输配水工程各组成部分的流量关系

二级泵站、输水管、配水管网的计算流量及水塔、清水池的调节容积,都应按照用户用水情况和一级、二级泵站的工作情况确定。用户用水量多是变化的,一级泵站通常是连续、均匀地运行,为解决上述设计流量问题,还需进一步了解二级泵站的工作情况。

(一)二级泵站的工作情况

二级泵站的工作情况与管网中是否设置流量调节构筑物(水塔或高地水池等)有关。 当管网中无流量调节构筑物时,为更安全、经济地满足用户对给水的要求,二级泵站必须按照用户用水量变化曲线工作,即每时每刻供水量应等于用水量.在这种情况下,二级泵站最大供水流量QⅡmax应等于最高日最高时设计用水量Qh;设计二级泵站时,应根据用水量变化曲线选用多台大小搭配的水泵来适应水量变化,以保证在高效率下经济运转。实际运行时,由管网的压力进行控制。当管网压力上升时,表明用水量减少可以减开水泵或将大泵换成小泵;当管网压力减少时,可以增开水泵或将小泵换成大泵:这样.通过二级泵站的工况调节来适应用水量的变化,使二级泵站供水曲线符合用户用水曲线。对于用水量变化较大的小城镇、农村或自备给水系统的小区域供水问题.也可以修建水塔或高地水池等流量调节构筑物来调节供水与出水之间的流量不平衡.以改善水泵的运行条件。

当管网中设水塔或高地水池时,有一定的调节流量的作用,二级泵站一日内24小时总供水量等于总用水量,但每小时供水量可以不等于用水量。即:二级泵站每小时供水量不必随水量用水量那样多变,可以按拟定的设计供水曲线进行工作:例如,图3-1中所 示的曲线2是根据用户用水曲线拟定的设计供水量曲线。该曲线分为两级:从20时至次日5时,一组水泵运转,每小时供水量为最高日设计用水量的2. 78%, 5时至20时,切换成另一组水泵(增开水泵)运转,每小时供水量为最高日设计用水量的5%,这是该泵站的最大级供水流量QⅡmax=5%Qd,。全天二级泵站总供水量与最高日设计用水量相等:

9×2.78% Qd+15×5% Qd=100% Qd

二级泵站的设计供水线根据用水量变化曲线拟定。拟定时应注意以下几点:

(1) 泵站分级供水线尽量接近用水线,以减小水塔的调节容积.但分级数一般不应多于三级,以便于运转管理。

(2) 分级供水时,应注意能否选到合适的水泵,以及水泵的合理搭配,并尽可能满足目前和今后一段时间内用水量变化的需要。

由图3-1的用水量曲线和设计供水量曲线,可以看出水塔或高地水池的流量调节作用:供水量高于用水量时,多余的水可进人水塔或高地水池内储存;相反,当供水量低于用水量时,则从水塔流出以补水泵供水量的不足。由此可见,如供水线和用水线越接近,为了适应流量的变化,泵站工作的分级数或水泵机组数可能增加,但是水塔或高地水池的调节容积可以减小。

(二)二级泵站、输水管和配水管网的设计流量

二级泵站、输水管和配水管网的设计流量均应按输配水系统在最高日用水时的工作情况确定,并随有无水塔(或高地水池)及其在管网中的位置而定。无水塔时,二级泵站、 泵站到水塔的输水管和配水管网都应以最高日最高时设计用水量Qh作为设计流量。设有网前水塔时,二级泵站、泵站到水塔的输水管应按泵站分级工作线的最大一级供水流量QⅡmax=计算;水塔到管网的输水管和配水管网应按Qh计算。

(三)水塔与清水池之间的联系

在给水系统中,水厂均匀制水与用户不均匀用水之间的流量不平衡是由水塔和清水池来调节的。

1. 水塔与流量的关系

水塔在给水系统中位于二级泵站与用户之间,二级泵站供水流量和用户用水流量不相等时,其差额可由水塔吞吐部分流量来调节。如图3-1所示,二级泵站供水量和用户用水量变化曲线可以说明水塔调节流量的作用。从21时至次日6时及19时至20时,二级泵站每小时供水量QI大于用水淹量Q用,多余的流量(QI-Q用)进入水塔锗存起来;从 6时至19时及20时至21时.每小时的供水量QⅡ,小于或等于用水流量Q用,不足的流量(Q用一QⅡ)由水塔流人管网进行补充。

2. 清水池与流量的关系

清水池位于水处理构筑与二级泵站之间,清水池内流入的流量取决于水厂产水流量,其流出的流量则取决于二级泵站的供水流量,水厂产水流量与二级泵站供水流量不相等时,其流量差额由清水池加以调节。图3-2为水厂产水量和二级泵站供水量的组合曲线,从20时至次日5时,水厂产水流量大于二级泵站的供水流量,这段时间内每小时的多余水量在清水池中储存起来,从5 时至20时,水厂产水流量小于二级泵站的供水流量,在此段时间内每小时不足的水量须取用清水池的存水给予补充。图中的面积A或面积B就等于清水池的调节容积,即连续累计取出或储存的最大水量值。

上述分析可知,水塔和清水池都是给水系统中调节流量的构筑物,彼此之间存在着密切联系。水塔的调节容积取决于二级泵站供水量和用户用水量的组合曲线,而清水池的调节容积则决定于水厂产水量和二级泵站供水量的组合曲线。如果水厂产水曲线和用户用水曲线一定时,水塔和清水池的调节容积将随二级泵站供水曲线的变化而变化。由图3-1 可以知道,如果二级泵站供水曲线越接近用水曲线,必然远离水厂产水曲线,则水塔的调节容积可以减小,但清水池的调节容积将会增大;如二级泵站供水曲线与用户用水曲线重合,则水塔调节容积等于零,即成为无水塔的管网系统,但清水池的调节容积达到最大值。一般在工程实践中均增大清水池的容积而缩减水塔的容积,以节省投资。