【分区给水】能量利用

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。

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

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。

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。

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。

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。

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

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：$E_n=\frac{n+1}{2n}E$

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