合理的運行方式對于小城鎮供水的安全、可靠、經濟運行具有重要的意義，但目前針對小城鎮供水管網特點的運行方式的探討較少，本文分析了小城鎮供水系統的特點，提出了適合于小城鎮供水系統的幾種運行方式并對其進行了深入的探討，為小城鎮供水方式的選擇以及供水管網優化運行打下良好的基礎。

1小城鎮供水管網特點

小城鎮供水系統與城市供水系統相比，多數供水管網呈樹枝狀，市政供水條件差，供水可靠性差，供水管道特別是配水管道材質差、敷設簡陋。小城鎮供水管網的特點主要體現在:

( 1)供水管網規模小，時用水量變化大

小城鎮相對大、中城市經濟落后，人均綜合用水定額比大、中城市小，管網系統規模小，管道直徑小[1]。小城鎮供水系統由于其規模小，用水不均勻，晝夜用水量變化大，時變化系數大[2](可達3 - 4)，用 水高峰時幾乎是戶戶用水，用水低峰(夜間)用水量很小，有些時段(凌晨)根本元人用水，部分水廠和泵房甚至停止工作，僅靠水塔的貯水供應用戶。

(2)供水管網建設薄弱，管網材質差

小城鎮管網建設基礎薄弱，發展不平衡。有些管網使用年限過久，有資料統計[氣城鎮中近40萬M管道，有1/3是超過了使用的年限，急需更新改造，且經常發生爆管漏水事故，造成自來水公司的嚴重虧損;另有資料統計ω六、七十年代新發展的一些小城鎮供水管網，水量凈漏損率有的達到14%，此數值超過國家要求城市供水企業管網基本漏損率不應大于12革的標準[巧。

( 3)供水能力不足，供水可靠性差

小城鎮用水主要包括:工業、居民生活用水、環境美化、綠化等其他用水，其中最主要的是前二類。尤其大部分小城鎮自來水主要提供居民生活用水，工業企業一般自備水源，到夏季用水高峰期間，自來水廠雖竭盡全力，也難于滿足用戶要求。此外，小城鎮管網多為樹技狀，管網各個部分之間流量調節能力較差，供水可靠性差，且能量浪費嚴重。

( 4)各種給水設備運行效率低下，能量浪費嚴重

小城鎮管網規劃不盡規范或建設不到位，管網布局不盡合理，不少單位自建水井和水塔以至于城鎮水塔林立，卻不互相連通，造成給水設備效率低下;各種給水設備常年不更換，造成有些設備元法正常使用，管段閥門無法調節關閉、水泵脫離高效區運行的現象比比皆是。此外，由于水泵配置的不合理，夜間送水量減小時沒有合適的水泵機組運行，造成出廠壓力、管網壓力很高，供水電耗為白天的1.3-1.5倍，浪費大。

(5)管網調度不及時，運行管理困難

當前小城鎮供水技術管理力量不足，對調度工作不重視，技術人員偏少，運行調度人員素質偏低，很少有單位配備專業調度機構，造成發生管網漏水爆管等事故時檢修不及時，以至于滲漏等現象嚴重。此外，小城鎮供水管網地理位置分散，也給運行管理增加了一定困難。

2  小城鎮供水管網運行方式

不同區域小城鎮供水管網系統形式不同，造成管網運行方式復雜多樣。目前部分小城鎮采用地下水直接進入管網的一級供水和清水池泵站加壓的供水方式，部分小城鎮甚至無獨立水廠，其供水主要來源于中心城市，這種供水方式可以等價為視為一級供水方式。

由于小城鎮用水不均勻，晝夜用水量變化大，時變化系數變化大，用一級供水方式就不太合適。這是因為供水量滿足最大日最大時的要求，就需要最大時的設備能力，否則就會產生供水不足、水壓降低的問題，有些用戶就用不到水?；蛘哂捎谡{度不及時，也會產生水壓過高或過低，造成管網破壞和用戶無水現象，因此需要對一級供水方式進行改造。

為實現管網安全、經濟、可靠地運行，小城鎮供水管網應充分依據自身的特點及用水要求確定運行方式。

2.1設置調節設施運行方式

小城鎮供水管網規模小，時用水量變化大，用水不均勻，加上供水管網自身結構的不完整，供水管網

流量調節能力差，輸水管網壓差變化大，供水可靠性差，甚至有些水廠或泵房是間歇運行。因此，小城鎮供水管網應首要考慮設置水量調節構筑物并充分考慮利用地形高差實現重力供水。對于一些中小城鎮的工廠可以考慮自建水塔等調節構筑物維持一定的水壓，以確保正常生產。供水工程主要的調節構筑物有清水池、水塔、高位水池和壓力罐。

