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城乡一体化供水特点及实践

发布时间:2018-12-27 08:32

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  摘要城乡一体化供水是在城乡区域范围内,将供水由城市延伸至乡镇,形成城镇乡村互联的供水模式。建设中可分为调整服务范围和运行规模、优化性能与长效管理3个阶段。它的实施有助于合理利用水资源、解决村镇居民饮用水安全问题、提高供水可靠性和充分发挥大型水厂的运行管理能力等。在分析城市一体化供水特点的基础上,介绍了宜兴市城乡一体化供水的实践,重点介绍了近期加压站节能改造的3种措施。


  关键词城乡一体化;供水模式;加压泵站


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  城乡一体化供水是在城乡区域范围内,将供水由城市延伸至乡镇,形成城镇乡村互联的供水模式。城乡一体化供水消除了传统城市供水系统与乡镇供水之间的差别,使整个区域内享受相同的供水服务,有利于促进城乡社会经济可持续协调发展[1]。城乡一体化供水建设往往需要很大的初始资金投入,具有协调原有小型水厂的归属权变更、从业人员从新安置等问题,通常应由当地政府作为主导,从改善民生和促进当地经济发展为出发点,提出相应政策,完善规划方案,逐步推进,充分保证城镇和农村居民享受同等用水服务待遇。例如《江苏省城乡供水条例》中规定:“城乡供水应当推进农村与城市同水源、同管网、同水质、同水价,实现城乡一体化供水”[2]?!陡=ㄊ〕窍绻┧趵分泄娑ǎ骸肮睦刑跫某钦蛳蛑鼙吲┐逖由旃┧芡?,推动农村与城镇同水源、同管网、同水质”[3]。江西省城乡一体化供水目标为:“让用户享受‘同质、同价、同网、同服务’的供水设施”[4]。城乡一体化供水通常是在城镇乡村的原有供水基础上改造而成,建设可分为调整服务范围和运行规模、优化性能与长效管理3个阶段。调整服务范围和运行规模阶段的建设内容通常包括:①关停一些原水水质较差或制水工艺落后的乡镇水厂,通常将其改造为中途加压泵站,解决因供水管道较长、沿程水头损失较大,致使管网供水压力不足的问题;在泵站的集水井或清水池进水管上二次加氯,起到保证下游供水水质目的;②扩大主要水源取水和输水设施规模;③新建或扩建水厂,扩大供水规模并提高供水水质;④合理布置相邻供水片区间的联络干管和增压站。供水规模扩大后,为保证用户需求,水厂、泵站、管网等设施将根据实际情况有一段适应期,需要对制水工艺、泵站和管网设施的性能进行优化。该阶段的主要内容包括:根据管网末梢水应满足饮用水质标准的要求,优化水厂工艺;根据用户水量和水压要求,优化泵站性能和调度方法;根据水量漏损控制要求,需进行管网合理分区、改造管网、加强水表计量等。最后将落实城乡一体化供水长效管理机制,包括供水系统资料的实时调查和更新;供水系统运行的实时调度;制定严格的管理措施,强化卫生监督,水质检测;培训相关技术人员等。


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  城乡一体化供水可以解决城乡水资源不平衡问题。一个县内或市内在空间上存在水资源分配不均情况,往往山区水资源丰富而人口稀少,平原地区人口较密集但可用优质水资源较少。同时也存在季节性水资源分配不均问题,通常在雨季水资源量较高,旱季水资源量较低。水资源的时空分配不均不利于小范围内的水量调节和调度。此外,农村多采用地下水为水源,随着工农业生产需水量的增长,地下水位明显下降,原有水源井出水量大幅减少甚至干枯,造成一些区域因水源保证率不高而饮水困难[5,6]。于是,城乡一体化供水可以通过大型给水工程设施,合理调配水资源,增加地下水涵养,满足居民用水需求。


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  实施城乡一体化供水,以优质水取代河塘井水,以现代化水厂取代简陋的小水厂,从定时供水到一天24h连续供水,将显著改善村镇居民的生活质量,保障了群众的身体健康。例如,江苏省常熟市在实施城乡一体化供水之前的五年中,每10万人中肠道传染病的平均发病人数为162人;实施城乡一体化供水后的5年中,每10万人中肠道传染病的平均发病人数为27人,下降了近84%[7]。


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  城乡一体化供水系统常形成由多水源、多水厂面向同一区域管网供水的布局,城镇之间、村镇之间联网形成环形输水网络,城镇乡村内部管网同样形成环形配水网络。当有一条供水路径出现故障时,可通过另外路径供水到用户,提高了供水可靠性[8]。


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  城乡一体化供水实施前,通常要面临乡镇水厂数量众多、分散经营、规模小、设备简陋、管理水平、技术力量薄弱等问题。当水厂规模较小,尤其在2万m3/d以下时,单位工程造价指标会迅速增加。城乡一体化供水实施后,通过关闭小型水厂、建设(扩建)大型水厂,处理设施大型化集中化,可以发挥规模效益。通常小范围供水时,水量波动较大,而在大范围供水下,由于用户较多,各种用水模式的高峰和低峰减缓,使水厂处理水量变化幅度较小,有助于运行管理。此外大型水厂在规范化管理情况下,也使出水水质更为稳定[9]。


