解決南京市多層住宅屋頂水箱二次污染的對(duì)策

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    1　屋頂水箱的作用
    
    　　屋頂水箱是給水系統(tǒng)中分布在多層居民住宅樓頂?shù)囊环N調(diào)蓄構(gòu)筑物，為三層以上的用戶供水。在以往城市水廠生產(chǎn)能力不足、管網(wǎng)供水能力差、城市水壓普遍偏低的情況下，設(shè)置屋頂水箱是解決供水矛盾簡單實(shí)用而且行之有效的措施。屋頂水箱主要有以下作用：
    
    　　(1)屋頂水箱具有調(diào)蓄節(jié)能功能。屋頂水箱通常在夜間等用水低谷利用管網(wǎng)余壓補(bǔ)充蓄水，在用水高峰管網(wǎng)壓力下降出水，解決了三層以上居民用水高峰時(shí)的用水問題，緩解了管網(wǎng)供水能力不足的狀況。
    
    　　(2)有利于水廠的運(yùn)行管理。屋頂水箱的調(diào)蓄功能降低了水廠供水的時(shí)變化系數(shù)，方便了水廠管理和供水泵房調(diào)度，減少了水廠清水池調(diào)蓄容量，節(jié)省了投資。
    
    　　(3)提高了供水安全性。水廠和管網(wǎng)的施工、維修會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域暫時(shí)停水，屋頂水箱的調(diào)節(jié)能力可以降低受影響的程度。
    
    2　南京市屋頂水箱的狀況
    
    　　南京市地處長江中下游地區(qū)，一面臨江、三面環(huán)山，屬于丘陵地形。市區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏，地面標(biāo)高在6～39 m之間，高差達(dá)三十多米。市內(nèi)供水管道成環(huán)成網(wǎng)，相互連通。由于未采用分區(qū)供水方式，因此，在地勢(shì)較高的地區(qū)設(shè)置增壓站局部增壓，絕大部分多層住宅設(shè)有屋頂水箱。據(jù)統(tǒng)計(jì)至2000年，南京市有屋頂水箱約3.5萬只。由于在管網(wǎng)中所處的位置不同，地面高程不同，屋頂水箱實(shí)際工作狀況也有不同，主要有以下四種情況：
    
    　　(1)管網(wǎng)壓力較高的地區(qū)，用水高峰時(shí)，水箱一邊進(jìn)水一邊出水，其進(jìn)出水量基本相同，水箱只在事故停水時(shí)起到臨時(shí)水源的作用，屋頂水箱實(shí)際未起調(diào)節(jié)作用。
    
    　　(2)另一些管網(wǎng)壓力較好的地區(qū)，用水高峰時(shí)，一些水箱邊進(jìn)水邊出水，但進(jìn)水量小于出水量，水箱起到了一定的調(diào)節(jié)作用。
    
    　　(3)大部分地區(qū)用水高峰時(shí)由水箱供水，用水低谷時(shí)水箱進(jìn)水，水箱真正起到了調(diào)節(jié)作用。
    
    　　(4)管網(wǎng)壓力很低的地區(qū)，水箱絕大部分時(shí)間無法進(jìn)水，沒有調(diào)節(jié)作用。
    
    　　在使用過程中發(fā)現(xiàn)屋頂水箱存在以下問題：
    
    　　(1)目前在用的絕大部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的老式屋頂水箱，水箱本身有缺陷。其內(nèi)壁較粗糙很容易附著污垢、滋生青苔；密封性較差，外界污染物如灰塵、小昆蟲易進(jìn)入水箱污染水質(zhì)。
    
    　　(2)由于屋頂水箱屬于房屋產(chǎn)權(quán)單位所有，不少產(chǎn)權(quán)單位對(duì)水箱管理不到位。有的水箱沒有蓋上，老鼠、鳥類等小動(dòng)物淹死在水箱中，污染水質(zhì)，還出現(xiàn)外來人員夏季在水箱里洗澡洗衣服的情況。水箱得不到定期清洗，污垢、青苔、鐵銹等在水中形成二次污染。
    
