王紅　孫茂利

【摘 要】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市給水管網(wǎng)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，在我國(guó)現(xiàn)階段，市政給水管網(wǎng)屬于得要的基礎(chǔ)設(shè)施，與城市民民的生活息息相關(guān)，有效的支撐著城市工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，所以需要強(qiáng)化市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)多種因素進(jìn)行全面的考慮，確保城市管網(wǎng)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。基于此，本文就市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與研究。

【關(guān)鍵詞】 市政工程；給水管網(wǎng)；設(shè)計(jì)

一、市政給水管網(wǎng)規(guī)劃

雖然隨著城市化水平的不斷提高，城市供水公司的規(guī)模也在不斷地壯大，但仍難以完全保證市民的用水需求，有些城市仍會(huì)出現(xiàn)停水現(xiàn)象。城市用水狀況的巨大變化必然對(duì)市政給水設(shè)計(jì)提出更髙的新的要求，因此，也對(duì)市政給水管網(wǎng)規(guī)劃人員提出了更高的要求。市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃是整個(gè)城市供水體系的決定因素。給水管網(wǎng)的規(guī)劃工作主要包括水量的預(yù)測(cè)、水源的選擇以及管道網(wǎng)絡(luò)和水廠泵站的修建。市政給水管網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)該以單位的經(jīng)濟(jì)效益為出發(fā)點(diǎn)，以滿足市民的用水需求為根本目標(biāo)，提升企業(yè)的相關(guān)技術(shù)，在已有的市政給水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建和改造。在規(guī)劃的過程中需要做好的工作有以下幾個(gè)方面：

（一）市政給水管網(wǎng)規(guī)劃人員必須遵循規(guī)劃的基本原則，必須考慮到各方面需求和影響因素，還要具備一些保證市政給水管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量的常識(shí)性規(guī)則。

（二）為了促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，在規(guī)劃時(shí)，要進(jìn)守開源與節(jié)流的相關(guān)政策方針，必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)，要與環(huán)保、工業(yè)用水和市政排水等相互協(xié)調(diào)。

（三）規(guī)劃要遵守國(guó)家已制定的政策，要遵循全面設(shè)計(jì)和分期建設(shè)的原則，要充分考慮為長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展留下足夠的空間。

（四）規(guī)劃除了要正確處理水資源的開發(fā)和利用外，還要協(xié)調(diào)好城市居民用水和工業(yè)用水的關(guān)系，在這兩者發(fā)生沖突時(shí)首先要保障居民用水。

二、給水管網(wǎng)研究的現(xiàn)狀

給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，因此需要對(duì)設(shè)計(jì)的一些不合理地方進(jìn)行取舍，科學(xué)合理的運(yùn)用數(shù)學(xué)理論、給水設(shè)計(jì)要求，將給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，抽象為便于理解和解決的數(shù)學(xué)模型，要以數(shù)學(xué)建模、水力建模為橋梁，得出設(shè)計(jì)的最優(yōu)解或次優(yōu)解。在當(dāng)前形勢(shì)下，給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是：在達(dá)到用戶用水量以及水管水壓要求并且符合其他設(shè)計(jì)要求的情況下，研究設(shè)計(jì)有效期內(nèi)給水管網(wǎng)投資額和運(yùn)行管理費(fèi)用之和最低的價(jià)值工程方案。

現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則：（1）要結(jié)合用水用戶和地理分布的層次性進(jìn)行優(yōu)化；（2）按城市發(fā)展的當(dāng)前需求和未來計(jì)劃，既遠(yuǎn)近期需求來設(shè)計(jì)統(tǒng)籌安排；（3）要將優(yōu)化整改的重點(diǎn)突顯；（4）優(yōu)先優(yōu)化殘舊老化、漏損嚴(yán)重的管網(wǎng)。

目前，確定性優(yōu)化方法和現(xiàn)代的隨機(jī)性優(yōu)化方法是當(dāng)前較為廣為人知的兩種給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。具體如圖1所示?，F(xiàn)代技術(shù)條件下，現(xiàn)代的隨機(jī)性優(yōu)化方法是以后技術(shù)優(yōu)化的發(fā)展趨勢(shì)，因此備受關(guān)注。當(dāng)前給水管網(wǎng)在經(jīng)驗(yàn)及數(shù)理方面，已經(jīng)逐步建立了數(shù)學(xué)模型、水力模型，設(shè)計(jì)已有一定改進(jìn)。同時(shí)也開始步入“科學(xué)設(shè)計(jì)和合理管理”的階段。國(guó)內(nèi)大型給水管網(wǎng)，多以環(huán)狀為主，目前出現(xiàn)的主要問題有，管網(wǎng)的布置分布層次不適當(dāng)；水質(zhì)越來越差；管線連接繁雜混亂；管網(wǎng)泄漏、破損情況嚴(yán)重；事故維修時(shí)停水面積大、時(shí)間久；管網(wǎng)復(fù)雜運(yùn)行調(diào)度不靈活；管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型與實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)有很大的出入等。除此之外，隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)落后的問題愈加嚴(yán)重。也由此看出，給水管網(wǎng)優(yōu)化管理問題亟待解決。

