魏曉婷 ，馬宏偉 ，張雅棋

(1.天津泰達津聯(lián)自來水有限公司 天津 300457；2.天津泰達水業(yè)有限公司 天津 300457)

0 引 言

加壓站是供水系統(tǒng)中常見的構筑物。許多加壓站建設較早，隨著供水需求的擴增、其他供水設施的建設及技術發(fā)展，這些加壓站面臨著位置偏遠、可調控用水范圍較小、需大面積改造的局面，相繼納入了供水企業(yè)進行報廢停用的考慮范疇。

天津開發(fā)區(qū)某一供水加壓站即面臨著上述狀況，為對其是否可以停用進行評估，設立了科研項目“加壓站運行效能分析”，項目完成后分別進行了公司內部專家評審與行業(yè)專家評審，完善了研究內容與方法手段，并已經進入試停用階段。本文通過對該項目的分析思路、研究方法、實施過程進行總結，說明老舊加壓站報廢評估的一般方法流程。

一般來說，老舊加壓站報廢評估所要遵循的報廢評估原則如下：①用戶用水不受影響；②經濟合理，投入產出比為企業(yè)所接受；③停用后安全不受影響。

1 現(xiàn)狀調研

現(xiàn)狀調研是進行老舊加壓站報廢評估的基礎工作，用以全面了解加壓站運行狀況，支撐后續(xù)分析。具體調研內容根據研究目的與分析指標進行選擇，要求覆蓋全面，具體實施步驟如圖1所示。

圖1 老舊供水加壓站報廢評估流程圖Fig.1 Scrapping evaluation process for old water supply pressurized station

現(xiàn)狀調查主要包括以下內容。

調度現(xiàn)狀：加壓站主要作用、供水模式、供水能力、調度方式等；區(qū)域整體供水情況、主要供水設施與其供水能力和供水模式、高峰供水主要取決因素等。

管理現(xiàn)狀：包括泵站組成、人員結構、運行方式與日常維護模式等；同時調研相關費用，包括運行電費、人工費、設備檢維修及其他可能支出的費用。

設備現(xiàn)狀：設備明細及使用狀態(tài)、改造需求，為評估設備現(xiàn)有價值，建議對設備殘值進行統(tǒng)計分析。

安全現(xiàn)狀：著手于安全評估與經濟評估，包括安防、環(huán)境及電器等方面的安全現(xiàn)狀、改造要求及明細，以及相應費用預估。

周邊用戶情況：老舊加壓站周邊用戶性質，以及大用戶情況，進而判定其停用對周邊用戶的影響。

調研同時收集評估所需相關數據與資料，為保障分析結果的可靠性，所收集的數據量建議達2年及以上，后續(xù)分析過程可剔除明顯錯誤數據。

2 供水現(xiàn)狀分析

供水現(xiàn)狀分析是對老舊加壓站的初步分析，通過數據統(tǒng)計與經驗分析老舊加壓站存在的必要性。將采集的所有監(jiān)測數據的周期交集作為分析周期，其他數據周期建議與監(jiān)測數據周期保持一致，條件不具備時可單獨分析。

2.1 供水量及供水時長

供水量是進行加壓站供水能力分析的指標。對分析周期內老舊加壓站的日供水量進行統(tǒng)計，精確掌握該加壓站對區(qū)域日供水量及供水高峰的調蓄能力。首先確定區(qū)域高峰供水時段，然后重點分析加壓站最大日和最大時供水量及供水時段、高峰供水時段供水量及日常平均供水能力。

對老舊加壓站日開泵時長進行統(tǒng)計分析，掌握分析周期內老舊加壓站的利用率及開泵高峰時段。

供水量及供水時長的分析是判斷該加壓站報廢后區(qū)域內其他供水構筑物是否可以補充該部分水量的依據，也是后續(xù)優(yōu)化調度的參考依據。

2.2 加壓站開泵規(guī)律

由于傳統(tǒng)技術制約，老舊加壓站大多為經驗調度，其供水必要性無法判定。開泵供水規(guī)律的研究有利于進一步判定加壓站開泵影響因素，從而更有針對性、有重點地評估該加壓站是否有存在的必要。通過實際項目研究，建議對加壓站開泵與月份、星期、時間、天氣、氣溫以及管網壓力、區(qū)域水量的關系進行分析，具體可借助圖、表進行相關性統(tǒng)計。某些因素的分析可能沒有發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律，說明該加壓站開泵與這幾種因素無明顯關系，后續(xù)分析時可不必考慮。