    　　(3)隨著近幾年來城市供水狀況的改善，部分地區(qū)的水箱高峰時(shí)也能夠進(jìn)水，水箱邊進(jìn)水邊出水，易形成短流，局部區(qū)域成為死水區(qū)，長期下來水質(zhì)變差，余氯量降低，容易孳生病菌，引起二次污染。
    
    　　(4)大多數(shù)屋頂水箱是用浮球閥來控制進(jìn)水的，浮球閥容易損壞，特別是在水壓較高的地區(qū)，導(dǎo)致水位超過溢流管口流入下水系統(tǒng)，這也是造成總表、分表水量差的一個(gè)原因。
    
    　　隨著城市生活水平的提高，居民對(duì)飲用水水質(zhì)的要求也越來越高，由于存在以上問題，媒體對(duì)屋頂水箱二次污染的情況也有不少報(bào)道，因此，如何解決水箱二次污染的課題便擺在了供水部門的面前。
    
    3　國內(nèi)其他城市的狀況
    
    　　以上現(xiàn)象在國內(nèi)其他城市也普遍存在，各地對(duì)此也進(jìn)行了一些研究。杭州市以全面取消屋頂水箱為目標(biāo)，按照140萬m3/d的供水規(guī)模進(jìn)行非常詳細(xì)的研究，研究結(jié)果需投資11.8億元，實(shí)施難度較大；上海市也曾做過研究，提出多種方法并用的方案；溫州市打算采取有條件地區(qū)取消水箱的辦法，但由于該市大部分住宅樓底層是商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，取消水箱后無法滿足消防要求而未實(shí)施；合肥市也開始采用取消屋頂水箱的方法解決二次污染。
    
    4　南京市防止屋頂水箱二次污染的對(duì)策
    
    4.1　方案一
    
    　　方案一為在江南主城范圍內(nèi)全面取消屋頂水箱。
    
    　　根據(jù)有關(guān)國家規(guī)范，結(jié)合多層住宅內(nèi)部供水現(xiàn)狀，經(jīng)計(jì)算，多層住宅用戶接水點(diǎn)的壓力在 31 m水頭方能滿足要求。如果全面取消屋頂水箱，水廠和管網(wǎng)的供水能力需考慮增加在高峰時(shí)由水箱提供的水量。目前江南主城的最高日時(shí)變化系數(shù)約為1.2，《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》2.0.2A條規(guī)定最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù)宜采用1.3～1.6，并說明特大城市宜取下限。南京市的民用水占總供水量的1/3左右，而高峰時(shí)三層或四層以上是由水箱供水的，考慮到其中有一部分水箱已不起作用，另有部分高層建筑和水池泵房供水的小區(qū)不受屋頂水箱取消與否的影響，在高峰時(shí)將水量增加8.3%(即K時(shí)≈1.30)。按以上情況進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算，計(jì)算結(jié)果各水廠需提高揚(yáng)程1.5 m左右，這部分揚(yáng)程主要用于克服水量增加引起的沿程水頭損失，而為了滿足取消屋頂水箱后的壓力條件，整個(gè)管網(wǎng)還需提高壓力10 mH2O左右，因此水廠泵房共需提高揚(yáng)程12 m左右方能滿足要求。這樣需做以下工作：
    
    　　(1)改造泵房。江南主城目前共有6座二泵房、5座增壓站，機(jī)組60套，取消屋頂水箱后，所有機(jī)組將都不在高效區(qū)工作，必須更換。由于沒有了水箱的調(diào)蓄功能，泵房需增加變頻裝置，相應(yīng)地泵房需要擴(kuò)建。
    
    　　(2)增加水廠清水池的調(diào)蓄容量。江南主城供水能力為173萬m3/d，按常規(guī)10萬m3/d以上水廠考慮10%的清水池調(diào)蓄容積，取消屋頂水箱后調(diào)蓄容量將轉(zhuǎn)嫁到水廠，適當(dāng)增大按12% 計(jì)，約需調(diào)蓄容積20.76萬m3，而目前只有10.9萬m3，需新增10萬m3的清水池。
    
