新疆中小县城供水工程的设计体会

摘要：本文针对笔者在近两三年内所参与的新疆县城供水系统的设计实践谈几点体会。

关键词：供水管材 供水工艺 水厂设计

随着西部大开发的不断深入，国家对新疆城镇的基础设施资金投入逐年增加，新疆中小县城供水工程近年来发展很快。2010年3月，全国对口支援新疆工作会议在北京闭幕后，新一轮对口援疆工作已拉开帷幕，正在紧锣密鼓的进行中。不久前，中央还召开了新疆工作座谈会，专题研究促进新疆跨越式发展和长治久安的政策措施。全疆80多个县市，几年来大多新建了水厂或对原有水厂进行了不同程度的改造，设计供水规模一般为4×103m3/d~5×104m3/d。本文针对笔者在近两三年内所参与的新疆县城供水系统的设计实践谈几点体会。

一、供水管材的确定

目前常用于供水工程的管材有：预应力钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管、和新型非金属管材（如玻璃纤维增强热固树脂夹砂管（玻璃钢管）、UPVC供水管、PE供水管等等）。

预应力钢筋混凝土管的优点是输水能力强，长距离输水可保持水质不变，使用寿命长达50年以上，管道维修费用较低。缺点是管道的重量大，施工较为复杂，若通过盐碱沼泽地区，管体外壁需进行防腐处理；钢管的优点是强度高，施工安装较为灵活，管配件可以根据需要现场制作。缺点是不耐腐蚀，作为供水管时，内外壁均需作防腐处理，管材价格较高；球墨铸铁管的优点是：管材的延展性好，韧性大，抗腐蚀能力强，管道配件齐全，物理性能稳定。缺点是管材较钢管重，价格较以上两种管材贵；PE管、UPVC及玻璃钢管的优点是：质轻、水利条件较好，耐腐蚀，运输和施工安装较为方便，管材价格较便宜。一般管径为400mm以下的PE管和UPVC管较球墨铸铁管便宜，而且大口径的玻璃钢管材较球墨铸铁管便宜。缺点是安全可靠性不如钢管和球墨铸铁管。

管材的具体选用应根据工程的具体情况，从工程的规模、重要性、工程地质、地形、外荷载状况、资金等多方面进行经济技术比较后确定。

根据我院多年来设计的供水工程中的经验，球墨铸铁管、钢管比较安全可靠，但其价格较高，一般用于工程地质复杂、地形起伏大的地区；玻璃钢夹砂管的价格相对较低，但在应用时要特别注意管材的质量检测，注意选择合适的刚度（一般埋地管道刚度不小于5000N/m2），目前因基配件较少多用于长距离输水工程；预应力钢筋混凝土管管由于自重较大等缺点，目前多用于大型输水工程；UPVC供水管、PE供水管则因为其造价低廉（管径为400mm以下），供水安全可靠，目前在城镇供水工程中应用广泛。

二、供水工艺的确定

中小县城水厂不同于城市的大型水厂，具有如下的共同特点：

（1）供水工艺简单

由于县城供水规模一般较小，为简化净水工艺，水源地又多选用水质较好的地下水作为水源，该原水一般经过消毒处理后，即符合国家饮用水卫生标准。

（2）新疆多数县城位于冲洪积平原上，水源多处于冲积扇上游，地面坡降较大，因此合理确定水厂的位置和地面高程一般可以达到重力供水的目的。

（3）供水规模小，且日变化系数及时变化系数均较大

一般供水规模为4×103m3/d~5×104m3/d，时变化系数为1.5~2.0。

（4）占地面积较小（一般占地面积在1公顷以内）

（5）水厂管理水平较低，缺乏技术人员。

上述特点就决定了在设计过程中设计人员应结合当地具体情况。此外，对于工程投资规模相对较小，管理力量薄弱的边远县城水厂来说，日常运行管理费用以及运行管理的方便程度，将直接影响到该水厂以后的运行效果。因此，在设计过程中应做到尽量简化工艺，降低运行管理的费用。

三、水厂设计

1、工艺设计

（1）清水池的设计

由于县城供水规模较小，水厂的调节容积按规范中的上限值20~25%为佳。此外，由于新疆的冬季寒冷（特别是北疆寒冷地区），应对清水池进行防冻处理，一般做法是：南疆地区一般在清水池的池壁砌一圈240砖墙，即能达到防冻效果。而对于北疆严寒地区应做法为：先粘贴50-80mm厚的聚苯板，再砌一圈240砖墙即能达到防冻效果。

（2）二级加压泵站

中小县城水厂的二级加压泵站应针对小水厂供水日夜变大的特点，宜选不少于3台水泵并配套安装变频调速装置为宜。水泵建议尽量采用自灌式吸水既可省去真空引水设备，大大简化运行操作，更有利于维护管理，易于实现自动控制。自灌式工作的水泵要求水泵的外壳顶应低于清水池的集水坑最低水位，这就要求将二级加压泵站应建成半地下式。

（3）加氯间

地下水在清水池中要进行消毒处理，一般可采用加氯消毒，氯水接触时间不低于30分钟。出厂自由性余氯应控制在0.5mg/L，管网未稍应控制在0.05-0.1mg/L。设计选用最大投氯量1.5mg/L，设计可选用二氧化氯发生器作为消毒设备，加氯间设计要考虑为远期预留位置。

加氯间设计要考虑设置必要的劳保用品和消防设施，室内应保持通风良好，须设置轴流风机，并对职工进行岗位和劳动安全知识培训。

加氯间建筑面积50～80 m2，砖混结构。

2、附属建（构）筑物设计

水厂建（构）筑物主要有加氯间、二级加压泵房。附属建筑主要有综合办公楼、化验室、车库、食堂、机修间、传达室、大门等，设计上为使水厂功能分区明确，布局紧凑，厂区平面设计简洁大方，可以将车库、食堂、化验室与综合办公楼合建。将传达室和大门合建，做成与围墙及厂区建筑风格统一的造型，充分体现水厂的企业形象。

水厂内的建（构）筑物一般要求对建筑立面进行一定装饰，注意不应追求华丽，尽量做到与当地建筑特色和谐统一。

3、水厂电气、自控设计

（1）电气设计

县城水厂属于重要的城市基础设施，系二类供电负荷。一般在设计中应考虑双电源供电，一用一备，电压等级为10KV。但由于某些县城近期内取得两路电源确有困难，可考虑由一路10KV专用架空线路供电，并设一台自备柴油发电机作为低压备用电源。

（2）水厂自控设计

对于中小县城的水厂，其日变化系数及时变化系数均较大，这就要求在设计过程中，一般考虑采用变频供水设备与水泵联合供水。变频设备与水泵的联合方式主要有以下两种：

方 案 一

方案一特点：一台变频器控制多台水泵交替调速运行，所有水泵均可变频供水，即所有水泵的使用频率相同，但该做法的安全可靠性较方案二差。

方 案 二

方案二特点：采用PLC控制调节器控制数台水泵，从而提供了工作效率，延长了电机、水泵的使用寿命。一台变频器控制一台水泵变频调速运行，使变量恒压供水系统更为完善。

四、结论

综上所述，在进行新疆中小县城供水系统设计中，应做到结合当地具体情况，尽量简化工艺，降低日常运行管理的费用。以上为笔者在近两三年内参与的供水系统设计过程中的部分体会，请各位读者不吝赐教。