2.3 周邊管網壓力影響

通過分析加壓站開泵對周邊管網各測點的壓力影響，初步判斷加壓站現(xiàn)狀供水影響范圍與影響程度，以與后續(xù)模型模擬分析進行相互驗證。在分析過程中，如加壓站周邊管網測壓點較少，可考慮用小區(qū)二供設備進口壓力點補充管網測壓點。分析可采用差減法，考慮到壓力變化傳遞時間與用戶用水規(guī)律的時效性，建議采用各測點在開泵前后15min的壓力數據均值；同時，管網如存在其他加壓站，為避免部分測點壓力提升是由于其他加壓站開泵所致，分析時可去除區(qū)域內加壓站同時開泵的日期。

3 停用評估

停用評估是老舊加壓站是否可以報廢的核心評估指標，主要借助水力模型進行科學衡量，對老舊加壓站進行停產影響分析與管網調控措施制定，并驗證是否滿足規(guī)劃遠期用水需求。

3.1 高日高時供水分析

供水高峰是各個供水構筑物供水壓力最大的時刻。通過對區(qū)域高日高時供水分析，確定供水高峰時區(qū)域的供水結構，如凈水廠+所有加壓站、凈水廠+單一加壓站、凈水廠等，以及該老舊加壓站在供水高峰時的作用?？蛇x取分析周期內供水量最高的若干日(具體結合高峰水量情況進行選擇)，對其最高時供水量、泵站開泵時間及凈水廠壓力進行統(tǒng)計，確認供水量最高的1h內整個區(qū)域的供水模式以及凈水廠可達到的最大壓力。

對于分析結果，如果顯示所有供水高峰時老舊加壓站均未開泵供水，表明供水高日高時該加壓站不開泵能夠保障區(qū)域用水，下一步模型模擬可直接選取平均日平均時進行模擬分析；如果顯示部分或所有供水高峰時老舊加壓站均開泵供水，則在模型分析時需要分別就高日高時、高日平均時、平均日平均時[1]進行模擬分析。

3.2 加壓站停用模擬分析

為保障分析結果的科學可靠性，建議利用模型作為研究手段進行模擬分析，內容包括2部分：①各廠站的供水范圍分析，確定是否有與老舊加壓站供水范圍重疊的供水構筑物；②分別對3.1所述工況下加壓站供水范圍及停水影響進行分析，分析結果應包括加壓站現(xiàn)狀供水范圍與壓力數值、停用后影響范圍與壓力降幅、周邊管段的水頭損失、流速和水流方向[2]，并對上述結果進行匯總統(tǒng)計，用以進行加壓站停用調控措施分析與加壓站供水必要性判斷。目前部分模型軟件無法對時間較長的歷史模型進行提取，應提前考慮模型的提取或在研究過程中利用各工況下水量、壓力等數據進行模型的校核，然后進行模擬計算。

3.3 供水管網調控措施

為保障老舊加壓站停用后對用戶用水無影響，利用管網模型進行加壓站停用后管網調控措施制定[3]。管網調控措施制定時充分考慮各廠站的最大供水能力與管道水力條件，保障加壓站停產后周邊用戶可達到同等用水壓力，并重點關注加壓站停產及調控措施的增加有無引起水流方向的變化，做好預防黃水、死水的措施。另一方面，調控措施的制定應結合加壓站周邊用戶分布情況與用戶性質，同等情況下管網調控方案應制定2套，并進行最不利工況的模擬[1]。另外，根據公司具體供水特點，可制定其他調控措施，如利用現(xiàn)有備用水源，或增加二次供水設備等。

