1.4.4.1 分区给水的概念、范围和意义
分区给水是根据城市地形特点将整个给水系统分成若干个区，每个区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联系，以保证供水可靠性和运行调度灵活性。分区给水的目的，从技术上是使管网的水压不超过管道可以承受的压力，以免损坏管道和附件，并可减少管网漏水量；从经济上可以降低供水动力费用。分区给水系统的适用范围：
（1）供水区域很大。城镇地形比较平坦，由于供水区域很大，如采用统一给水系统，供水管网的水量和水压需满足最不利的控制点所需的水量和水压，将会导致部分非控制点（特别是离泵站较近处）的管网水压偏高，一方面容易损害管道和附件，另一方面造成管网中有富裕能量，使运行费用增加。这时可以进行经济技术比较，综合考虑适当采用分区供水的方式，减轻管道和附件所承受的压力和降低管网中的富裕能力，达到节能的效果。
（2）地形高差显著。城镇地形高差显著或者局部地形较高，可以考虑采用分区供水的方式，这时又称为分压供水系统。高压、低压供水区域可分别在同一泵站内设置不同扬程的水泵，分别向高压、低压区的用户供水。
（3）远离水厂的供水区域。有的城镇自来水厂与用水区域的距离较远，可设置加压泵站，采用分区供水。
在给水区域很大、地形高差显著或远离水厂的供水区域，分区给水具有重要的工程价值。一般来说，地形、城镇布局是决定分区位置的主要因素。分区有多种方案，确定分区方案时要结合地形，从供水系统的可靠性、工程造价、运行能耗等方面综合考虑，合理确定分区的数量和位置以及分区方式。在分区数量一定的情况下，分区位置对管网、泵站等总体造价影响不大，但对水泵运行能耗有较大的影响。分区给水不仅仅可以从技术上降低管网水压，保护管道和附件，而且从经济上降低管网中的富裕能量，使运行费用减少。分区给水的意义可以从以下几方面进行理解：
（1）降低给水系统的维修维护、运行费用等，提高供水的经济性和可靠性。采用分区给水后管网中水压会降低，减少泵站的能耗，降低城市给水管网爆管的可能性，特别是在给水管网使用时间较长的老城区，提高城市供水的可靠性，降低给水系统的维修费用。
（2）提高给水管网系统的管理。实行分区供水，有利于控制该供水区域内的水压符合用户要求，可以及时调整水泵的运行方式。同时，城市供水管网的漏损水量较大，1999年我国城市供水企业平均漏损率为15.14%，由此可见，降低管网漏损率对提高供水效益具有重要作用。根据各个供水分区的供水特点，确立分区计量区域，调查分析管网的漏损水量，有效控制管网的漏损水量。
（3）有利于城市给水系统运行决策。城市实施分区供水，各区的用水量比较容易计算和计量，可以根据各个供水分区的需要，可以比较准确地实施供水的调度方案，降低富裕的水量和水压。
1.4.4.2 分区给水的形式
将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的几率和泵站能量的浪费。管网分区的类型有两种情况：
（1）城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区，如图1.4.8所示。城镇被河流分隔，两岸工业和居民用水分别供给，自成给水系统，随着城镇发展，再考虑将管网相互沟通，成为多水源给水系统。
（2）地形高差较大或远离水厂的城镇而分区，这种情况又分为串联分区、并联分区和混合分区3种方式。采用串联分区，设泵站加压（或减压措施）从某一区取水，向另一区供水；采用并联分区，不同压力要求的区域有不同泵站（或泵站中不同水泵）供水；大型管网系统可能既有串联分区又有并联分区，以便更加节约能量。并联分区的优点是各区用水分别供给，比较安全可靠；各区水泵集中在一个泵站内、管理方便。缺点是增加了输水管长度和造价；高区的水泵扬程高，需用耐高压的输水管。串联分区的优点是输水管长度较短，可用扬程较低的水泵和低压管；缺点是不够安全可靠，低区事故影响高区供水，增加泵站的造价和管理费用。图1.4.9所示为并联分区给水管网系统，图1.4.10所示为串联分区给水管网系统。
图1.4.8 分区给水管网系统
图1.4.9 并联分区给水管网系统
a—高区；b—低区；1—净水厂；2—水塔
图1.4.10 串联分区给水管网系统
a—高区；b—低区；1—净水厂；2—水塔；3—加压泵站
1.4.4.3 分区给水设计
串联或并联分区所节约的能量相近，分区数越多，能量节约越多，但最多只能节约1/2的能量。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并不相同，选用时应进行技术经济比较后综合考虑确定。分区给水设计时，城市地形是决定分区形式的重要影响因素，水厂位置往往也影响到分区形式。因此，分区给水形式的选用主要考虑城市地形和水厂位置，进行技术经济比较确定。
1.城市地形影响
当城市狭长时，采用并联分区较宜，因增加的输水管长度不多，可是高、低两区的泵站可以集中管理，如图1.4.11（a）所示。与此相反，城市垂直于等高线方向延伸时，采用串联分区更为适宜，如图1.4.11（b）所示。(www.xing528.com)
图1.4.11 城市延伸方向与分区形式选择
1—水厂；2—水塔或高地水池；3—加压泵站
2.水厂位置影响
水厂位置常常也影响分区形式的选择，水厂靠近高区时，宜采用并联分区较宜，如图1.4.12（a）所示。水厂远离高区时，采用串联分区更为适宜，以免到高区的输水管过长，增加造价，如图1.4.12（b）所示。
图1.4.12 水厂位置与分区形式选择
1—水厂；2—水塔或高地水池；3—加压泵站
复习思考题
1.取地表水源时，取水构筑物、水处理构筑物、一级泵站、二级泵站和配水管网按什么流量设计？
2.管网中有、无水塔及水塔位置的变更，对二级泵站的工作情况和设计流量有何影响？
3.无水塔管网系统，二级泵站怎样适应用户用水量的变化？举例说明。
4.清水池和水塔的作用分别是什么？有效容积的组成包括哪些？什么情况下设置水塔和清水池？
5.常见的流量调节设施有哪些？适用范围？
6.水塔和清水池在给水工程设计时有哪些要求？
7.在村镇给水系统中如何选用流量调节设施？
8.怎样确定清水池和水塔的调节容积？
9.如何理解水塔和清水池的调节容积是可以相互转移的？
10.什么是控制点？有什么特征？每一管网系统各种工况的控制点是否是同一地点？举例说明。
11.什么是分区给水系统？设置分区给水系统有什么意义？在给水系统设计时如何选用？
12.有水塔和无水塔的管网，二级泵站的设计流量有何差别？
13.管网应按那种供水条件进行设计计算？设计计算完毕后还应按哪些供水条件进行校核计算？
14.有水塔和无水塔的管网，二级泵站的设计扬程有何差别？
15.某城市最高日用水量为40万m3/d，用水量变化曲线参照图1.4.1，求最高日最高时、平均时、一级和二级泵站的设计流量（m3/s）。
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