第５卷第３期２０１１年６月祭薔
供水技術
ｊｕｎ．２０１１
囊技術總結甏
跟；％＆
％基於微觀水力模型的中途增壓幫浦站設定方案分析
吳建平，蔣宗富，侯煜望，丁麗麗
（鄭州大學水利與環境學院，河南鄭州４５０００１）
摘要：針對ｚ市供水管網存在低壓區，不能滿足使用者正常用水需求的問題，對部分主要的
管段進行了改管，增加其輸送水能力，然後對主要的閥門進行了調控模擬。在進一步優化管網布局的基礎上，在ｚ市平均供水量和最大設計供水量下，對設定增壓幫浦站進行了模擬分析，並對水廠的執行提出了建議，以降低水廠執行成本，提高供水安全性。
關鍵詞：供水管網；水力模型；增壓幫浦站中圖分類號：ｔｕ９９１
文獻標誌碼：ｂ
文章編號
隨著城市的發展，供水管網原有的規劃、設計不能滿足用水需求，必然提出在現有管網基礎上的改擴建。供水管網服務壓力應根據各個城市的地形特點、建築的總體規劃、建築的綜合層次與高度以及水箱的設定情況，通過多種方案的技術經濟比較確
論了增壓幫浦站設定方案，從而降低水廠出水壓力，提高供水安全性並降低供水成本 。
１ｚ市供水現狀
１．１供水系統
ｚ市位於華中地區，地勢西南高，東北低，供水
系統屬於多水源環狀管網結構，現有４座水廠，最大設計供水能力為管網平均服務壓力
定 ｉ２。因此，合理控制管網的壓力能夠提高供水
安全性，降低供水成本。筆者分析了ｚ市的供水現狀、地形及存在的問題，基於模型水力計算結果並結
合部分現場實測資料，在保證管網壓力的基礎上，討
為０．３１ｍｐａ。由於各水廠的位置不同，地面高程也
有較大差別，ａ廠、ｂ廠、ｃ廠、ｄ廠的地面高程分別
３５第５卷第３期供水技術
為和８９．７ ｍ。
ｚ市供水管網以南北走向鐵路線為界，西區和東區地勢差異較大，西區呈現「西高東低」的現象，最大高程和最小高程之差超過３５ ｍ；而東區相對比較平坦，最大高程和最小高程之差在１０ ｍ左右。因此，根據實際情況對供水合理排程。為了均衡水廠生產，根據地勢高差對東、西區進行分割槽供水，其中ａ廠和ｂ廠在西區，ｃ廠和ｄ廠在東區，各廠位置如圖１所示
圖２ 正常工況下供水早高峰管網壓力模擬情況
較大。在進一步優化管網布局的基礎上，於合適位
『＝』ｂ０ ０
置增設增壓幫浦站，有利於從根本上降低與緩衝管網壓力。
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●。２８００
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２０１０年１１月下旬，ｚ市發生了一次ｄｎ８００出
３６０ ０
臻廠幹管爆裂的事故，經濟損失嚴重，給居民的生活帶來了不便。為了保證冬季低溫時的供水安全，供水
圖１ｚ市供水管網高程及水廠分布
總公司制定了降低水廠出廠壓力的策略。ａ廠出廠壓力控制在０．３８ ｍｐａ左右，ｂ廠控制在０．４９ ｍｐａ左右，ｃ廠控制在０．３９ ｍｐａ左右，ｄ廠控制在０．３５ｍｐａ左右，如圖３所示。
１．２低壓區現狀
ｚ市微觀水力模型建於２００９年，其中管線約為４４ １００條，節點及元件約為４３ ５００個，最大管徑為１２００ ｍｍ，最小管徑為２００ ｍｍ，管網長度為２ ３３０ｋｍ，供水面積為３０２ ｋｍ 。以２０１０年１１月６日的
用水量作為基礎水量資料，載入早高峰用水量將各個水廠的出水口作為定壓節●。黲黲●●點，利用軟體進行恆定流模擬，並ｌｉ《
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ｃ用該日資料對模型進行校驗。管網壓力模擬結果如
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０圖２所示。
從圖２可以看出，管網模擬結果顯示共有５個
圖３管網降壓後的壓力模擬結果
低壓區，其中區域１和區域５屬於地勢偏高地帶，區域３和區域４位於供水管網末梢，區域２屬於供水
