- 农村供水工程(第二版)
- 魏清顺主编
- 4685字
- 2021-10-23 02:04:04
第二节 农村供水系统的分类、组成与布置
农村供水系统是以设计用水量为依据从水源取水,按照水源水质和用户对水质的要求,选择合理的净水工艺流程对水进行净化处理,然后按用户对水压的要求将足量的水输送到用水区,并通过管网向用户配水。
一、农村供水系统的类型
我国村镇数量多,分布广,气候特征、地形地貌有很大差异,水源及其水质变化较大,而且生活习惯特别是经济发展水平不同,对村镇供水的要求也不一样,因此,村镇供水系统类型众多。
1.供水系统类型的划分
按水源类型划分,农村供水系统可分为以地表水为水源的系统类型和以地下水为水源的系统类型两大类。
(1)以地表水为水源的系统类型:
1)以雨水为水源的小型、分散系统。该系统为降雨产生的径流,流入地表集水管(渠),经沉淀池、过滤池(过滤层)进入储水窖,再由微型水泵或手压泵取水供用户使用。该类型的优点是结构简单,施工方便,投资少,净化使用方便,便于维修管理。它适用于居住分散、无固定水源或取水困难而又有一定降雨量的小村镇。
2)以河水或湖水为水源的系统类型。图1-1为采用压力式综合净水器从河流或湖泊中取水的小村镇给水系统。其中压力式综合净水器是一种将混凝、澄清、过滤综合在一起的一元化净水构筑物。该类型具有投资省,易上马,出水可直接进入用户或进入水塔,省去了清水池和二级泵房,设备可以移动等特点。适用于较小型、分散的小村镇给水。一般该系统要求原水浊度小于500度,短时可达1500度。供水能力根据型号不同可在5~50m3/h之间。
图1-1 压力式综合净水器给水系统
1—取水头部;2—水泵;3—压力式综合净水器;4—水塔
图1-2 常见地表水给水系统
1—取水构筑物;2—一级泵站;3—水处理构筑物;4—清水池;5—二级泵站;6—水塔;7—管网
图1-2为常见的以地表水为水源的村镇给水工程布置形式。取水构筑物从河流或湖泊中取水,一级泵站提升至水厂沉沙池,待泥沙沉淀后,经过滤、消毒处理后进入清水池,二级泵站从清水池取水送入水塔,水塔中的水通过管网送往用户。
图1-3的布置形式和流程基本同图1-2,但水厂规模较大,适用于大型村镇或远距离输水系统。
图1-3 常见地表水大型给水系统
1—取水构筑物;2—一级泵站;3—沉淀设备;4—过滤设备;5—消毒设备;6—清水池;7—二级泵站;8—输水管;9—配水管网
图1-4 引泉取水工程布置
1—泉室;2—高位水池;3—溢流管
(2)以地下水为水源的系统类型:
1)引泉取水给水工程布置。图1-4为山区以泉水为水源的村镇给水系统。在山区有泉水出露处,选择水量充足、稳定的泉水出口处建泉室,再利用地形修建高位水池,最后通过管道依靠重力将泉水引至用户。取泉水为饮用水,水质一般无需处理,但要求泉水位置应远离污染源或进行必要的防护。
2)单井取水的给水工程布置,如图1-5所示。当含水层埋深小于12m,含水层厚度在5~20m之间时,可建大口井或辐射井作为村镇给水系统的水源,如图1-5(a)所示;该系统一般采用离心泵从井中吸水,送入气压罐(或水塔),由气压罐(或水塔)对供水水压进行调节。当含水层埋深较大时,应采用深井作为村镇给水系统的水源,如图1-5(b)所示。
图1-5 单井水源的村镇给水系统
1—大口井;2—消毒设备;3—水泵;4—气压罐;5—深井;6—潜水泵;7—水塔;8—输水管
图1-6 以井群为水源的村镇给水系统
1—管井群;2—集水池;3—泵站;4—输水管;5—管网
3)井群取水的给水工程系统。图1-6为以地下水为水源的大型村镇给水系统。由管井群取地下水送往集水池,加氯消毒,再由泵站从集水池取水加压通过输水管送往用水区,由配水管网送达用户。此种工程比以河水为水源的供水工程简单,投资也较省,适用于地下水水源充裕的地区。但工程上马前需对水源地进行详尽的水文地质勘查。
