一种为山区用户供水的方法及多级供水系统与流程

本发明涉及一种为山区用户供水的方法及多级供水系统，属于地形高差较大的城镇、山区等地区，且有多个不同高程的供水水源的生活供水技术领域。

背景技术：

随着人民生活水平的不断提高及乡镇企业的日益发展,建设山区乡镇农村自来水已成为急待解决的问题,它对减少人民群众疾苦,改善生活生产条件,促进农村经济的繁荣和发展,将起到重要作用。近年来山区农村利用现有的水资源已兴建了一大批饮用供水工程,发挥了很大的效益,但有一些工程因为受水源出水水量不足或地势较低提升成本太大而受到限制，或者为了满足供水水量要求而选择了地势低、水质较差的河流水、水库水作为生活供水水源，这样虽然满足了乡镇或农村的生活供水，但同时也存在着运行成本高、供水系统不安全、供水水源单一、受天气气候条件影响较大等诸多弊端。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种为山区用户供水的方法及多级供水系统，以针对山区地形的城镇、山区地区居民居住分散，高差分布较大，有小流量的多处水源点的普遍共有特征，提供一种可以有效利用小流量水源点水质好、高程高的优势，同时又能提供一种安全可靠、投资节省同时运行成本低的供水装置，从而克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种为山区用户供水的方法为，该方法选择多个不同高程的水源作为供水点，并在每个供水点建立供水站，每级供水站均设有蓄水池，每级供水站的蓄水池仅负责向低于本供水站且高于下一级供水站的水用户供水；每级供水站与相邻供水站之间经上行和下行联络管路连接，构成多级供水系统，实现各水源之间的水量互补。

前述方法中，所述各水源之间的水量互补包括最高级供水站以下的某级供水站水源流量不能满足本供水站的水用户需求时，优先由上级供水站利用重力自流供水的方式逐级通过联络管路向其补充供水。

前述方法中，所述各水源之间的水量互补包括最低一级供水站以上的某级供水站水源流量不能满足本供水站的水用户需求，且利用重力自流供水的方式仍无法满足本供水站的水用户需求时，由下级供水站通过增压供水方式逐级通过联络管路向其补充供水。

前述方法中，所述增压供水方式采用增压泵供水，增压泵的扬程大于本级供水站与上一级供水站的高程。

前述方法中，所述各供水站经主供水管路和配水管路与本供水区域水用户连接；主供水管路较低处设有减压阀，通过减压阀调节供水压力，防止压力过大造成管路破裂。

按上述方法构成的本发明的一种为山区用户供水的多级供水系统为，该系统包括最低级供水站、一组中间级供水站和最高级供水站；每级供水站均包括水源和蓄水池，水源经输水管与蓄水池顶部连接；蓄水池底部设有供水管，供水管经供水阀与主供水管路连接，主供水管路经一组配水管与本级的水用户连接；除最高级供水站外其余各级供水站的蓄水池一侧均设有增压泵，增压泵进水口与本级的蓄水池底部连接，增压泵出水口经多功能水泵控制阀与上行联络管路连接；上行联络管路经电控阀和液位控制阀与蓄水池顶部连接；除最低级供水站外其余各级供水站的蓄水池底部均设有出水管，出水管经单向阀与下行联络管路连接；除最低级供水站外其余各级供水站的蓄水池顶部经液位控制阀与下行联络管路连接。

前述多级供水系统中，所述最低级供水站、一组中间级供水站和最高级供水站中的一组中间级供水站包括至少一个中间级供水站；各级供水站之间经上行联络管路通过管道和下行联络管路串联连接；上行联络管路是本级供水站与上一级供水站的联络管路；下行联络管路是本级供水站与下一级供水站的联络管路；每一级供水站的上行联络管路通过管道与上一级供水站的下行联络管路连接；每一级供水站的下行联络管路通过管道与下一级供水站的上行联络管路连接；主供水管路与下行联络管路以及上行联络管路可合并为一根管道，蓄水池供水、出水及进水管路布置不变，即主供水管路部分可作为向用户配水的管路，同时也作为水源互相补充的输水管路，从而节约管材、降低造价。