從圖３可以看出，西南地勢最高區域壓力普遍
管網分界線（各個水廠的供水末端）。這５個區域
的管網服務壓力均在２８ ｍ以下，不能滿足使用者的正
常用水需求。
較低，尤其是西三環（淮河路一嵩山路）一帶壓力不足２０ ｍ，無法滿足使用者的用水需求。
為了保證西南區的供水壓力，航海路一京廣路ｄｎ１０００閥門處於限流狀態，這使得處於水廠供水分界線的東南區壓力較低，大部分區域壓力低於２４ｍ，其中城東路航海路以南、南三環中州大道以南區域壓力不足２０ ｍ。
２增壓幫浦站設定方案
ｚ市供水管網複雜，供水區域廣闊。但供水管
網中未設定水池、水庫等調蓄構築物，也無屋頂水
箱，屬於直供式供水，這在一定程度上忽視了管網的
調蓄能力，客觀上造成出廠壓力較高，管網壓力波動
通過討論、計算以及水力模型模擬，首先需要對
３６２０１１年６月吳建平，等：基於微觀水力模型的中途增壓幫浦站設定方案分析第５卷第３期
包括出廠幹管在內的部分主要管段進行改管，增大其輸送水能力，在改管的基礎上對一些主要的閥門進行調控模擬；在此基礎上，模擬當前ｚ市用水量（平均供水量為下，西南高程較高區域設定增壓幫浦站的工況，進行分析；最後，在最大設
壓區和東南低壓區的壓力都得到了大幅度的提公升，大部分區域壓力在２８ １３１以上，其中地勢最高區域——淮河路西三環的壓力也達到了２４ ｍ以上，南三環嵩山路壓力達到了２４～２８ ｍ，使用者用水問題基
本上得到有效解決。由管道流速模擬結果可知，主幹管的流速分布也更趨於合理，基本都在經濟流速範圍內。
計供水量下，對西南高程較高區域進行隔離，對設定增壓幫浦站進行模擬分析 。
２．１改管和閥門調控
經過水廠出廠幹管爆管事件，為了優化城市供水管網布局，ｚ市供水總公司已經制定的管網改造計畫如下：①西環路（ａ廠出廠一中原路）新鋪ｄｎ１４００管道；②西環路（ａ廠出廠一河西路）新鋪
ｄｎ１４００管道；③西環路（河西路一航海路）新鋪
ｄｎ１２００管道；④西三環（航海路一南三環）ｄｎ５００管徑改為ｄｎ８００。
在供水管網現狀（平均供水量為的基礎上，通過改管並對關鍵閥門進行調控，如圖４
圖４增壓幫浦站方案一壓力模擬結果
所示：①開啟航海路京廣路西ｄｎ１０００閥門；②關
閉中州大道航海路北ｄｎ１０００閥門；③關閉紫荊山路隴海路南ｄｎ１０００閥門。
２。３增壓幫浦站設定方案二
增壓方案一是設立增壓幫浦站之後最不利情況下
從改管和閥門調控後的壓力模擬結果可以看出，對現有管網進行改管和閥門調控後，西南部的壓力平均提公升了４～６ ｍ，大部分區域壓力達到了２４ ｍ
的模擬，即幫浦站前的出水量和幫浦站的最大流量相等，此時幫浦站僅僅起中途增壓的作用，而在實際的執行中，可以利用幫浦站的水庫對高峰用水進行調蓄，起到更明顯的作用。因此，方案二設定在幫浦站前出水流量為６００ ｌ／ｓ（約為幫浦站出水流量的一半）時的管網壓力情況。
左右，但是部分區域壓力仍然偏低（如淮河路西三環交叉口壓力不足２０ ｍ，嵩山路南三環交叉口壓力不足２４ ｍ），仍不能滿足使用者用水需求。
路以南京廣線以東壓力公升高４—８ ｍ，壓力達到了２８
懈ｌ暑。｛｝
｛｝２．３．１模擬條件東南部的壓力得到了大幅度的提公升，其中隴海遊黲●●諺●●●●
模型水量賦值：最大設計供水量在對現狀管網進行改管和閥門調控的基礎上，另外
ｎｌ以上，僅小部分區域由於地勢偏高的原因壓力在２４ ｍ左右。
２．２增壓幫浦站設定方案一
枷有崑崙路（淮河路一西環路）新鋪ｄｎ６００管線、華山路淮河路交叉口做區域性改管、華山路（隴海路一汝河路）新鋪ｄｎ４００管線。
２．２．１模擬條件
模型水量賦值：平均供水量在對現狀管網進行改管和閥門調控的基礎上，在淮河西路與西環路交口南側（地面高程約為１３６ ｍ）設增壓幫浦站（揚程為２５ ｍ，幫浦站前節點出水流量為８００
