西宁城市供水管网现状浅析

汪洪玉 

摘要: 分析了西宁市城市供水管网的现状, 探讨了供水管网中存在的问题, 提出了解决问题的具体措施和方法.
关键词: 供水水量; 供水管网; 供水管理
1 基本概况
西宁市地处湟水流域中上游地区，是一个有着百万人口之多的大城市,全市水资源总量为17.68亿立方米，仅占全省水资源总量的2.4%，属水资源重度缺乏城市，工程性缺水以及流域资源性缺水矛盾日益突出，水资源不足已成为制约西宁市经济和社会发展、城市建设以及人民生活的主要问题之一。
西宁市水资源总量小，单位面积产水率少，人均水资源占有量只有684立方米，仅为全国人均占有量的三分之一，是黄河流域（青海省境内）人均占有量的八分之一。近年来, 由于城市人口的不断增长, 城市建设飞速发展,西宁市供水出现了比较严峻的紧张局面,尤其是城市周边区域发展快,缺水现象更为严重。
2 城市供水系统存在的问题
2. 1水源输水管线老化
西宁供水（集团）有限责任公司从1998年开始，对于使用年限较长、管材质量较差、渗漏严重的城市给水管网进行改扩建，现已基本完成，供水管网长度达到850Km。但仍有近100Km的城市水源输水管线急需改造。其中四水源输水管道建于1978年，至今已接近30年，基本上达到了设计使用年限，管线沿途地形地貌条件变化大、地质状况较为复杂，使用年代久远，近年来爆管事故频发。五、六水源输水管道分别建于1987年和1996年，限于建设资金问题，由于管材选用标准不高，为预应力混凝土管，输水管道末端水压较高，事故频发。及时改建水源输水管线是西宁市城市安全供水的主要目标之一。
2. 3管网布局不合理
给水管网的布置既要求安全供水,又要贯彻节约投资的原则， 西宁市现有给水管网是将环状管网和树状管网结合起来,在西宁市主城区基本形成了环状管网,而在城乡结合部由于居住比较分散,供水距离较长, 基本采用树状管网供水, 因此城乡结合部的供水安全性较差,尤其在发生事故的时候较为明显。
2. 4管网水质问题
城市供水的总体发展从过去的量变向质变过渡, 西宁市自来水公司取水水质条件较好, 生产管理水平日臻完善, 出厂水质符合国家《生活饮用水卫生标准>( GB5749- 85),但是,自来水从水厂输送到用户的过程中, 水质有时会发生变化, 主要有以下几方面的原因：
1) 悬浮物的沉淀.
水中悬浮物的沉淀是形成沉渣的最简单过程, 尽管多数给水管道所输送的水中悬浮物含量很少, 可仍然有沉淀物形成, 当深夜用水极少时刻, 配水管道水流速度极小,乃至停流状态, 为水中微粒自然沉降创造了条件. 再加上生物的集聚粘附性能, 使这些悬浮物很容易在管道内沉淀于底部.
2) 金属的腐蚀.
我市部分配水管网的管材铸铁管及钢管, 随着运行年限的延长, 管道逐渐出现锈蚀现象, 其表现方式有生锈、坑蚀、结瘤、开裂或脆化等, 生成的各类沉积物形成结垢层, 它们的厚度和管道使用的年限有关, 随着时间的延续不断增加,管道有效截面积不断缩小, 这种结垢层是细菌孳生的场所.
3) 管网水受外界的二次污染.
西宁市大通水厂到城市东部边缘长度约60km, 现在西宁市四、六水源的自来水已经送到平安县. 就其供水管网来讲,按1.2m/s流速的直线距离(不考虑二次加压时间)供水, 约需14h水才能到达管网末梢. 虽然沿途有补氯点,但由于供水距离过长,管网水遭受外界二次污染的概率增加,对管网末梢水质会产生一定的影响，如地下水、污水的浸泡, 预留阀门, 接口串水或管道爆破漏水形成负压等等, 都会造成供水水质的二次污染.