①清水池:一般設在晝夜連續供水，并可用水泵進行調節的小型水廠，其次是供水系統要求所需設置清水池的系統。

②水塔:一般設在給水系統規模小，供水范圍較小的水廠以及間歇運行的水廠，適應于無合適地形設置高位水池的系統。其所需調節容量較小，水塔的容積由二級泵站供水線和用水量曲線確定，若元詳細資料，可按照最高日用水量的10 -15%設計，個別村鎮給水可以增大到50%0Jj(塔一般建在地形最高處，其水柜底高于地面的高度H，可按照下式計算:

H( =Hc+hl1一(Zt - Zc)       ( 1 )

式中:Hc為控制點C要求的最小服務水頭，m ;hn為按最高時用水量計算的從水塔到控制點的管網水頭損失，m;Zt為設置水塔處的地面標高，m;ZC為控制點的地面標高，m。

從式( 1)看出， Zt大則Ht小，這是水塔建在高地的原因。此外，水塔盡可能放在給水區的中心地段，應靠近最大用水戶和水壓要求較高的用水戶。其位置主要根據給水區域的地形坡度I1以及最高用水時從水塔到控制點的水力坡度12而定。當I1/12 < 1時，水塔可放在最高點，I1/12 >1時可放在水塔供水范圍內的中心地區。

水塔在供水系統布置上有前置式、對置式、網中式三種。前置式是由水塔向管網供水，它能及時控制水塔內水位，使設備便于自動化控制;對置式是由水泵和水塔聯合向管網供水，可降低管徑和設備能力，一般適于24小時運轉;網中式水塔是利用小城鎮較高的有利地形高程，滿足用戶最低水量與水壓要求。小城鎮可根據供水區域的地形特點、用水分布選擇適宜的水塔設置方式。

目前，對水塔水位的檢測控制上，主要根據水位傳感器來獲得水位信息，用濾波器濾掉各種諧波信號，經過模數轉換器變成標準的數字信號，用單片機處理后可以達到水塔自動控制的目的。其基本的控制原理如下:

圖1水塔水位控制原理圖

③高位水池:高位水池主要適合于丘陵地帶和山區，調節容量較大，供水可靠。在有地形高差的環境下，把水源的來水送入高地水池，再利用重力對管網供水，這樣高地水池可以起到調蓄作用，在用水量低谷時蓄水，用水高峰時作為水源供水，可以間歇供水。其工藝簡單，便于維護管理，降低運行費用。

④壓力罐:壓力罐是給水系統中利用密閉儲罐內空氣的可壓縮性來存儲、調節和壓送水量的裝置，其功能相當于水塔和水池。它具有占地少、造價低、安置室內、自動控制的優點，對電力要求高、調節容量小、不適于缺電地區。由于小城鎮管理落后，在使用中一些自動裝置經常損壞失修而變成了手動定時控制、失去了自動連續供水的意義，此外，在進行水質消毒時技加消毒劑氯元素對氣壓罐有腐蝕，影響其使用壽命?？偟膩碚f，這種調節設備很快成為一種臨時供水設備，應用范圍越來越小。

上述幾種常見調節構筑物根據其在水泵的前后位置，可以將其分為兩大類:一類是在泵前，只能調節水量，不能貯存能量(壓力)，主要是清水池，這類調節方式是大型供水系統常用的調節方式;另一類是在泵后，既可以調節水量，又能貯存能量，主要有水塔、高位水池和壓力罐，對于小城鎮供水系統，應該主推后一類方式。顯然調節構筑物的選用主要根據小城鎮供水供電狀況、地形、經濟等條件選用。

總之，調節設施的設置是應依據小城鎮供水系統的特征及用水變化特點確定。小城鎮應充分利用調節設施的調蓄能力，利用水池、水塔進行"削峰填谷"，使得供水泵站供水量的變化趨于平緩而又能滿足變化劇烈的用水量要求，同時還要加強管理，保持供水水質能滿足健康飲用水水質要求。

2.2  變頻調速供水方式

變頻調速供水主要有變頻恒壓(變流量)供水和變頻變壓(變壓力)兩種供水方式。其基本控制原理都是利用變頻調速器控制水泵轉速而達到供水目的的供水方式。當管網壓力發生變化時，壓力傳感器檢測管網壓力將其轉換成電信號送到控制柜內的微機處理器;當用戶用水量發生變化時，微機對設定的信號和壓力傳感器反饋的信號進行比較、運算、調節自動輸出相應的控制信號，送往變頻調速器，改變變頻器的輸出電壓及頻率，使水泵轉速發生變化，從而調節一日24小時不同時刻的用水量水壓變化，這樣可以使供水曲線較好地與用水曲線吻合，使水泵機組在最高效率范圍內工作，免去了人工控制供水量的麻煩。調度運行時結合定時器使用，可實現定時變頻供水，每天可數次供水，而供水期間采用變頻調速控制。