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  宜兴市位于江苏省南部,太湖西岸,地势南高北低,南部为丘陵山区,北部为平原区。2008年以前,全市有20余座乡镇水厂,这些水厂规模小,制水工艺落后,大部分原水水质较差,出厂水质得不到保障,且管网质量差,漏损高,因此群众要求喝上合格自来水的呼声较高。从2009年开始,按照宜兴市委市政府“统一规划、统一运行、统一建设、统一监管、统一服务”的要求,由宜兴水务集团逐步收购乡镇水厂,实施“同城、同网、同质、同价、同服务”的城乡一体化供水。到2015年完成了全市的所有水厂收购整合任务。目前全市有3座中心水厂(氿滨水厂、大贤岭水厂和湖父水厂),制水设计总规模37万m3/d,供水主干输水环网DN300以上管道总长330km(不包括乡镇内部配水管网)。城乡一体化供水环网见图1。参照城乡一体化供水建设的调整服务范围和运行规模、优化性能与长效管理3个阶段的划分,目前宜兴市已进入优化性能的攻坚阶段。该阶段中的首要任务是降低管网中加压站的能耗。宜兴市城乡一体化供水区域内共有13座中途加压站,其中6座是利用乡镇水厂原有构筑物改造而成??悸堑礁飨缯蛴盟勘浠?,以及原有加压站设计规模、水泵选型与当前需求不适应问题,于2016~2017年对一些泵站采取了优化调度和技术改造措施,取得降低泵站能耗的效果。在充分调查现状基础上,3种典型泵站改造情况如下。(1)结合实际用水需求,更换合适流量和扬程的水泵。2005年建造的万石加压站,安装有3台单级单吸卧式离心泵(2用1备),单泵参数Q=100m3/h,H=50m,n=2960r/min,N=22kW;城乡一体化供水模式改造之前,一直处于停用状态,该加压站服务区域由和桥加压站直接供水。近几年万石镇用水量逐渐增加,需启用加压站。2016年加压站经设备维修保养后投入使用,发现实际工作扬程只需30m,原水泵出水流量120m3/h,长期处于低效运行。2017年6月更换成3台新水泵(2用1备),单泵参数Q=160m3/h,H=32m,n=1450r/min,N=22kW。在增加供水流量情况下,水泵运行功率不变,节约电耗33.3%[(22/120-22/160)/(22/120)]。(2)充分利用加压站前输水管网剩余压力,低用水时段直接由管网供水。都山加压站设有2台单级双吸离心泵(1用1备),单台水泵额定功率N=30kW。原来工作状态为全天24h内运转。在城乡一体化供水后,经压力数据分析,认为在23:00~次日4:00这5h内可关闭水泵,由管网直接供水至当地配水管网。从2017年5月起调整了这种运行方式,于是每天可节约泵站能耗约30kW×5h=150kW?h,占原来能耗的5/24=20.8%。(3)条件许可时,不经泵站清水池,直接在进水管上安装管道泵加压供水。屺亭加压站原来一天中18h由功率45kW的单级双吸离心泵从清水池抽水加压后,向当地配水管网供水;另外6h自流。经分析计算后,在站内进水管上安装功率为30kW的立式管道泵直接增压供水,全天仍采用18h加压,其他时段自流,运行后并不影响主干管网向其他地区的正常供水。改造后可节约能耗(45-30)kW×18h=270kW?h,占原来能耗的(45-30)/45=33.3%。屺亭增压站改造后现场见图2.下一步重点任务将加大力度推进供水管网漏损控制工作,即建立健全漏损管理制度。对压力控制管理、漏损分析、管道检漏、计量管理等方面进行分析;强化管网巡查力度,提高漏点修复效率,确保爆管抢修及时率,拓展阀门设施巡查,强化日常停水等日常管理;加快老旧管网等基础改造;加强管道设备和二次供水等设施的维护与保养,确保供水管网处于良好的工作状态等。


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  城乡一体化供水是社会发展到一定程度的重要供水模式,建设中可分为调整服务范围和运行规模、优化性能与长效管理三个阶段。它的实施有助于合理利用水资源、解决村镇居民饮用水安全问题、提高供水可靠性和充分发挥大型水厂的运行管理能力等。任何一种供水模式都是与政治、经济、社会和环境分不开的,城乡一体化供水作为一种模式,也具有一定的限制条件。例如在地域广阔、人烟稀少、地形复杂、地质条件较差地区,或者当地具有充沛优质水源时,不需要采用远距离输水的一体化供水模式。其次,城乡一体化供水工程设施规模较大,如果资金不到位,将造成运行管理困难,一旦系统运行管理不当,则正常供水将受到严重影响。


  作者:张正德、张珏靓、李树平、邓慧萍、谢予婕。单位:宜兴水务集团有限公司同济大学环境科学与工程学院。本文来自《上海师范大学学报(哲学社会科学版)》杂志

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