宁夏农村饮水安全工程管网优化设计分析

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1、宁夏大学硕士学位论文绪论1．绪论1．1供水系统的分类、组成和特点供水系统是指取水、输水、净水和配水等设施以一定方式组成的总体。通常由取水构筑物、输水管(渠)、水处理构筑物、泵站和管网等几部分组成，随水源类型与水质的不同，可按具体情况组合。乡镇供水系统是保证乡镇居民和工矿企业等饮用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。1．1．1农村供水系统的基本类型村镇供水工程一般分为集中式供水和分散式供水两大类。其中，集中式供水工程按照供水规模可分为以下五种⋯：表卜l集中式供水工程类型划分(1)集中式供水我国农村的集

2、中式供水规模普遍较小，集中式供水受益人口中87％是小于200m3／d]：程，乡镇及跨乡镇的集中式供水工程只有2．15万处，91％的jI『=程为村级集中式供水一I：程。集中式供水工程中，大部分供水设施简陋，只有水源和供水管网，缺少或没有水质检测措施和水处理设施。(2)分散式供水在我国农村，分散式供水工程，多数是以单个用水户为单位，白建、白管、白用，普遍缺失水处理及水质检验。在浅层地下水资源开发利用较容易的地区，多数用水户在庭院内或离家较近的地方，自建真空井或筒井，采用此类方式解决用水问题的人口ll一‘到

3、分散式供水人口的67％，；在山丘水资源开发利用较困难的地区及海岛等淡水资源缺乏的地区，约有3％的人口采用集雨方式解决用水问题；9％的采用引泉，主要分布在我国南方山丘地IX；21％为供水设施火效或无供水设施，直接取用溪水、河水、池塘水。1．1．2供水系统的组成供水系统的任务是从水源取水，按照用户对水质的不同要求进行处理，然后将水输送至供水区，并向用户配水。为了完成上述任务，供水系统一般由以卜．．I：程设施组成：(1)取水构筑物：白地表水源或地。卜．水源取水的构筑物。宁夏大学硕士学位论文绪论(2)输水管(

4、渠)：将取水构筑物取集的原水送入水厂的管(渠)设施。(3)水处理构筑物：用以对原水进行水质处理，以符合用户对水质的要求。通常集中布置在水厂内。(4)调节及增压构筑物：用以储存和调节水量、保证水压的构筑物，如清水池、水塔、增压泵站等。增压泵站一般分为抽取原水的一级泵站、输送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站。(5)配水管网：将水厂处理好的清水送至用户的管(渠)及附属设施。在以上组成中，输水管、管网、泵站和调节构筑物等组成供水和配水系统，从供水系统整体来说，它是投资最大且很重要的子系统。典型的以地表水为

5、水源的供水系统如图卜1所示。遵薏耄塞图卜1地表水为水源时的供水系统示意图卜取水构筑物；2一一级泵站；3一水处理构筑物；4一清水池；5一二级泵站：6一输水管：7一管网；8一调节构筑物图卜2地下水为水源时的供水系统示意图卜管井群；2一集水池：3一泵站；4一输水管5一水塔；6一管网取水构筑物从江河取水，经一级泵站送往水处理构筑物，处理后的清水储存在清水池中。二级泵站从清水池取水，经输水管送往管网供应川户。一般情况一卜．，从取水构筑物到二级泵站都属于自来水厂的范围。有时为了调节水量和保持管网的水压，可根据需要

6、建造水库、泵站、水塔或高位水池。供水管线遍布在整个供水区域内，根据管线的作用，可划分为干管雨I配水管。前者主要，L}j于输水，管径较人；后者用以配水到川户，管径较小。以地下水为水源的供水系统，常川管井等取水，若地I"／t(水质符合生活饮川水甲生标准，可省去水处理构筑物，从而使供水系统简化(图1-2)。1．1．3农村供水系统的特点由于农村有其独特的自然经济条件，所以相对城市而言，农村供水系统也有其白身的特点：(1)水源类型多样化，常见的农村水源类型有地卜．水、水库水以及泉水等。同时，农村水源一般规模较小

7、，受污染较轻、污染的类型也较单一，所以．1：程投资较小，r群建设周期比较短。(2)居民居住地相对分散，供水区域较人，供水管线较K，由丁．供水规模比较小，所以供宁夏大学硕士学位论文绪论水的管径都比较小。(3)农村用水除学校、乡镇企业外主要以牲畜用水和居民生活用水为主。(4)农村地区地形比较复杂，视不同地形而采取相应措施，如在压力不足处采用加压措施，地势落差较大处采用减压措施。另外，农村供水管网的布置要考虑近远期发展，少占良田心1。1．2管网系统优化概述通常情况下，一个完整的供水系统优化主要是从三个方面进

8、行优化，一：规划；二：设计；三：运行管理，这三阶段贯穿于供水管网系统从建设到投入使用的全过程中H1。第一阶段，主要是管网管线布局优化，目的是确定出既能满足供水要求又经济的管网布置形式；第二阶段，是在第一阶段优化的基础上，通过建立优化目标函数、约束条件和水力计算来确定使得管网造价最低且供水可靠性较高的最优管径组合问题；第三阶段，是在前两阶段优化的基础上，采用相应的监控手段和计算机技术，通过调节水泵机组、阀门开启的组合等，使得管网系统发挥最佳性能H1，满足用