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基于城市韧性的供水保障设计与运行-王健(1).pdf

编号：164112

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基于城市韧性的供水保障设计与运行-王健(1).pdf

1、基于城市韧性的清水管网保障设计与运行2024.05 广州主要发展成绩主要经验存在的主要问题目录现状背景风险识别设计思考一二三主要发展成绩主要经验存在的主要问题实施方案四一现状背景供水情况常用水源应急水源苏州市现状9个供水片区划分图城市韧性对供水安全保障提出了较为系统性的要求，在减灾防灾方面需要有一定的措施苏州市共有县级以上供水运营单位10家，供水厂21座，现状供水能力752.5万吨/日，2023年最高日供水量为575 万吨/日，日均供水量478万吨/日。各公司供水规模较为平均，供水服务范围大小不一，近年建设的相城水厂和昆山片区的第三水厂、泾河水厂外，各水厂水源基本为单水源取水。清水连通长江水

2、源湖泊型水源长江水源太湖水源阳澄湖水源其他水系水源苏州市共有12个市级水源地（1江2湖），多源并重格局初步形成。但水源地相互独立，水源备用体系尚未系统性建成。基于城市韧性的供水保障需求依然突出供水情况常用水源应急水源清水连通供水情况常用水源应急水源清水连通苏州市：区域供水格局较完备区域间管网系统互联互通：发挥各片区的水量调配优势强化资源互补提升管网调度灵活性为突发事故提供强有力的保障现状苏州市互联互通管线：11根，总长为25.5km，总连通规模：86万m3/d初步形成市区之间各供水片区之间的清水互通沿江三市的互连互通亟待加强提高城市供水韧性保障长江新海坝水源地一干河沙洲湖备用水源长江

3、浒浦水源地尚湖水源地长江浏河水源地长江水源地（位于常熟）傀儡湖水源地太湖渔洋山水源地太湖金墅水源地阳澄湖水源地阳澄湖水源地太湖渔洋山水源地太湖上山水源地太湖寺前水源地太湖寺前水源地太湖庙港水源地北亭子港水源地1.1 互联互通现状二风险识别超设计保证率情况下的长江口咸潮风险风险识别 2022年9月中旬12月上旬，长江口氯化物浓度大于250mg/L 太仓浏河水源地满库容时可保证连续25天不宜取水情况下正常原水供应。超设计保证率时，区域连通救援能力不足仅有昆山一根连通管且水压不足未能充分发挥输水能力。2022年超设计工况咸潮需纳入未来的设计工况考虑，在此情况下长江水源地受水厂面临长时间的全面停产风

4、险。风险识别供水系统结构存在短板部分供水区”舍近求远”，局部存在低压区市区东南部远离相城、白洋湾、胥江三座水厂，处于管网末端；距离园区星港街水厂、吴中水厂、高新区一水厂较近。昆山吴江交界处吴江水厂远距离供水，片区压力低。昆山太仓交界处昆山一侧水压较大，太仓一侧由于远离太仓水厂水压偏低。风险识别互联互通覆盖范围小，部分区域缺乏互相支援通道市区与常熟沿江三市张家港、常熟、太仓昆山与吴江风险识别原水存在藻类/单管原水事故的风险太湖等水源地存在藻类风险部分水厂原水为单源，或单管输水水源水质/单管事故时，因沿湖各水厂规模较大，面临大范围停水风险水厂布局缺乏系统性统筹全市供水量总体满足

5、2035年供水需求，但是水厂分布过于依赖太湖原水，存在供水压力不均衡、供水片区不合理和能耗过大的现象。区域联动协调保障能力不足苏州市区各辖区的供水保障能力尚未从区域联动的立足点进行系统规划和建设，特别是咸潮上溯较长应急工况下的原水-清水系统的布局还需进一步加强片区的联系。风险识别三设计思考3.1 思想原则指导思想基本原则依需定建，循序渐进；由近及远，渐行渐强；有的放矢，轻重缓急。“多源并重、区域互补、多网联动、智慧低碳、全网优质、服务高效”3.2 清水联通规模界定规模论证单厂事故（电源、设施设备故障及干管爆管等）时，清水联通工程应急规模最大的水厂30%规模原水事故（藻类爆发、咸潮、突发水质污

6、染等）时，清水联通工程应急提高给水系统总体保障率不考虑太湖全流域各水源地水质污染影响，应急规模兼顾较近水源地风险；太湖藻类爆发水质事故时，会引起滤池堵塞，处理效率降低，故无备用水源的受水厂生产规模按照降低50%考虑；长江水源（咸潮/突发污染）事故时，无备用水源的水厂考虑受水厂30%（近期应急）70%（远期保障）规模；长江水源（咸潮/突发污染）事故时，有联合水源地（阳澄湖/傀儡湖）考虑受水厂生产规模降低40%考虑单厂事故时，水厂自身仍有70%保证率，由清水互联互通补足剩余30%原水咸潮时，近期保障居民生活用水（人均指标160L/d），约占城市综合人均用水指标500L/d的30%，即区域供水规模

