输配水系统设计(design of water transmission and distribution systems)

从水源将原水经处理输配至厂内用户的管道系统设计。通常将从水源至给水处理站或配水厂的管渠部分称为输水系统；从给水处理站、配水厂或由水塔、高位水池向用户配水的管道称为配水系统。输配水系统设计必须满足冶金工厂安全供水要求。

输水系统   冶金工厂输水系统的特点是：输水量大，输水距离远(最远的达80km)。为保证安全供水，冶金工厂通常都独立建设自用的输水系统。输水系统可分为利用水位自然高差输送的重力输水系统和靠水泵输送的压力输水系统，以及重力与压力组成的混合输水系统。重力输水可节约能源降低水的成本，应充分利用。设计内容包括输水管渠的选线和布置，管渠的水力计算，确定输水系统设施组成及管材选用。

输水管渠的选线和布置原则   (1)尽量做到线路短、起伏小、土石方工程量少、减少拆迁、少占农田；(2)符合区域规划要求，尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工、运行和维修；(3)尽量避免穿越河谷、山脊、重要铁路、泄洪地区和沼泽，避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高浸蚀性土壤地区；(4)自流管渠应充分利用地形水位高差；(5)由于地形所限，必须加压输水时，应根据设备及管材选用情况，通过技术经济比较确定增压级数和增压站位址；(6)应考虑近远期相结合和分期实施的可能。

管渠水力计算   输水管渠的设计流量应与水源的取水规模一致(见水源设施设计)。冶金工厂的输水管道一般应设置两条。当厂内设有足够容量的贮水池或其它安全供水措施时也可敷设一条。两条以上输水管之间一般应设连通管。输水管以及管道附件的设计输水能力应保证，当任何一段输水管发生故障时，其余管段都能达到输送原水设计流量的70％～75％。为便于检修，输水管线上应分段设置阀门，阀门之间的距离应根据检修时允许的排水时间确定。具体位置结合地形起伏、穿越障碍物及连通管位置等因素确定，通常可按表1数据考虑。在冶金工厂一般不设专用输水渠，而往往与地区性供水的输水渠合用，但必须设有向冶金工厂安全输水的措施。

设施组成及管材选用   采用重力输水管渠时，其设施通常由管道、检查井、通气孔、跌水井、减压井、管道基础等组成，根据工程情况选用；当用压力输水时，通常由管道、水锤消除器、管道附件(进气阀、排气阀、泄水管、泄水阀、检修阀等)、管道基础支墩等组成，根据工程具体条件选用。有增压泵站时，还设有调节水池、水泵房、变配电间、监控仪表系统、生活设施、安全防护及通讯等设施。输水管渠材料应根据管内工作水压、外部荷载、土壤性质、地震烈度等条件确定。一般重力流管道采用混凝土管或钢筋混凝土管；重力流渠道采用块石或混凝土敷砌；压力管道采用自应力混凝土管、预应力混凝土管、铸铁管和钢管。冶金工厂通常采用铸铁管或焊接钢管。

配水系统   包括配水系统的确定、布置、设施及主要设备。

配水系统的确定   根据工厂的生产规模，用水户对水质、水量要求，结合水资源情况及原水水质分析资料等因素，通过技术经济比较后确定配水系统。在冶金工厂内一般设有工业水、滤过水、软水、除盐水、低温水、废水再次利用水、生活消防水等配水系统。根据工厂用水要求，采用相应的配水系统。对于新扩建的冶金工厂及工艺车间采用分水质的配水系统，如某些工厂根据不同水源条件和用水水质要求等因素，采用不同的配水系统(表2)。生产用水的配水泵和配水管网按最高日、最高时用水量及设计水压进行计算，配水管网应按最不利管段发生事故时的最大用水量(75％的最高日、最高时用水量)和用户的水压要求进行校核。配水系统中调节水池容积，按不同要求的配水系统，根据给水处理站的出水量和配水系统的用水量变化关系进行确定。

注：B、C工厂原水水质分析资料不全

①分子是平均值，分母是最大值

配水系统布置原则   冶金工厂配水系统构筑物的位置取决于给水处理站在厂区内的总平面位置(见给水处理站设计)。配水管网布置的一般原则是：(1)根据供水水质，设置相应水质的配水系统；(2)在满足各用水户对水量、水压要求以及施工维修方便的条件下，尽可能缩短配水管线总长度；(3)配水干管以最短距离到达主要用水区，并布置在较大用水户的道路边；(4)确保不间断用水户的安全用水，应以道路网络布置成环状管网，允许间断供水的用水户可敷设为树枝状；(5)管路密集区宜用管廊；(6)管道埋深应根据外部荷载、管材强度、冰冻情况和管道交叉等因素确定；(7)阀门的配置：当管段发生故障或检修时，仍能向不间断用水户供水和尽可能减少向一般用水户供水；支管与干管相接处，应在支管上设置阀门，以使支管检修时不影响干管供水。

设施组成及主要设备   冶金工厂配水系统的设旋由调节水池、加压泵房、管道及管道附件、变配电间、监控检测仪表等组成。工作水泵通常选用离心泵，至少设2～3台，根据工作泵数量设1～2台备用泵。水泵一般为自灌启动。泵站设两个外部独立电源。根据冶金工厂用水安全程度高、厂区内铁路公路多和外部荷载大等特点，通常用铸铁管和钢管。