4)渗渠为水源的系统类型。渗渠是在含水层中铺设的用于集取地下水的水平管渠,由该地下渠道收集和截取地下水,并汇集于集水井中,水泵再从井中取水供给用户。该种供水工程适于修建在有弱透水层地区和山区河流的中、下游,河床砂卵石透水性强,地下水位浅且有一定流量的地方。图1-7为常见的渗渠给水工程的平面布置。图1-7(a)为在河滩下平行于河流布置;图1-7(b)为在河滩下垂直于河流布置;图1-7(c)为在河床下垂直于河流布置;图1-7(d)为在河床下平行与垂直河流布置。
除此之外,供水系统还可以划分为统一供水系统、分区供水系统和分压供水系统等形式。对工矿企业而言,除了上述几种形式外,还有分质供水系统和循环供水系统等。所谓统一供水系统,指的是供水区域内所有的用户,均以同一个水质标准,统一的出厂压力,通过同一管网供给。分区供水系统一般在大城市或多水源的情况下采用,不同的地区由不同的水厂供给,因此它们之间既可相互连成一体,又可各自独立自成系统:当供水区分散时,为了节省基建费用,降低运行费用,有时也采用分区供水系统。分压供水系统,一般在供水区域内的地形高差较大、用统一供水系统不经济时使用,对不同的区域以不同的压力,通过各自独立的管网向用户供水。至于工矿企业的分质供水系统和循环供水系统,由于在村镇供水中较少遇到,因此不做详述。
根据农村供水的用水点分散、服务面积广、地形复杂、供水不间断和要求低等特点,农村区域供水亦可划分为下述两种类型:
(1)全区域统一供水。全区域统一供水适用于供水服务范围内既无足够用的天然地面水源,又缺乏可供饮用的地下水源,或者水源有害物质严重超标,即使经特殊处理也无开采价值,而必须从区外引水的场合。图1-8为某县统一供水工程示意图。
图1-7 渗渠给水系统布置图
1—河流;2—渗渠;3—输水管;4—集水井;5—泵房;6—堤岸
图1-8 某县统一供水工程示意图
1—水源井群;2—配水厂;3—穿山隧洞;4—调节水池;5—水压力平衡水池;6—水塔;7—气压水罐供水站;8—加压泵站;9—输水干管;10—配水管网
全区域统一供水的主要优点是水源水量及供水水质有保证。由于统一运行管理,有条件设立专门的经营管理机构,使操作运行人员专业化并相对稳定。维修工作也可统一安排并及时进行。其缺点是输水管较长,投资较高,施工工程量大,建设周期较长。
(2)分散型联片多点给水系统。分散型联片多点供水,适用于服务范围内多处具有可作为饮用水的地面水源或地下水源,可根据水源、水质条件和居民点分布情况,由若干个村庄联片建立小型供水工程。图1-9为某区农村分散型联片供水方案示意图。
图1-9 某区农村分散型联片供水方案示意图
1—由水源、净化、清水池、泵房、气压罐组成的联片供水系统;2—由水源、净化、清水池、泵房、水塔组成的联片供水系统;3—渗渠取水;4—管井或大口井;5—配水站;6—水塔贮仓;7—加压泵站;8—配水管网;9—单村独立供水系统;10—大口井泵房;11—加压泵站
分散型联片供水系统的优点是:工程设施可针对水源水质、居民点分布等条件分别采用不同对策,使工程设施简化;输水管线短、管道投资少;每个系统的供水量小,有条件选用现有供水或净水定型设备,使得现场土建施工及安装工程量大为减少,建设周期短,见效快。缺点是管理分散,力量薄弱,给水水质不易保证,维修保养工作往往因不够及时而影响供水。
2.供水系统的选择
就供水系统的技术性能而言,整个供水系统应满足用户对水质、水量和水压的要求。除此之外,在整个基建过程和生产运行中还要求基建投资省,经常运行费用低,操作管理方便,能安全生产以及充分发挥整个供水系统的经济效益。因此,正确选择供水系统,具有十分重要的意义。
影响供水系统选择的因素很多。主要有村镇或小区的规划、当地地形、用户对供水系统的要求和水源的类型等。由于上述因素的不同,供水系统可以有各种不同的形式及其组成。如以符合卫生要求的深层地下水作水源,供给居民生活饮用,则就不需要净化处理,仅建造取水和输配水工程即可;如以江河水作为居民生活用水的水源时,则需要取水、净化和输配水等过程……在建设过程中,必须根据具体情况,选择合理的供水系统。