7、的30%应急投产；远期按照区域供水规模的70%予以保障。3.3 工程实施阶段苏州市域供水互联互通工程一阶段：常熟-太仓市区-吴中市区-常熟常熟-张家港昆山-太仓吴中-吴江昆山-吴江二阶段：市区-高新区市区-常熟常熟-太仓常熟-张家港昆山-太仓园区-吴中吴中-高新区园区-昆山3.4 依需定建对规划清水互联互通项目统一评估，能够改善供水风险与短板的项目推荐近期实施连通管名称改善问题咸潮应对注1管网末梢水质水压改善区域清水互联保障注2补充水量缺口水源地互补保障注3推荐指数市区-常熟市区-吴中（东）市区-吴中（西）市区-高新区已有3根园区-昆山已有2根园区-吴中已有1根常熟-太仓昆山-太

8、仓昆山-吴江吴中-吴江已有1根张家港-常熟注1：咸潮易引发大面积、长时间停水，解决该问题尤为迫切，因此其权重按其它因素的2倍考虑。注2：对于现状无清水连通管的区域，需加快实施互联互通工程。注3：按照现状苏州市域水源地的特征与距离进行分类分组，长江为一类，太湖金墅与上山为一类，太湖渔洋山与寺前为一类，太湖庙港与北亭子岗为一类，阳澄湖与傀儡湖为一类，尚湖为一类。不同类别的水源地需加快实施互联互通工程。推荐近期实施2颗及以上的项目。193.3 连通管一览（近期）市区-常熟吴中-吴江昆山-吴江市区-吴中昆山-太仓张家港-常熟常熟-太仓现状管线上增设泵站4.1 推荐近期实施项目规模市区发生单厂事故时

9、工况：白洋湾、相城、胥江各厂均有独立平行生产线、双回路电源、双路出厂管，最大事故缺口约9万m3/d 对策：通过现状的与园区、高新区、吴中区任意一根连通管可以覆盖缺口。长江新海坝水源地一干河沙洲湖备用水源长江浒浦水源地尚湖水源地长江浏河水源地长江水源地（位于常熟）傀儡湖水源地太湖渔洋山水源地太湖金墅水源地阳澄湖水源地阳澄湖水源地太湖渔洋山水源地太湖上山水源地太湖寺前水源地太湖寺前水源地太湖庙港水源地北亭子港水源地4.1 推荐近期实施项目规模市区金墅水源地发生原水事故时工况：金墅水源地事故时，此时市区缺口15万m3/d对策：依靠现状园区、吴中连通管联合可解决22万m3/d。此时供水安全保障已满

10、足要求。长江新海坝水源地一干河沙洲湖备用水源长江浒浦水源地尚湖水源地长江浏河水源地长江水源地（位于常熟）傀儡湖水源地太湖渔洋山水源地太湖金墅水源地阳澄湖水源地阳澄湖水源地太湖渔洋山水源地太湖上山水源地太湖寺前水源地太湖寺前水源地太湖庙港水源地北亭子港水源地4.1 推荐近期实施项目规模的确定太仓市发生咸潮时工况：浏河水源地咸潮时，本阶段按照清水互联互通30%供水保证率计，需大约21万m3/d。对策现状与昆山连通管应急8万m3/d（增设增压站10万m3/d，校核规模至12万m3/d）新建常熟-太仓连通管承担10万m3/d。长江新海坝水源地一干河沙洲湖备用水源长江浒浦水源地尚湖水源地长江浏河水

11、源地长江水源地（位于常熟）傀儡湖水源地太湖渔洋山水源地太湖金墅水源地阳澄湖水源地阳澄湖水源地太湖渔洋山水源地太湖上山水源地太湖寺前水源地太湖寺前水源地太湖庙港水源地北亭子港水源地4.1 推荐近期实施项目规模市区渔洋山发生原水事故时工况渔洋山水源地事故时，供水应急规模50%，市区最大供水缺口15万m3/d。对策考虑此时上山/寺前水源地风险较高，高新区5万m3/d补充市区，吴中区、工业园区不补充市区此时常熟向市区应急输水规模定为10万m3/d 长江新海坝水源地一干河沙洲湖备用水源长江浒浦水源地尚湖水源地长江浏河水源地长江水源地（位于常熟）傀儡湖水源地太湖渔洋山水源地太湖金墅水源地阳澄湖水