4)贮水设备造成二次水质污染
西宁市约20% 的饮用水依靠水箱等二次供水. 在水池水箱设计方面, 大多数小区住宅楼或重要的公共型建筑均采用生活、消防混用蓄水池, 这样虽然加大了小区的消防安全系数, 但造成水箱容积偏大,水在池中停留时间过长, 余氯浓度降低, 使水质达不到生活饮用水卫生标准. 一般二次供水的水箱大多在100t以下, 用水量小时, 储水时间也会过长。自来水在水箱中储存24h后,余氯就变成零， 特别是在夏天,水温较高时,水中余氯减少得更快。余氯减少, 细菌、总大肠菌群指标就会明显增加。
2. 5爆管问题
􀀁由于供水管网的老化, 管网维护费用不足, 爆管问题日益突出, 管网爆裂事故时有发生. 2010年西宁市发生水管爆裂事件174起。引发管道爆管主要有管道材料和管道接口的原因、管道内外部受压的原因、温变应力变化的原因、管道基础的原因以及其他特殊原因.国内外许多研究者已经在寻求爆管规律方面进行了一些研究,基本上都是以管网维护数据记录为基础,采用统计学的方法得到关于爆管的统计规律. 埋地管道寿命周期可分为3个阶段。第一个阶段是安装后的初期阶段, 此时爆管的原因主要是管道施工质量低和管道质量问题. 这时爆管事故可能会不断出现,然后被修复, 爆管频率会逐渐下降. 一旦系统通过了这段童年时期,就进入了第二个阶段。第二阶段是管道的成熟时期,此时管道的运行相对稳定， 只是因为第三方介入或是过重的荷载造成的偶然爆管, 此时爆管频率较低。第三个阶段是管道的衰老时期,因为管道老化和退化,此阶段爆管的频率大增。
2. 6供水管理问题
目前西宁市的供水管理问题比较突出, 如自备水源管理较为混乱, 我市自备水源的处理系统较为简陋, 设备老化, 有的甚至没有净化系统, 生活用水水质达不到国家规定的饮用水水质标准, 二次供水管理处于无序状态, 供水行业法律法规不完善, 忽视了对水的优化使用和污水回用等问题,管网漏失管理不到位,造成水资源的严重浪费.
3 西宁城市供水系统的改造措施
􀀁 1) 用水预测的必要性
为确保供水的高效和可靠,在管网的改扩建工程中必须进行长期规划和定期评价。未来用水是可预测的,有时规划期为20年或者更长，规划一种成本上有效的供水系统,还包括未来水源的规划。这些长期规划作为政策和短期改善计划与投资的基础。西宁市在今后管网改造工程中可以运用时间外推法、二元模型、多元模型对供水进行科学的预测。
2) 管网系统改造
a.管道更新改造的方法。管道更新改造的方法包括非结构性更新和结构性更新两个方面。非结构性更新主要是对输水的管道补作内衬,采用环氧树脂衬里或水泥砂浆内衬。
b.管道更新改造的途径。根据西宁市管网的现状,管网的改造应从以下几方面实现：首先，维护好现有管道，保证其供水功能；第二，对于管道结垢、输水能力下降的情况, 可通过刮管、冲洗和补做衬里等措施恢复管道原有的输水能力；第三，对于钢管等管道外腐蚀问题, 可采取添作阴极保护、管道修漏、加固等措施来延长管道的使用年限； 第四, 若是管道修复费用已接近管道的更新费用, 应力求更换管道； 最后, 若是原管道材质不好、管道口径急需改大时, 应重新铺管。 西宁市现在需更新的管道材料大多是普通铸铁管和钢筋混凝土管,在管网的改造中可以考虑使用新型供水管材。
3) 有效解决爆管问题
爆管问题的解决要从以下几个方面入手:
a西宁市在供水管网改造时,推荐采用球墨铸铁管，采用柔性胶圈接口. 长距离输水管线，推荐使用HDPE管,采用热熔对接接口, 避免地基不均匀沉降造成爆管。
b. 提高施工技术，加强施工全过程的质量控制, 严格按设计要求和施工规范施工.
c. 提高管网运行安全数据现场监测技术, 加强管网数据收集和建立事故快速反应及处置机制。
数据现场监测系统建设和新技术应用是保障管网安全运行的关键. 为了预防爆管事故, 降低爆管事故发生率, 需要逐步完善管网压力、流量和漏水同步实时监测, 及时修复管道漏水事故, 有效降低漏水率, 起到提高水资源利用效率和预防爆管事故的双重作用。
d. 进行管网漏水和爆裂事故数据因素分析, 制定管网改扩建规划方案, 逐年更新改造管网材料, 提高管网抗御灾害能力, 逐步消除管网爆管事故隐患。
4 结束语
􀀁 􀀁结合城市规划对城市的给水状况进行预测,做好短期和长期的规划,在变化中完善供水体制的管理模式,对提高我市的供水水平和安全有重要的作用。