三、市政給水管網(wǎng)的重要性

城市給水管網(wǎng)承擔(dān)著為城市輸送生活和生產(chǎn)用水的重要任務(wù)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快和水質(zhì)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)城市給水管網(wǎng)建設(shè)的要求也在逐步提高。如果在給水管網(wǎng)的布設(shè)過程當(dāng)中，不能進(jìn)行科學(xué)及合理的布局規(guī)劃，選擇經(jīng)濟(jì)耐用的管材，便會(huì)增大給水管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、提高供水成本、增大管理的難度，同時(shí)還可能發(fā)生供水水質(zhì)受到污染的情況，給城市居民的生命健康帶來威脅。因此，只有根據(jù)城市的地形以及居民的用水需要，合理的安排城市給水管網(wǎng)的布局，并加大對(duì)城市給水管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的力度，才能有效地保證城市居民的用水質(zhì)量，維護(hù)城市的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（一）給水管網(wǎng)可靠運(yùn)行，是城市供水系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證

管網(wǎng)爆漏與管網(wǎng)的材質(zhì)、使用年限和安裝質(zhì)量有很大關(guān)系?；铱阼T鐵管因接口呈剛性，易發(fā)生接口處承接頭脫落或爆裂；鍍鋅鋼管使用較長(zhǎng)時(shí)間后，是因受環(huán)境腐蝕而穿孔或爆裂；U-PVC管和玻璃鋼管主要材質(zhì)老化或地質(zhì)條件變化而管道爆裂；PPR和PE管因安裝質(zhì)量或零件質(zhì)量不過關(guān)，熱熔處容易漏水。修漏數(shù)據(jù)表明，絕大多數(shù)管網(wǎng)維修是因這些因數(shù)造成的。

閥門和閥井的設(shè)計(jì)、建設(shè)和維護(hù)，對(duì)整個(gè)管網(wǎng)可靠運(yùn)行同樣重要。因部分閥門設(shè)計(jì)不合理，安裝不規(guī)范，管理維護(hù)不到位，不能正常啟閉等原因，往往只是為了維修一個(gè)小的漏點(diǎn)而關(guān)停較大供水區(qū)域，嚴(yán)重影響管網(wǎng)甚至整個(gè)供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（二）給水管網(wǎng)可靠運(yùn)行，是水質(zhì)安全的重要保證

2012年7月1日，在全國(guó)范圍內(nèi)將全面施行GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。新標(biāo)準(zhǔn)將水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目由35項(xiàng)增加到106項(xiàng)，對(duì)水質(zhì)檢驗(yàn)指標(biāo)要求更高。微生物指標(biāo)由2項(xiàng)增至6項(xiàng)，修訂了總大腸菌群指標(biāo)，濁度指標(biāo)限值由3NTU提高到1NTU。微生物、濁度等指標(biāo)與管網(wǎng)的質(zhì)量有著直接的關(guān)系，對(duì)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、安裝質(zhì)量等提出了更高的要求。只有改造陳舊給水管網(wǎng)，合理選用經(jīng)濟(jì)安全的管網(wǎng)材質(zhì)，提高整個(gè)給水管網(wǎng)的安裝和運(yùn)行質(zhì)量，減小管網(wǎng)對(duì)水質(zhì)的二次污染，才能提高供水水質(zhì)的綜合合格率，保證水質(zhì)安全。

（三）給水管網(wǎng)可靠運(yùn)行，是提高供水效益的保證

城市給水管網(wǎng)的可靠運(yùn)行，是減少管網(wǎng)爆漏和維修次數(shù)的關(guān)鍵因數(shù)。2002-2006年，公司大量使用PPR、PVC和玻璃鋼材質(zhì)的管道，受安裝條件、安裝質(zhì)量的因數(shù)影響，2005-2006年出現(xiàn)大面積集中爆漏，年度管網(wǎng)漏損率達(dá)31%以上，部分月度漏損甚至達(dá)到40%以上。水廠送出水量大量漏失，不但造成供水成本和維修成本升高，而且造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