选择供水系统和确定其具体组成时,必须根据当地具体情况,通过技术经济比较后确定。村镇供水由于供水范围一般较小,因此都是采取统一供水系统。
二、农村供水系统的组成
供水系统,是将水源的水经提取并按照用户对水质的要求,经过适当的净化处理,然后经调节、储存、加压输送至用户的一系列工程组成。一般由取水构筑物、净水构筑物、输配水管网3部分组成,如图1-10和图1-11所示。
图1-10 地下水源给水系统
1—井;2—泵房;3—输水管道;4—水塔或高位水池;5—配水管网
图1-11 地表水源给水系统
1—取水口;2—取水泵房;3—输水管道;4—净水厂;5—配水管网;6—水塔
(1)取水构筑物——一般指从选定的水源(地下水或地表水)取水的构筑物。从地下取水的构筑物按照取水含水层的厚度、含水条件和埋藏深度可选用管井、大口井、辐射井、集泉构筑物、渗渠及相应的水泵或水泵站。从地表取水的构筑物按照地表水水源种类(河流、湖泊、水库)、水位变幅、径流条件和河床特征可选用固定式取水构筑物(取水首部和取水泵站)或移动式取水构筑物(浮船取水、缆车取水);在山区河流上还有带低拦河坝的取水构筑物;在缺水型人畜饮水困难的地区还有雨水集蓄构筑物。
(2)净水构筑物——对由取水构筑物取来的原水进行净化处理,使其达到村镇生活饮用水水质标准要求的各种构筑物和设备。一般从地下水取水的农村供水工程净水构筑物比较简单或不需要净水构筑物。从地表取水的净水构筑物,主要由一系列去除天然水中的悬浮物、胶体和溶解物等杂质,以及进行消毒处理的构筑物和设备构成,少数情况下还包括某些特殊处理的设施。该部分内容将在第五章中讲述。
(3)输配水管网——将原水从水源输送到水厂,清水从水厂输送到配水管网,由转输水量的输水管承担。清水由配水管网分配到各用户。输配水管网通常由输水管、清水池、二级泵房、配水管网、水塔或高位水池等组成。
三、农村供水系统的布置
农村供水工程可因地制宜采用以下几种供水系统布置形式。
1.水源水位高于净水厂或用户管网
(1)利用水源高程的有利条件,达到重力自流输水的目的,如图1-12所示。秦皇岛和自贡市都是利用水源与净水厂之间的数米高差,将水自流送至净水厂的。当水厂高程不能满足输水和配水要求时,可在水厂内另设加压泵站。
(2)在有条件时应充分利用水源地和用户之间的水位差,达到全部自流的目的。这种供水系统最为理想。既可节省大量能源,节约基建投资,又可减少大量机电设备,便于运行管理,降低运行费用。
2.水源水位低,供水用户区地形高,采用分压供水方案
(1)在水源许可条件下,根据地形,分别建立高压区和低压区供水系统,如图1-13所示。此布置方案适合于地形高差变化大,两个区相距较远,又有合适的水源时选用。
图1-12 重力输水并加压至管网
1—水源;2—水厂;3—加压泵站;4—管网
图1-13 分区建立供水系统
1—高低区取水泵房;2—高低区水厂;3—高低区管网
图1-14 水厂出水,自流-加压相结合供水系统
1—取水泵房;2—净水厂;3—加压泵站;4—管网
(2)建一个取水泵站和净水厂,低区靠重力自流供水,高区靠加压泵站送水,如图1-14所示。此供水方案适用于有适当的水厂位置,高、低两区界限明显的情况。
(3)同一净水厂出水,加压泵房内分设不同扬程水泵分别供水,如图1-15所示。此方案适用于两个供水区高差大,界限分明,能独立加压供水的情况。
图1-15 加压泵站分压送水供水系统
1—取水泵房;2—净水厂;3—加压泵站;4—管网
图1-16 设中间加压泵站的供水系统
1—取水泵房;2—水厂;3—加压泵站;4—中间加压泵站;5—管网
(4)建中间加压泵站的布置方案,如图1-16所示。此方案适用于取水点、水厂靠近低压供水区,而距高压区远,需设立中间加压泵站的情况。