近年來，由于控制技術的提高，變頻器價格降低，而且采用變頻供水方式也有效地解決了采用調節設施產生二次污染的問題，因此，對于新建小城鎮供水系統可考慮采用變頻調速供水方式。

2. 3  二泵站分級供水運行方式

供水系統的調度管理可以考慮采用純銅的二泵站分級調度方式，這種分級調度方式主要有兩種：一種是時段分級技術，即根據管網用水變化規律將全天分成少數幾個時段，以固定方式開啟水泵;另外一種是流量分級技術，即根據用水量的變化曲線擬定二級泵站的設計供水線。供、用水之間的流量差主要通過水塔、高位水池調節。這種方式在供水系統中較為普遍，也是國內外大多數供水系統采用的調度方式，由于該方式不僅能基本滿足供水要求，同時也避免了水泵的頻繁啟閉，有利于設備的維護管理，是傳統而有效的調節方式。這里存在分級數如何確定的問題，分級數應結合供水系統實際，根據小城鎮用水變化規律和特點及其水泵機組的工作狀況，以及水源和水池的狀況制定。設有水塔的供水管網，可優先考慮采用一級工作圖，即泵站均勻供水，但要模擬出現有的水塔設施能否滿足調節峰值和谷值流量的要求。若不滿足，應該根據用水量的均勻程度，考慮采用分級供水，一般的供水分級數不超過3級。這種情況下只要選泵合理，可使水泵一直在節能狀態下工作。對不設置水塔、水池等調節水量的構筑物，泵站的工作曲線等同于用水量變化曲線，即每小時泵站供水量和用水量相等。

2.4分區、分壓以及中途加壓供水方式

部分小城鎮特別是山地小城鎮由于其地形高差懸殊，地形起伏大，為保證供水安全、可靠性，避免為滿足一部分地勢較高地區的服務壓力而提高整個管網系統的服務壓力，降低能耗，可以考慮采用分壓、分區或局部加壓供水方案，如小城鎮平行于等高線發展時考慮采用并聯分區供水;垂直于等高線發展時采用串聯分區供水，如重慶江津白沙鎮供水系統就是屬于典型的多級( 3級)加壓串聯分區供水。此外，某些地區供水服務壓力不足時考慮設置加壓泵站，如輸配水管線較長時，在管網中產生較大的沿程損失。為了維持管網末稍的服務壓力，勢必提高水廠的出廠壓力，以致在干管的前段地區形成過高的服務壓力，這是極不經濟的，也是不安全的。如果在輸配水干管的中途造當位置增設加壓泵站，可以把出廠壓力降至僅滿足第一座泵前的服務壓力，以后再進行加壓，以滿足下一座加壓泵站前或管網末梢的供水服務壓力，這樣可以降低加壓泵前段的運行壓力，從而降低能耗，特別是在前段地區沿程引出流量較大的情況下，節能潛力更大。在分區、分壓或設置加壓泵站時要考慮到其節省的電力費用與增加的管理投資費用進行技術經濟的優化分析。在技術經濟分析合理的前提下確定其供水方式。這樣可以保證各區管網水量壓力平衡，降低系統的供水壓力，減少各區之間用戶影響，同時節省了能耗，使得管網系統安全、經濟、可靠地運行。

2.5區域供水運行方式

小城鎮傳統的供水模式是一個鎮建一個水廠，一個村設一個水廠，這些村鎮自來水廠，規模小、設備簡阻、管理水平跟不上，各水廠之間相互獨立、各自為政。這種模式雖然在解決居民的用水需求、保障經濟社會發展方面曾發揮過積極作用。然而，根據凈水廠的規模經濟效應陽，當水廠的規模增大時，單位水量的建設費用會相對下降(見圖2)。

當水廠規模較小，尤其在2xl04曠/d以下時，單位工程造價指標會迅速增長。因此，為了利用凈水廠的規模經濟效應，在技術經濟的優化分析的基礎上考慮集中建廠、實施區域供水，即由一個主體單位向周邊和鄰近的村鎮供水，以改善整個地區供水水質、水量和促進地區的鄉鎮經濟發展。同時，由于區域供水一般是由少數水力控制元素組成氣便于小城鎮供水管網的調度管理等優點，已漸漸成為小城鎮供水事業的發展趨勢之一。

3結論

為實現供水管網安全、經濟、可靠地運行，小城鎮供水管網應充分自身的特點及用水要求確定合理的運行方式:即首要選擇合適的調節設施或變頻供水運行方式;分析用水變化規律的基礎上采用二泵站分級供水方式;進行技術經濟優化分析分析的基礎上考慮分區、分壓或中途加壓供水;為實現凈水廠的規模效益，應考慮采用區域供水等。