前述多级供水系统中，所述各级供水站的输水管上均设有闸阀；每级供水站的蓄水池的上部均设有溢流管。

前述多级供水系统中，所述各级供水站的主供水管路较低处均设有减压阀。

前述多级供水系统中，所述各级供水站的蓄水池的底部均设有排空管，每个排空管上均设有排空阀。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明主要应用于山区地形的城镇、山区水用户相对自然高差较大、水源点流量不大又比较多且分散地区的生活供水，相比于传统的提升至高位水池逐级减压供水或者逐级提升供水能够最大限度利用水源点自然地势重力流供水，同时多个水源联合供水更是大大提升了供水系统的安全可靠性。相比于逐级由低向高提升供水方式，本发明采用的由高向低的供水方式，在各水源点流量充足时供水系统不需要能源供给利用重力自流供水，只有在高处顶部水源点出流水量不足时才需要低处水泵向上提升补充，极大节约了能源及运行成本。逐级提升供水方式的水源点只有一个，同时是自下而上加压供水，如果水源点由于水质或水量问题停止供水时将会造成整个供水系统无法运行，即使提升线路中间某处水泵损坏检修，在其上部的供水系统也将停止供水，容易造成大范围内停水现象。本发明每个水源点有其供水范围同时又串联能够相互补充，在一个水源点由于出流量不足或者其它原因造成停水时其它水源点可以及时补充，将供水系统故障的影响降低到最小。相比于提升至高位水池再重力自流的供水方式，本发明在节约能源、运行安全可靠方面有很大优势。但也可通过自动化控制减少很大部分的管理维护工作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是最高级供水站的结构示意图；

图3是中间级供水站的结构示意图；

图4是最低级供水站的结构示意图。

图中标记为：1-水源，2-输水管渠，3-蓄水池，4-闸阀，5-溢流管，6-供水管，7-供水阀，8-主供水管路，9-配水管路，10-水用户，11-减压阀，12-排空管，13-排空阀，14-增压泵，15-多功能水泵控制阀，16-上行联络管路，17-液位控制阀，18-电控阀，19-出水管，20-单向阀，21-下行联络管路，22-最低级供水站，23-中间级供水站，24-最高级供水站， 26-由最低级供水站供水的区域，27-由中间级供水站供水的区域，28-由最高级供水站供水的区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种为山区用户供水的方法，如图1所示，该方法选择多个不同高程的水源作为供水点，并在每个供水点建立供水站，每级供水站均设有蓄水池，每级供水站的蓄水池仅负责向低于本供水站且高于下一级供水站的水用户供水；每级供水站与相邻供水站之间经上行和下行联络管路连接，构成多级供水系统，实现各水源之间的水量互补。各水源之间的水量互补包括最高级供水站24以下的某级供水站水源流量不能满足本供水站的水用户需求时，优先由上级供水站利用重力自流供水的方式逐级通过联络管路向其补充供水。各水源之间的水量互补包括最低一级供水站以上的某级供水站水源流量不能满足本供水站的水用户需求，且利用重力自流供水的方式仍无法满足本供水站的水用户需求时，由下级供水站通过增压供水方式逐级通过联络管路向其补充供水。增压供水方式采用增压泵供水，增压泵的扬程大于本级供水站与上一级供水站的高程。各供水站经主供水管路和配水管路与本供水区域水用户连接；主供水管路较低处设有减压阀，通过减压阀调节供水压力，防止压力过大造成管路破裂。

按上述方法构成的本发明的一种为山区用户供水的多级供水系统，如图1所示，该系统包括最低级供水站22、一组中间级供水站23和最高级供水站24；每级供水站均包括水源1和蓄水池3，水源1经输水管2与蓄水池3顶部连接；蓄水池3底部设有供水管6，供水管6经供水阀7与主供水管路8连接，主供水管路8经一组配水管9与本级的水用户10连接；如图3和图4所示，除最高级供水站24外其余各级供水站的蓄水池3一侧均设有增压泵14，增压泵14进水口与本级的蓄水池3底部连接，增压泵14出水口经多功能水泵控制阀15与上行联络管路16连接；上行联络管路16经电控阀18和液位控制阀17与蓄水池3顶部连接；如图2和图3所示，除最低级供水站22外其余各级供水站的蓄水池3底部均设有出水管19，出水管19经单向阀20与下行联络管路21连接；除最低级供水站22外其余各级供水站的蓄水池3顶部经液位控制阀17与下行联络管路21连接。

如图1所示，所述最低级供水站22、一组中间级供水站23和最高级供水站24中的一组中间级供水站23包括至少一个中间级供水站23；各级供水站之间经上行联络管路16经管道和下行联络管路21串联连接；上行联络管路16是本级供水站与上一级供水站的联络管路；下行联络管路21是本级供水站与下一级供水站的联络管路；每一级供水站的上行联络管路16经管道与上一级供水站的下行联络管路21连接；每一级供水站的下行联络管路21经管道与下一级供水站的上行联络管路16连接。主供水管路8与下行联络管路21以及上行联络管路16可合并为一根管道，蓄水池供水、出水及进水管路布置不变，即主供水管路部分可作为向用户配水的管路，同时也作为水源互相补充的输水管路，从而节约管材、降低造价。各级供水站的输水管2上均设有闸阀4；每级供水站的蓄水池3的上部均设有溢流管5。各级供水站的主供水管路8较低处均设有减压阀11。各级供水站的蓄水池3的底部均设有排空管12，每个排空管12上均设有排空阀13。