    　　(3)在亞東地區(qū)、寧南地區(qū)設(shè)置大型增壓站各1座，市內(nèi)地勢(shì)較高地區(qū)設(shè)置小型增壓站50 座，并對(duì)配套管網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整。
    
    　　(4)由于揚(yáng)程提高，整個(gè)管網(wǎng)的壓力普遍提高較大，為保證供水安全，原有的自應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力砼管道必須全部更換，并將材質(zhì)較落后的灰口鑄鐵管(DN=500～DN=1200)視年代先后約需更換一半左右。
    
    　　經(jīng)計(jì)算，以上各項(xiàng)工作共需資金12.5億元左右，其中尚未包括大量的小區(qū)內(nèi)陳舊的小配水管改造和取消水箱以及室內(nèi)管線改造的工程費(fèi)用。
    
    4.2　方案二
    
    　　方案二為在有條件的地區(qū)逐步取消屋頂水箱，多種措施并用。
    
    　　在不全面提高管網(wǎng)的供水壓力的情況下，逐步取消起不到調(diào)節(jié)作用的屋頂水箱。在水箱仍能起到調(diào)節(jié)作用的地區(qū)，通過改造老式水箱，加強(qiáng)水箱管理和改為水池泵房供水方式達(dá)到防止水質(zhì)二次污染的目的。
    
    　　按照此方案實(shí)施，須考慮以下問題：
    
    　　(1)根據(jù)江蘇省建設(shè)廳蘇建科(2000)351號(hào)文規(guī)定，新建住宅限制使用屋頂砼水箱，推廣使用不銹鋼或食品級(jí)玻璃鋼水箱。在供水方案階段就對(duì)水箱材質(zhì)提出要求，在供水設(shè)施驗(yàn)收階段進(jìn)行把關(guān)。水箱可多戶共用不抄表到戶或每戶一只小水箱抄表到戶；對(duì)于老戶，可對(duì)原有水箱進(jìn)行改造，如對(duì)老水箱內(nèi)防腐或增加內(nèi)襯。
    
    　　(2)水壓不滿足要求的成片小區(qū)還可通過設(shè)置水池泵房的方式取消屋頂水箱，但須注意規(guī)模效應(yīng)，據(jù)測(cè)算，供水規(guī)模超過400戶采用水池*.水泵供水方式就比較經(jīng)濟(jì)。
    
    　　(3)取消屋頂水箱后，直供水地區(qū)一旦發(fā)生爆管等事故將完全停水。因此，為提高供水安全性，應(yīng)對(duì)管網(wǎng)中安全性不高的自應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力砼管、灰口鑄鐵管逐步進(jìn)行更換。
    
    　　經(jīng)計(jì)算，完成以上工作約需資金5500萬元。
    
    4.3　方案比選
    
    　　方案一取消屋頂水箱較徹底，能夠解決水箱二次污染問題，但一次性投資非常龐大，管網(wǎng)因壓力提高需大量改造，實(shí)施較困難，全部取消江南主城的屋頂水箱后，還將存在以下問題：
    
    　　(1)由于水壓提高導(dǎo)致自來水生產(chǎn)成本增加，每年在電費(fèi)上需增加的費(fèi)用按2000年的年產(chǎn)水量44950.34萬m3計(jì)，目前揚(yáng)程45 m左右，二泵房電耗0.198 5 kW·h/m3，增加揚(yáng)程12 m，每年需增加的用電為2380萬kW·h，以0.65元/(kW·h計(jì))算，共計(jì)1547萬元(其中未計(jì)增壓站二次增壓需增加的電費(fèi))。
    
    　　(2)水壓提高后自來水的漏失率將大幅增加。
    
    　　(3)爆管的情況會(huì)大量增加，特別是陳舊的配水管容易發(fā)生爆管，爆管后的各種損失及供水搶修工作量都將大量增加。
    
    　　(4)由于取消了屋頂水箱，沒有儲(chǔ)備水量，發(fā)生事故時(shí)受影響地區(qū)將完全斷水。
    
    　　(5)由于水壓提高，原來管網(wǎng)壓力較高地區(qū)水壓將更高，居民家中的用水器具長期在高壓下工作，將縮短使用壽命，還有可能因水壓波動(dòng)產(chǎn)生噪音。
    
