jìn)水管道上安裝流量?jī)x、調(diào)流閥等設(shè)施以減少一水廠來水對(duì)二水廠原有系統(tǒng)的沖擊。因此最終選擇方案是在二水廠內(nèi)新建清水庫一座，并將第一水廠轉(zhuǎn)輸來水釋放至新建清水池后，再進(jìn)入現(xiàn)有吸水井由二級(jí)泵房水泵二次加壓至管網(wǎng)。

4.經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析

由于本工程項(xiàng)目為城市基礎(chǔ)設(shè)施，以服務(wù)于社會(huì)和國家為目的，它是城市發(fā)展以及生產(chǎn)部門必不可少的條件，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為外部效益，所產(chǎn)生的效益除部分經(jīng)濟(jì)效益可以定量計(jì)算外，大部分則表現(xiàn)為難以用貨幣量化的社會(huì)效益，因此，本工程的效益主要從城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等宏觀效益方面來評(píng)價(jià)。

本工程的實(shí)施是在滿足給水專項(xiàng)規(guī)劃要求基礎(chǔ)上，在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上增加清水池等調(diào)蓄設(shè)施，并且充分利用現(xiàn)狀兩個(gè)水廠的產(chǎn)能，從而能夠提高水廠的生產(chǎn)效率，降低水廠運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，減少管網(wǎng)爆管概率和故障隱患，從而進(jìn)一步確保供水安全，是進(jìn)一步提升供水系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的主要手段。

蘇州作為國家歷史文化名城和風(fēng)景旅游城市，國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，其區(qū)域供水整體供水安全也應(yīng)該符合現(xiàn)有城市定位。因此吳江區(qū)供水優(yōu)化平衡改造工程是吳江區(qū)供水安全整體提高非常重要的一步，不僅使得著吳江兩個(gè)水廠都在更接近于設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，還使整個(gè)供水系統(tǒng)的安全的有所改善，標(biāo)志著吳江區(qū)的供水品質(zhì)上了一個(gè)新臺(tái)階。這對(duì)于提高城市居民生活水平，提升供水行業(yè)服務(wù)形象、增加城市和區(qū)域品牌價(jià)值都具有重要意義。

5.結(jié)論

本工程的實(shí)施是在在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上增加清水池等調(diào)蓄設(shè)施，并且充分利用現(xiàn)狀兩個(gè)水廠的產(chǎn)能，從而能夠提高水廠的生產(chǎn)效率，降低水廠運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，減少管網(wǎng)爆管概率和故障隱患，從而進(jìn)一步確保供水安全。并在無需擴(kuò)建或新建水廠的基礎(chǔ)上增加向二水廠供水區(qū)域供水能力，滿足二水廠主要供應(yīng)主城區(qū)用水需求的增長(zhǎng)。就在當(dāng)區(qū)域多個(gè)水廠供水能力及供水區(qū)域需求不平衡的情況下，對(duì)區(qū)域水廠聯(lián)動(dòng)的供水優(yōu)化平衡改造方案進(jìn)行介紹，為類似的區(qū)域供水優(yōu)化平衡改造提供參考。