吴江供水优化平衡改造方案研究

顾向明 徐庶伟 徐伟忠

（吴江华衍水务有限公司，江苏苏州 215200）

1.引言

随着吴江区被纳入长三角一体化示范区，经济的迅速发展，城市供水规模不断扩大，为提高供水安全性和可靠性，大中型城市通常采用多厂协同供水方式[1]，因此区域供水的平衡性与合理性愈发显得重要[2]。区域水厂联动的供水平衡优化工程不仅能时刻满足城市用水需求，还能降低漏损率、爆管率和能耗，对于区域内实现安全、优质供水有着重要意义[3]。

2.项目背景

目前吴江区现有大型水厂两座，吴江第一水厂和第二水厂。其中第一水厂设计规模为60万吨/天，供水区域主要为吴江乡镇，目前供水区域用水需求增长较为缓慢，能力有盈余。第二水厂设计规模为30万吨/天，供水区域吴江城区，设计供水能力基本饱和。且由于吴江区处于长三角一体化示范区，近年来经济发展迅速，未来区域内用水量预计将稳步增加，将对区域内供水能力提出更高的要求。

由于第一水厂生产规模大，而供水区域需求增长缓慢，供水能力富足；第二水厂现有生产规模有限，但供水区域需求增长迅速。且目前由于管网压力问题，第一水厂无法直接向第二水厂服务区域供水。因此，有必要利用两个水厂之间已有的DN1200联通管，通过相应的改造，发挥第一水厂生产能力余量，将第一水厂清水转输至第二水厂，降低第二水厂长时间超负荷运行的水质风险。

3.供水优化平衡改造方案分析

3.1 第一水厂转输清水及加压方式选择

3.1.1 方案一：管道增压

管道直接增压的方式是采用水泵直接连在输水管道上进行串级增压的方式。管道直接增压方式的优点是能充分利用管道余压，增加压力较小即可达到所需的出口压力，因此可以节省水泵的经常运行费用。管道直接增压方式的缺点在于：管道增压泵主要的作用是增加水的压力，对流量变化调节量较小。当泵站后用户用水量小于来水量时，尚能进行增压供水以满足需水要求；当泵站后用户用水量大于来水量时，就会产生增压量不足，不能满足需水要求。若来水量变化较大时，水泵入口处压力变化也较大，如果要保持一定的水泵出口压力，就要求水泵有较大的水量及压力的调节能力。因此，在用水量时变化系数较小，管道流量较平均的情况下，采用管道直接增压方式较好。

图1 吴江区供水区域划分示意图

3.1.2 方案二：水库调节增压

水库增压方式为在二水厂内设置一定容积的清水库，来水全部接入清水库，增压泵从清水库中抽取增压以满足用户对水量及水压需求的一种增压方式。水库增压方式的优点是：由于在二水厂内设置有一定容积的清水库，因此可以对管网流量的变化进行调节，并且在来水管道故障时还能维持用水区域在一定时间内的供水。水库增压方式的缺点是：管道来水全部进入清水库，进水余压无法利用，当来水余压较高时对能量的浪费较大；由于水泵增压幅度大，造成经常性运行费用增高；此外，因最高时的所有水量均需储存在清水库内，因此清水库容积较大，土建费用高，占地大。

3.1.3 方案对比

第二水厂二级泵房预留泵位的进出水管道已经在二级泵房土建实施时一次性建设完成。如果采用管道增压供水，必须要对吸水井和二级泵房之间的管道进行改造。吸水井和泵房之间目前只有6米的距离，且两者的深度较深，改造期间还需要维持生产的正常运行，且保证该构筑物的结构不会受到影响。管道改造难度较高，施工风险较大，且极有可能对现有吸水井和二级泵房的结构产生永久性不可修复的破坏，隐患较大。