    　　方案二在有條件地區(qū)取消不起作用的水箱，對(duì)水壓不足地區(qū)只是進(jìn)行改造，投資相對(duì)很少，對(duì)供水影響較小，也能夠有效解決水箱二次污染問題，但實(shí)施過程中必須充分考慮周全，采用新式水箱時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)、施工和材質(zhì)都應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。
    
    　　結(jié)合其他城市的情況綜合比較，決定采用方案二。
    
    5　方案實(shí)施情況
    
    　　我公司根據(jù)方案二，采用以下方法實(shí)施：
    
    　　(1)利用上海同濟(jì)宏揚(yáng)軟件公司開發(fā)的供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)水力模擬軟件建立了管徑在DN=500 以上的模型，根據(jù)管網(wǎng)水力計(jì)算結(jié)果初步劃定取消屋頂水箱的區(qū)域。
    
    　　在無法取消的地區(qū)，采取改造老式水箱的辦法并加強(qiáng)水箱管理。
    
    　　(2)由于直接供水必須保證用戶24 h不斷水，因此拆除屋頂水箱之前必須在早、晚用水高峰實(shí)地測(cè)壓以決定是否滿足要求。在供水水壓處于直供臨界壓力范圍的用戶，對(duì)管網(wǎng)水壓波動(dòng)特別敏感，應(yīng)保留水箱進(jìn)水管道，以防出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。
    
    　　(3)適當(dāng)調(diào)整供水調(diào)度方式，用水高峰時(shí)控制管網(wǎng)壓力不要過高，滿足三層樓直接供水即可，減小水箱邊進(jìn)邊出的現(xiàn)象，縮短水在水箱中停留的時(shí)間；用水低峰時(shí)可適當(dāng)提高水壓使水箱進(jìn)水。
    
    　　目前南京市已經(jīng)取消了約2000只水箱，效果較好，未發(fā)生用戶斷水現(xiàn)象。
    
    6　結(jié)論
    
    　　(1)多層住宅屋頂水箱是解決供水矛盾的有效手段，對(duì)降低管網(wǎng)造價(jià)和供水總能耗有明顯效益，減少了供水時(shí)變化系數(shù)，有利于水廠生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，但存在水質(zhì)二次污染的問題。取消屋頂水箱能很好地解決水箱二次污染問題。
    
    　　(2)全面取消屋頂水箱實(shí)現(xiàn)直接供水，需增設(shè)城市泵站并對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行改造建設(shè)，投資巨大，且供水企業(yè)運(yùn)行成本提高。在水價(jià)市場(chǎng)化問題尚未解決的情況下，宜分步實(shí)施。實(shí)施過程中，規(guī)劃部門及供水部門應(yīng)著手制訂供水系統(tǒng)建設(shè)、改造規(guī)劃，在技術(shù)上為直接供水提供依據(jù)。
    
    　　(3)在有條件取消屋頂水箱的同時(shí)，采取其他措施并用，也可起到防止二次污染的效果。
    
    　　(4)加強(qiáng)水箱管理非常關(guān)鍵。建立物業(yè)管理機(jī)構(gòu)，實(shí)行專業(yè)化有償服務(wù)，是解決水箱清洗維修的現(xiàn)實(shí)方法，是保證水箱水質(zhì)的有效手段，有利于水箱管理制度化。政府管理部門可指定法規(guī)，明確用戶交納清洗費(fèi)的責(zé)任與相應(yīng)權(quán)利，并代為監(jiān)督清洗的實(shí)施情況，以保障水箱清洗制度化的實(shí)施。
    
    　　(5)隨著供水系統(tǒng)供水能力的增加，通過增壓站建設(shè)和管網(wǎng)改造，就有可能在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)直接供水，最終完全取消屋頂水箱，這是形勢(shì)發(fā)展的客觀要求，也是供水企業(yè)努力的方向。
    
    　　
    
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