能量组成

对于二泵站为给水系统提供的能量可由三部分组成:$E=E_1+E_2+E_3$,其中:E表示二泵站所提供的总能量,$E_1$表示保证最小服务水头的能量,$E_2$表示克服水管摩阻所需要的能量,$E_3$表示未利用的能量。

能量利用率

$\Phi=\frac{E_1+E_2}{E}=1-\frac{E_3}{E}$

从上式可以看出,为了提高输水能量利用率,只有设法降低$E_3$值,这就是从经济上考虑管网分区的原因。

分区的条件

1、当一条输水管的管径不变、流量相同,即沿线无流量分出时,分区后非但不能降低能量费用,甚至基建和设备等项费用反而增加,管理也趋于复杂。(因此,若沿线无流量分出,只有在输水距离远、管内的水压过高时,オ考虑分区。

有时哪怕沿途无流量分出,依然会串联分区,是为什么呢?减小输水管压力,进而减少漏损水量。

2、无论串联分区或并联分区,分区后可以节省的供水能量相同。

3、分区数量越多,能量节约越多,最大可节约能量为$E-\frac{n+1}{2n} \cdot E$,极限是50%。

4、选择分区形式时,应根据地形、水源位置、用水量分布等具体条件,拟定若干方案进行比较。

5、并联分区增加了输水管长度,串联分区增加了泵站,因此两种布置方式的造价和管理费用不同。

分区的选择

① 城市地形对分区形式的影响

当市区沿河岸发展而宽度较小时,采用并联分区较宜,因增加的输水管长度不大,而高、低区的泵站可以集中,如下(a)图所示;与此相反;市区垂直于等高线方向延伸时;串联分区更为适宜,如下(b)图所示。

② 水源位置对分区形式的影响

水源靠近高区时,宜采用并联分区,如下(a)图所示;水源远离高区时,以串联分区为好,以免接到高区的输水管造价过高,如下(b)图所示。

水力计算

串联分区

各分区用水量:$Q,\frac{n-1}{n}Q,\frac{n-2}{n}Q,……,\frac{Q}{n}$

各分区水泵扬程:$\frac{H_p}{n}=\frac{\Delta Z+\sum h}{n}$

分区后的供水能量:$E_n=\frac{n+1}{2n}E$

当分为2区时,得$E_2=\frac{3}{4}E$,节约1/4的能量。

其中$E=QH_p$为未分区时供水所需总能量

并联分区

各分区的流量:$\frac{Q}{n}$

各区的泵站扬程:$H_p,\frac{n-1}{n}H_p,\frac{n-2}{n}H_p,……,\frac{H_p}{n}$

分区后的供水能量:$E_n=\frac{n+1}{2n}E$