另外，考虑到新增水泵其实为二级泵房远期水泵，吸水井预留水泵进水管道必须保留。在作为应急管道增压泵使用期间，其管道增压时水流沿直角吸水管进入水泵，水力条件不好。采用水库增压方式，还可以使二级泵房现有水泵发挥转输加压功能，增加系统的安全性。因此，考虑到施工安全、泵房结构安全、水泵进水条件、加压系统安全性，同时避免重复投资，管道增压供水方式不适用于目前的第二水厂二级泵房和管道系统条件。最终考虑采取先释放一水厂进水压力，使其进入有自由液面的池体后，再进行加压的方式。

3.2 转输水接管点选择

3.2.1 方案一：吸水井

将第一水厂转输来水释放至吸水井后，再由二级泵房水泵二次加压至管网。该方案水力流程较短，但是吸水井体积较小，抗冲击负荷能力较低，甚至可能会对现有上游系统产生影响。建设转输来水进入吸水井的管道仍然需要对吸水井的土建进行改造，对于原有结构也会有一定影响。第一水厂转输来水经过长距离输送，可能需要补氯，而吸水井内不具备消毒剂混合接触的条件。

3.2.2 方案二：新建清水池前端

将第一水厂转输来水释放至新建清水池后，再进入现有吸水井由二级泵房水泵二次加压至管网。该方案抗冲击负荷能力较大，对现有上游系统几乎不产生影响。清水池为新建，进水管道可与清水池一同建设实施，对于现有构筑物没有任何影响。此外，第一水厂转输来水经过长距离输送，可能需要补氯，而新建清水池具备消毒剂混合，接触时间也可以满足要求。

3.2.3 方案比选

考虑到第一水厂上游来水压力与碳滤池出水压力差距较大，为减少两种来水压力的不匹配，减少二级泵房的水泵和其他构筑物的冲击，考虑接管点位置为新建清水池，并且管道进入厂区后在进水管道上安装流量仪、调流阀等设施以减少一水厂来水对二水厂原有系统的冲击。因此最终选择方案是在二水厂内新建清水库一座，并将第一水厂转输来水释放至新建清水池后，再进入现有吸水井由二级泵房水泵二次加压至管网。

4.经济和社会效益分析

由于本工程项目为城市基础设施，以服务于社会和国家为目的，它是城市发展以及生产部门必不可少的条件，对国民经济的贡献主要表现为外部效益，所产生的效益除部分经济效益可以定量计算外，大部分则表现为难以用货币量化的社会效益，因此，本工程的效益主要从城市发展、经济建设等宏观效益方面来评价。

本工程的实施是在满足给水专项规划要求基础上，在常规处理的基础上增加清水池等调蓄设施，并且充分利用现状两个水厂的产能，从而能够提高水厂的生产效率，降低水厂运行风险，减少管网爆管概率和故障隐患，从而进一步确保供水安全，是进一步提升供水系统安全性和稳定性的主要手段。

苏州作为国家历史文化名城和风景旅游城市，国家高新技术产业基地，其区域供水整体供水安全也应该符合现有城市定位。因此吴江区供水优化平衡改造工程是吴江区供水安全整体提高非常重要的一步，不仅使得着吴江两个水厂都在更接近于设计工况下运行，还使整个供水系统的安全的有所改善，标志着吴江区的供水品质上了一个新台阶。这对于提高城市居民生活水平，提升供水行业服务形象、增加城市和区域品牌价值都具有重要意义。

5.结论

本工程的实施是在在常规处理的基础上增加清水池等调蓄设施，并且充分利用现状两个水厂的产能，从而能够提高水厂的生产效率，降低水厂运行风险，减少管网爆管概率和故障隐患，从而进一步确保供水安全。并在无需扩建或新建水厂的基础上增加向二水厂供水区域供水能力，满足二水厂主要供应主城区用水需求的增长。就在当区域多个水厂供水能力及供水区域需求不平衡的情况下，对区域水厂联动的供水优化平衡改造方案进行介绍，为类似的区域供水优化平衡改造提供参考。