航海路京廣路閥門全開，關閉二環路沙口路西ｄｎ８００閥門、航海路中州大道北ｄｎ１０００閥門、隴海路紫荊山路南ｄｎ１０００閥門。為了實現增壓區
域的封閉隔離，需關閉部分閥門，隔離區域見圖５。
ｌ／ｓ，增壓幫浦站最大出水量為８５０ ｌ／ｓ），並關閉４個閥門：西環路淮河路交叉口東ｎｄ６００閥門、華山路淮河路交叉口西ｎｄ５００閥門、中州大道航海路北ｄｎ１０００閥門、紫荊山路隴海路南ｄｎ１０００閥門。２．２．２模擬結果
淮河西路與西環路交口南側（地面高程１３６ ｍ）
設增壓幫浦站（位置和方案一相同），增壓２５ ｍ；幫浦站前節點出水流量為６００ ｌ／ｓ，增壓幫浦站最大出水量為
２．３．２模擬結果
模擬結果如圖６所示。可以看出，整個管網壓
模擬結果如圖４所示。可以看出，原有西南低
３７第５卷第３期供水技行。
術力比較均衡，西南區域增壓後壓力達到了２８ ｍ以
上。由於航海路京廣路閥門全開，東南區域壓力也
達到了２４ １ｔｉ以上（部分區域超過了２８ ｍ），基本可
以滿足使用者的用水需求。利用增壓幫浦站不僅對西南區域進行了增壓，還發揮了調蓄的功能，增大了ａ廠向東的輸水能力，緩解了東南低壓區問題。由管
③增壓幫浦站合理設定方案應通過水力模型模
擬、方案比選和技術經濟分析確定。對於水庫型和管道型增壓幫浦站選擇，一般來說，如果條件允許，應優先選擇水庫型增壓幫浦站，以利於發揮調蓄作用。
④針對ｚ市的實際情況，淮河西路地勢較高
道流速模擬結果可知，除了航海西路ｄｎ１０００管段流速達到２．１８ ｍ／ｓ以外（主要是因為西環路管徑為ｄｎ１２００，連線到航海路變徑為ｄｎ１０００），整個管網的幹管流速分布比較合理。
並且由ａ廠出廠主幹管直接到達，在供水能力範圍內，不存在水源短缺問題，同時淮河西路前端大使用者較少，建設增壓幫浦站對周邊使用者的影響較小，水幫浦揚
程相對較低，能耗較少，綜合考慮以上因素選擇在淮西建設增壓幫浦站。此時整個管網壓力比較均衡，基
本可以滿足使用者的用水需求。利用增壓幫浦站不僅對西南區域進行了增壓，還發揮了調蓄的功能，增大了
ａ廠向東的輸水能力，相當於在ａ廠增設了乙個清水池，緩解了東南低壓區問題。
⑤在ｚ市各水廠出廠壓力維持現狀的情況
下，即使通過閥門調控也不能有效應對２０１１年供水高峰的出現。ａ廠總水頭最大，作為強勢水廠，將發揮極大的調節作用，然而其供水瓶頸問題制約了供
圖５封閉隔離的增壓區域示意
水能力的發揮。建議對ａ廠原水明渠的過流能力進行擴充，並對送水幫浦房進行改造，使其供水規模達到設計的
⑥建設增壓幫浦站需要綜合考慮使用者水量需
求、管網整體布局、管網執行現狀、地形地貌特點與占地投資等多種因素的影響，經過縝密考慮與權衡，最終做出科學的選擇。後續還應對工藝引數、水幫浦
選擇、關鍵裝置選型等做進一步詳細設計。參考文獻：
圖６增壓幫浦站方案二壓力模擬結果
［１］謝紹正，何芳，吳迪，等．利用管網水力模型輔助設計
中途加壓供水系統的研究［ｊ］．給水排水，２００９，３５
３結論和建議
①在初期規劃供水管網時應考慮建設增壓幫浦
［２］雷景峰，王煜明，蔣懷德．供水管網水力模型在管網現
狀分析及改擴建中的應用［ｊ］．水工業市場，２００８
站，城市地勢高差越大，管網系統越龐大，管網延伸
越長，越有必要建設增壓幫浦站。建設增壓幫浦站可以降低水廠出廠壓力，均衡管網壓力，減小管網爆管風險，並從整體上節省系統執行能耗。
［３］嚴煦世，範瑾初．給水工程（第４版）［ｍ］．北京：中國
建築工業出版社，１９９９．
［４］嚴煦世，劉遂慶．給水排水管網系統［ｍ］．北京：中國
建築工業出版社，２００２．
②對於多水源複雜供水系統，為達到經濟合
理的供水，必須確定乙個合理的供水壓力，即服務壓
力，並採取各種有效措施，實現供水系統的優化運
收稿日期３８
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