劉 海

（北京檀州自來(lái)水有限責(zé)任公司，北京 101500）

1.供水運(yùn)行現(xiàn)狀概述

截止到2020 年，該公司承擔(dān)著城區(qū)面積30 平方公里，常住人口26 萬(wàn)人口的生產(chǎn)生活供水任務(wù)，建有地下水廠(chǎng)2 座，日供水能力5.4 萬(wàn)立方米。2 座水廠(chǎng)位于城區(qū)西側(cè)，共用一個(gè)水源地，采用第四紀(jì)地下水作為供水水源，制水工藝采用地下水水源經(jīng)清水池初沉、調(diào)蓄，加氯消毒，通過(guò)配水提升泵加壓后輸入城市供水管網(wǎng)。配水管網(wǎng)DN200 ～DN800 全長(zhǎng)約140 公里，形成一個(gè)八橫十縱的供水網(wǎng)絡(luò)。供水管網(wǎng)上共分布?jí)毫ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)12 個(gè)，根據(jù)供水最不利點(diǎn)的壓力情況，設(shè)定出廠(chǎng)水供水壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)全城供水管網(wǎng)的恒壓供水。

由于城區(qū)的快速發(fā)展、管網(wǎng)建設(shè)的滯后、以及受水廠(chǎng)所處位置和輸配水管網(wǎng)的制約。夏季高峰用水階段，局地水量不足、水壓偏低現(xiàn)象日益凸顯。

2.局地水量不足、水壓偏低原因分析

2.1 城區(qū)地形的影響

城區(qū)地形為東高西低，北高南低，南北高差接近17 米，東西高差為10 米。高程差異較大，城區(qū)中心（鼓樓地區(qū)）和城區(qū)東北部為全城供水的最不利點(diǎn)。城區(qū)西南部河南寨工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)為管網(wǎng)壓力最高點(diǎn)。通過(guò)壓力監(jiān)測(cè)顯示，管網(wǎng)壓力差為0.16MPa。

2.2 水廠(chǎng)位置的影響

兩座水廠(chǎng)全部建在城區(qū)西北部，西水東送。受地形高差影響，分水廠(chǎng)出廠(chǎng)壓力約0.5Mpa，出廠(chǎng)水壓力約0.3 ～0.35MPa。為滿(mǎn)足局地供水需求，夏季高峰供水期間只能采取高壓供水，能耗增加的同時(shí)，管網(wǎng)漏損、爆管幾率都大大增加。

2.3 配水管網(wǎng)布局和管網(wǎng)配置的影響

城區(qū)東西向主要由兩路DN600 管線(xiàn)供水，兩路管線(xiàn)分別位于城區(qū)南北兩側(cè)，由于城區(qū)中心沒(méi)有大口徑管網(wǎng)配置，分水廠(chǎng)供水只能由南側(cè)DN600 管網(wǎng)反供城區(qū)用水，同時(shí)南北向管線(xiàn)也存在管線(xiàn)鋪設(shè)不到位、管徑不合理的情況。詳見(jiàn)城區(qū)供水管網(wǎng)圖。

圖1 全城供水管網(wǎng)圖

3.閥門(mén)調(diào)解方案簡(jiǎn)述

局地水量不足、水壓偏低情況最初是通過(guò)提高出廠(chǎng)壓力來(lái)解決，造成了供水耗電的增加和管網(wǎng)漏失的增大。通過(guò)對(duì)管網(wǎng)分析，同時(shí)借鑒供水行業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合管網(wǎng)布局、設(shè)備設(shè)施布設(shè)現(xiàn)狀，決定通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)方式合理分配供水管網(wǎng)區(qū)域流量，解決上述地區(qū)水壓不足、水微問(wèn)題。

3.1 全城管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)流量和流向測(cè)量

使用便攜式超聲比流量計(jì)對(duì)配水管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行流量和流向測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，找出管網(wǎng)存在的不合理點(diǎn)。部分重點(diǎn)管段數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 管段流量測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3.2 管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)全城管網(wǎng)分析完成13 條主要道路，共37 個(gè)點(diǎn)在不同時(shí)段流量、流速、流向測(cè)量工作。流向和流量基本正常的點(diǎn)共29 個(gè)，占比78%；流量、流向不合理的點(diǎn)共8 個(gè)，占比22%。其主要問(wèn)題如下：

部分管線(xiàn)未能發(fā)揮西水東輸作用，存在回流現(xiàn)象，起到了反向泄壓作用。如：大風(fēng)車(chē)DN300 過(guò)河管，密虹公園DN150 過(guò)河管。

部分管網(wǎng)區(qū)域流量分配不合理，造成局地水壓低、水量不足。同時(shí)局地有水壓過(guò)高，存在浪費(fèi)現(xiàn)象。如：檀西路（新北路）往南DN300 受地形影響，往南流量較多，往北流量偏少。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，開(kāi)展閥門(mén)調(diào)節(jié)工作具有十分的必要性。

3.3 制定閥門(mén)調(diào)節(jié)方案

詳見(jiàn)表2。

通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)期望達(dá)到的目的：

通過(guò)部分閥門(mén)的關(guān)止來(lái)改變管網(wǎng)水流方向，確保管網(wǎng)發(fā)揮西水東輸作用，如關(guān)閉人保西側(cè)DN200，二中西側(cè)DN250。

通過(guò)部分閥門(mén)開(kāi)啟度的調(diào)節(jié)，合理分配區(qū)域流量和壓力。如：將順密路（水源路南）DN300 關(guān)閉1/2，降低往南的流量和壓力；將檀西路（新北路往南）DN300 關(guān)閉1/2，增大往北的流量和壓力等。