3.4 遠期規(guī)劃水量下加壓站停用評估

為判定老舊加壓站后期是否存在復用可能，核算老舊加壓站報廢后區(qū)域供水能否滿足遠期規(guī)劃用水需求，對按照3.3所述進行調控改造后的管網輸配遠期規(guī)劃水量高日高時工況進行水力分析。

首先，采用數學模擬的方法對區(qū)域規(guī)劃用水量進行科學預測。預測數據可根據區(qū)域年供水量統(tǒng)計數據的序列特點試算得到，天津開發(fā)區(qū)采用灰色GM模型與灰色馬爾科夫鏈[4]進行規(guī)劃用水量預測。然后，根據遠期規(guī)劃水量預測結果，對調控后的管網輸配遠期規(guī)劃水量高日高時工況進行水力模擬，確認遠期規(guī)劃用水量是否可以滿足用戶水壓要求及最不利校核要求；如不滿足，打開老舊加壓站，恢復調控前的管網狀態(tài)，重新進行遠期規(guī)劃水量高日高時工況水力模擬。

上述兩項模擬結果，如果調控后的管網不滿足、但老舊加壓站存在的現(xiàn)狀管網滿足，則不建議對老舊加壓站進行報廢處理；否則，該加壓站可予以報廢。

4 安全與經濟評估

4.1 安全評估

安全是第一要務，老舊加壓站報廢前必須進行安全評估。具體評估內容包括供水安全、水質安全、管理安全3個方面。

供水安全：評估管網調控措施是否能夠滿足近遠期用戶用水需求，其他供水構筑物以及供水管網是否可以承受因管網調控增加的水量與壓力。

水質安全：考慮加壓站停用后與管網主管連接處是否形成死水，是否由于水流方向的變化產生黃水，影響整個供水管網的水質安全。

管理安全：加壓站運行涉及環(huán)境、電氣、設備、人員、藥物等各個方面的管理，存在觸電、著火、機械事故等設備與人員安全隱患，一旦停用后，需做好電氣、設備和藥物的妥善安置，并對環(huán)境進行規(guī)劃，以保障管理安全。

4.2 經濟評估

經濟是決定老舊加壓站是否停用的一個重要方面，如投入產出比不合適，則供水公司應結合運行狀況、安全因素對老舊加壓站停用與否進行慎重考慮。經濟評估包括兩方面，一是加壓站繼續(xù)運行費用評估，具體包括電費、人工費與泵站維修費等年運行費用，以及加壓站繼續(xù)運行的改造費用(安防改造、環(huán)境改造、電器改造、設備改造等)，計算方式為：改造費用+年運行費用×n(單位：萬元)，其中，n為一次改造可維持的運行年份；二是加壓站停用后的費用，包括加壓站及管網改造費用、優(yōu)化調度增加電耗。根據上述兩方面數據，進行對比分析，計算投資回收期[5]。

5 總 結

①老舊供水加壓站報廢評估一般經過現(xiàn)狀調研、供水現(xiàn)狀分析、停用評估、安全與經濟評估4個步驟。其中，停用評估借助實時水力模型，主要對加壓站供水范圍、停用影響及管網調控措施進行模擬分析。

②通過分析，如果老舊供水加壓站停用后影響范圍及幅度不大、利用管網調控措施能夠保障近、遠期用戶用水不受影響，且滿足最不利校核，同時安全評估通過，則可以考慮停用報廢，最終決定要結合經濟評估結果，投資回收期應滿足供水企業(yè)自身要求。另外，為安全考慮，在正式報廢前可先行試停用。

③清水池在建設時一般進行過抗浮設計，在報廢評估時應進行確認，如果沒有找到相關資料，為確?？尚?，建議進行清水池的空池抗浮驗算，不合格時進行清水池抗浮改造。空池抗浮驗算主要依靠建筑工程專業(yè)計算，可采用外委方式。

④供水加壓站停用報廢后，建議考慮對加壓站空間、構筑物等的后續(xù)利用，如清水池在洪澇災害嚴重區(qū)域可以考慮作為雨水調控構筑物等，以實現(xiàn)效益最大化。