12、源地阳澄湖水源地太湖渔洋山水源地太湖上山水源地太湖寺前水源地太湖寺前水源地太湖庙港水源地北亭子港水源地4.1 推荐近期实施项目规模的确定供出方接收方市区吴中吴江常熟张家港昆山太仓市区8万m3/d10万m3/d吴中10万m3/d8万m3/d吴江8万m3/d（9）12万m3/d（8）常熟10万m3/d（4）4万m3/d8万m3/d张家港10万m3/d昆山12万m3/d10万m3/d（12）太仓10万m3/d10万m3/d（12）677接收方四实施方案4.1 方案设计常熟-太仓常熟滨江水厂终点：太仓第二水厂起点敷设方式：开挖或支护管材：球墨铸铁管、钢管路径：右图淡蓝色段过障碍

13、段：过道路段：顶管或开挖过河段：管桥或拖拉管常熟、太仓供水片区：相对独立设计1根互连互通清水管线转供能力：10万m3/d（按11万校核）沿通达路-G346公路-越野-滨江大道敷设，约20.5公里管径：DN1000新建双向增压站一座（10万m3/d）根据现场踏勘情况，该20.5km管线共有：设16处过河（白茆港、新泾、钱泾、七浦塘、荡西泾等）约41处过大小道路太仓段3.4km在农田中敷设，5.8km滨江大道规划路尚未建设分界线规划路穿农田泵泵4.2 方案设计昆山-太仓现状DN1000连通管新建双向增压站4.3 流量计量28市区-常熟吴中-吴江昆山-吴江市区-吴中张家港-常熟常熟-太仓昆山-太仓

14、在供水分界线上设双向计量流量仪294.4 一体化泵站应用方案常熟太仓水泵选型及运行工况分析水泵选型泵站水泵流量（m3/h）水泵扬程（m3/h）台数型号功率（KW）/极数工况点效率轴功率（KW）常熟连通太仓叠压泵站1302415（4用1备）LS 450-350-397B200/483%188工况分析水泵高效区宽：流量在11002100m3/h,扬程在1542m范围内，泵效率均高于80%(0.75/0.96/0.971=0.8)。全流量不过载：水泵在工况点运行时轴功率最大,为187.5KW 水泵无汽蚀风险：工况点4.92m，最大流量时不超过7.2m 泵组高效区宽：4泵并联运行时，在流量区间1

15、100-5200m3/h，泵组运行效率几乎全部高于80%。200kw/4 电机 IE3 96%，200kw变频器效率 97.1%4.4 一体化泵站应用方案常熟太仓水泵选型及运行工况分析泵站低流量运行工况泵站满负荷运行工况供水单耗预估已知泵组在小流量点1100m3/h-30m时效率最低可知泵组用水单耗应不高于119*1/1.1/0.3=361 KWh/(Km3/MPa）4.4 一体化泵站应用方案常熟太仓泵站设计进水补偿措施压力预建立模式：当系统中第一台泵开始启动时，调压稳压回路阀门将打开，可避免对上游管网造成过度抽吸，影响上游的安全用水设置补偿罐：泵站进水压力4m左右，为防止泵站满负荷运行时

16、受上游压力波动的影响，设置补偿罐，可防止管路出现负压，防止水泵干转。8m3补偿量可满足泵站设计流量的6s水量。水锤预防措施水泵出口无需安装多功能阀，因为泵站外出水管安装水锤消除阀，可避免正水锤对泵站造成冲击出口管上安装组合式空气阀，可防止负水锤4.4 一体化泵站应用方案常熟太仓泵站设计泵房尺寸紧凑水泵采用卧式中开双吸泵，4m高的泵房即可满足主要设备的吊装要求进水主管设置在泵房外，地埋，既可以减小泵房面积，也有利于降低泵房高度主要通道尺寸满足泵站设计规范方便安装和检修泵站主要设备可通过起吊重量大于5t的行吊来移动泵房设置专门的检修区域4.4 一体化泵站应用方案常熟太仓泵站设计水质检测和加氯消

17、毒系统泵站加氯消毒系统设计参数投加量1mg/L商品次钠溶液浓度10%储存和投加浓度5%流量10万吨/天选型储罐2*8m3，备用7天计量泵120L/h，最大压力7bar，一用一备卸料泵20m3/h-20m，一用一备稀释水增压泵17m3/h-20m，一用一备344.4 一体化泵站应用方案装配式钢结构泵房，构件标准化生产，大开间，无需支模，施工周期短。金属夹芯外墙板，暗钉连接，双向插接支撑，机械干式连接。钢构配件、板材、室内装饰材料全部工厂预制，现场安装。354.4 一体化泵站应用方案由模块化箱体、供水机组、消毒设备（选配）、控制系统、数据收集和远传系统、云端管理和维护系统、视频安防系统、流量检测设备（选配）、水质监测（选配）、通风排水保温系统、防虫防火系统等组成，是集加压、消毒、水质监测、安防、火灾报警、通风、防雷、抗震等功能于一体的多功能一体化泵房。具有高度集成化、体积小、施工周期短、安装方便等特点，可适用于各种新建和改建项目。浇筑基础泵机安装钢结构拼装调试交付建设及调试工期45天谢谢

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