3.4 開(kāi)展閥門(mén)調(diào)節(jié)工作

2020 年6 月8 日～6 月10 日，由工作領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)一指揮進(jìn)行閥門(mén)調(diào)節(jié)。涉及小區(qū)及市政管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)、閥門(mén)狀態(tài)檢查、閥門(mén)檢修、閥門(mén)調(diào)節(jié)等工作。

在調(diào)節(jié)閥門(mén)的過(guò)程中，不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下，依次測(cè)量各點(diǎn)的流量流向（表3）；在調(diào)節(jié)閥門(mén)期間，隨時(shí)觀(guān)測(cè)并記錄全城所有12 處壓力點(diǎn)的變化，尤其是城區(qū)中心（鼓樓地區(qū)）和城區(qū)東北部（沙河）（表4）。

表4 全城管網(wǎng)壓力變化測(cè)量表

通過(guò)對(duì)檀西路兩處DN300 閥門(mén)，果園西路一處DN300 閥門(mén)，密關(guān)路一處DN400閥門(mén)，密順路一處DN300 閥門(mén)，新南路一處DN300 閥門(mén)六處閥門(mén)進(jìn)行不同開(kāi)啟度的調(diào)節(jié)，更加合理分配了管網(wǎng)流量，有效解決了城區(qū)東北部檀營(yíng)城區(qū)、久潤(rùn)地區(qū)水壓偏低、水量不足問(wèn)題。

表5 調(diào)節(jié)前后數(shù)據(jù)對(duì)比表

表6 調(diào)節(jié)前后供水單耗數(shù)據(jù)對(duì)比表 （kW·h/m3）

4.節(jié)能效果分析

閥門(mén)調(diào)節(jié)優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行后，在滿(mǎn)足全城供水需求的前提下，增加了由西向東、由低向高的過(guò)河水量，避免回流造成的資源浪費(fèi)，從而降低了出廠(chǎng)水水壓，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。通過(guò)供水單耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，3 至10 月份每月水廠(chǎng)供水量與去年同期比較均增加10 萬(wàn)噸以上，由于現(xiàn)有管網(wǎng)配置不合理，所以供水量增加，必然會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)段處于高壓供水階段，供水單耗理論計(jì)算應(yīng)比2019 年增加，但是通過(guò)管網(wǎng)調(diào)節(jié)、管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行使供水單耗每立方米降低了0.006 度，按全年供水1500 萬(wàn)噸計(jì)算，可節(jié)電9 萬(wàn)余度。同時(shí)，管網(wǎng)漏損率前十個(gè)月與上年同期比較降低了0.3%。減少跑水損失4.5 萬(wàn)余噸，按居民水價(jià)5元/噸計(jì)算，合款22.5萬(wàn)余元。

5.后期完善工作

通過(guò)對(duì)3 處水壓較高的配水管網(wǎng)增設(shè)先導(dǎo)式減壓閥的方式，合理分配區(qū)域流量。該工程于2020 年10 月12 日開(kāi)工建設(shè)，2020 年11 月4 日完成。目前壓力設(shè)定，河南寨工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)總供水由來(lái)水0.4MPa 調(diào)整為0.3MPa;康馨雅苑南北進(jìn)水由來(lái)水0.38MPa 調(diào)整為0.28Mpa，通過(guò)調(diào)整前后夜間最小流量有了明顯的降低。其中，河南寨工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)整前夜間最小流量0.25m3/h，調(diào)整后夜間最小流量0.01m3/h，月減少跑水損失約170 噸。康馨雅苑北進(jìn)水調(diào)整前夜間最小流量3.7m3/h,調(diào)整后夜間最小流量1.4m3/h，月減少跑水損失約1600 噸。

由于管網(wǎng)系統(tǒng)配置不健全，無(wú)法收集管網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息，如壓力、流量、流向等，所以無(wú)法建立管網(wǎng)微觀(guān)模型。目前的管網(wǎng)閥門(mén)調(diào)節(jié)工作是通過(guò)對(duì)局部管網(wǎng)流量和壓力的測(cè)量而制定的調(diào)解方案。下一步，公司將完善管網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)，為建立管網(wǎng)微觀(guān)模型、更加合理的進(jìn)行閥門(mén)調(diào)節(jié)和管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供有力支持。

6.結(jié)論

閥門(mén)調(diào)節(jié)工作是公司在管網(wǎng)管理中進(jìn)行的有益嘗試，通過(guò)此項(xiàng)工作優(yōu)化了管網(wǎng)運(yùn)行，在全城管網(wǎng)水壓未降低，鼓樓、久潤(rùn)等部分地區(qū)水壓提高的情況下，水廠(chǎng)出廠(chǎng)水壓平均降低了0.027PMa。平均噸水耗電降低了0.006 度，管網(wǎng)漏失也有所降低，同時(shí)，通過(guò)對(duì)閥門(mén)的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)配管網(wǎng)中的水量和壓力，更大程度上的發(fā)揮原有管網(wǎng)的性能來(lái)保障居民供水的持續(xù)運(yùn)行，特別是在管網(wǎng)不斷擴(kuò)張和改擴(kuò)建更新的前提下，通過(guò)管網(wǎng)自身的調(diào)節(jié)提高管網(wǎng)的適應(yīng)性，維持管網(wǎng)穩(wěn)定性能夠更大程度的減少管網(wǎng)整個(gè)生命周期的投入成本，有利于降低工程投資，同時(shí)，管網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性的提高有利于減少管網(wǎng)事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，保障了居民用水和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。城市供水的安全性也大幅提高。真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)水中生水、少水中增水的經(jīng)營(yíng)理念。