实施例

本例主要通过联络管路串联起各水源点实现联合向水用户供水，同时利用蓄水池3、上行和下行联络管路和增压泵14实现各水源之间的水量互补，水量充足时利用蓄水池3逐级向低处减压供水，实现了供水系统的节能以及安全运行。水源点可以是江河湖水、水库水、泉水、溶洞水、地下水、雪山融化水等，水质应满足生活用水要求，不满足要求者需增加净水处理装置处理。水源点水通过输水管渠2接入蓄水池3内。蓄水池3可以采用砖砌或钢筋混凝土结构，有效容积应按照水源点出流量和用水量经过计算确定，可为该水源点供水范围最高日用水量的20%-30%，水源点出水量变化较大时，可适当增大蓄水容积。蓄水池3设有溢流管，在保证水源点持续向蓄水池3补水的同时，通过溢流管5保证蓄水池3内的贮水及时置换保鲜。蓄水池3底部设有排空管12，通过排空管12对蓄水池3长期沉淀的泥沙进行冲洗排泥。蓄水池3进水主要有三个来源：就近的水源1点处自然补给；来自上级供水站联络管路16的自流补充水；来自下级供水站联络管路21的增压补充水。蓄水池3的供水共有两个方向：经过增压泵14向上级供水站增压供水；利用蓄水池3自然高程向下级供水站自流供水。增压泵14采用立式或卧式增压泵，供水流量按照用水量计算确定，同时以水源枯水期出流水量复核最大供水流量，增压泵14扬程以可供水至上一级蓄水池高程计算确定。增压泵14启停控制由上一级供水站根据该级的蓄水池水位控制，在蓄水池3水位达到启泵水位时启动增压泵14供水，达到停泵水位时即停止增压泵14。增压泵14与电控阀18联动，增压泵14启动时电控阀18关闭，增压泵14停止时电控阀18打开，防止部分增压泵14出水回流至蓄水池3内造成能量浪费。在上行联络管路和下行联络管路与蓄水池3的连接管道上均设有液位控制阀17，液位控制阀17带有液位探头，当液位探头检测到蓄水池3水位达到停泵水位时，液位控制阀17关闭，蓄水池3停止进水。当增压泵14扬程较大时，可在主供水管路8较低位置减压阀11进行压力调节。增压泵14出水管应根据其供水扬程计算安装防止水锤作用的多功能水泵控制阀15。具体实施时，就根据水用户的居住高程和各供水站的高程合理划分供水区域即划分各供水站的供水高程范围，合理分配流量及扬程，实现各水源点之间的水量调动，使整个系统运行达到最优。整个供水系统的管路可以结合实际情况采用钢管或塑料复合管等。各水源1通向蓄水池3的输水管渠2上应设置闸阀4，在蓄水池3需要检修、清洗时，可关闭闸阀4停止输水。

本发明的工作过程及原理

其工作过程如下：各水源1的出水进入本供水站的蓄水池3内贮存，当各水源1点的出水流量能够满足其各自供水范围内的用水户的需求时，由各供水站的蓄水池3通过主供水管路8重力自流供水至各用水户区域。如遇某一水源的出水量不足时，可由上级供水站通过下行联络管路向采用重力自流供水方式逐级向水源出水量不足的供水站蓄水池3内补水；当该供水站的蓄水池3水位达到停泵水位时，液位控制阀17关闭停止进水。

如遇某一水源的出水量不足时，且上一级供水站通过上行联络管路向采用重力自流供水方式向水源出水量不足的供水站蓄水池3内补水，仍满足不了水用户需求时，低级供水站通过增压方式逐级向其补水。可由最低级供水站22的增压泵14将蓄水池3内水抽至上行联络管路向中间级供水站23的蓄水池3内补水；再由中间级供水站23的增压泵14将蓄水池3内水抽至更上一级中间级供水站23的蓄水池3内补水；采用上述接力方式直至将下级供水站的水补充给出水量不足的供水站；构成联合向用水户供水状态。

供水系统中各水源点的出水优先补充自身的蓄水池3，不足部分在优先由上级供水站用重力自流方式补水，在上级供水站出水量也不足时，才由下级供水站通过增压方式补水。尽量利用重力自流供水的方式，以节约能源。