四、市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

（一）給水管道設(shè)計(jì)。市政給水管道是市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的一環(huán)，通過對(duì)給水管位置、管線走向的設(shè)計(jì)，不僅可以確保給水管網(wǎng)施工的順利性，而且還會(huì)對(duì)工程造價(jià)帶來較大的影響。而在進(jìn)行市政給水管道設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)多種因素進(jìn)行綜合考慮，需要設(shè)計(jì)人員親自到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，做好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的論證，從而確保給水管線的合理性、安全性和適用性。在進(jìn)行給水管道設(shè)計(jì)時(shí)，還需要對(duì)城市環(huán)境和路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的考慮，盡管確保管道施工時(shí)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來較大的影響和破壞。市政給水管道由于其需要敷設(shè)在地下，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)地下原有的排污管線和其他管線進(jìn)行掌握，盡管避免管線交叉的情況發(fā)生，以減少施工過程中可能對(duì)管線所帶來的破壞性。在對(duì)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其走向盡管沿有現(xiàn)有道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，而盡量縮短路程，對(duì)無法避免的障礙物，需要在穿越時(shí)選擇最短的路線，這樣不僅可以有效的降低管網(wǎng)質(zhì)量隱患的存在，而且也可以節(jié)約工程成本。另外為了確保管線日常維修的方便，盡量避免管線從建筑物下方穿越的情況發(fā)生。

（二）給水管材選用。主要包括管徑的確定和管道材料的選用，市政給水管道的管徑應(yīng)根據(jù)給水總體規(guī)和專項(xiàng)規(guī)劃圖確定，并適當(dāng)考慮現(xiàn)在用水情況及今后的發(fā)展情況來綜合確定。市政給水管道直徑設(shè)計(jì)首先應(yīng)通過計(jì)算確定，在進(jìn)行給水流量計(jì)算時(shí)必須考慮日和時(shí)變化系數(shù)，并根據(jù)這兩者計(jì)算結(jié)果缺一個(gè)適中的管徑。在進(jìn)行長(zhǎng)距離給水管線設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮用戶水壓和結(jié)合工程造價(jià)，還應(yīng)進(jìn)行綜合分析來確定管徑的大小。新型管材隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展而層出不窮，但主要可分為金屬管和非金屬管兩類。目前應(yīng)用較多的有鋼管和球墨鑄鐵管金屬管材。而市政給水管道設(shè)計(jì)可以因地制宜地采用不同類型的材質(zhì)，應(yīng)充分考慮供水管道所處的地質(zhì)情況，充分發(fā)揮各種管材安全可靠和滿足使用要求。

（三）市政給水管的接口。市政給水管的接口設(shè)計(jì)也屬于市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要項(xiàng)目，市政給水管的接口主要包括剛性接口和柔性接口，還可以采用外側(cè)填料對(duì)接口進(jìn)行處理。承插鑄鐵管的主要采取剛性接口的形式，該接口主要由嵌縫料和密封料組成。往插口縫隙中填縫料才屬于剛性接口，現(xiàn)在基本都使用粘合力強(qiáng)的石棉水泥，剛性接口可按方位分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)填料，為保證管口嚴(yán)密將填料放置于管口縫隙的里側(cè)，并起擴(kuò)圓作用和防止外側(cè)填料漏入管內(nèi)。由于剛性接口抗彎性能較差且在受外力容易產(chǎn)生裂縫，甚至?xí)斐上蛲饴┧那闆r發(fā)生，為減少漏水事故的發(fā)生可采用柔性接口方式。我們常用的柔性接口大多為楔形橡膠圈，當(dāng)管道的內(nèi)壁為橡膠圈接口可做成坡形，可在管道口內(nèi)嵌入楔形橡膠圈來起密封作用。工程實(shí)踐表明柔性接口抗震性能很好，而且可以大大提高施工的速度。雖然橡膠圈接口隨著鑄鐵管管材種類而不同，但都必須滿足鑄鐵管的承插口與橡膠圈配套。

（四）市政給水管網(wǎng)抗震性設(shè)計(jì)。地震對(duì)市政給水管網(wǎng)可能造成的影響非常大，震后因市政給水管網(wǎng)受到不同程度的破壞而無生活用水，震區(qū)污水得不到及時(shí)和安全排放，市政給水管網(wǎng)維修不及時(shí)就會(huì)產(chǎn)生后果的次生災(zāi)害。所以對(duì)市政給水管網(wǎng)抗震性的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范中明確規(guī)定，位于地震區(qū)的城市的水源不宜少于兩個(gè)，還規(guī)劃在城市的不同方位進(jìn)行布局。還應(yīng)將市政給水管網(wǎng)應(yīng)設(shè)計(jì)成環(huán)狀。進(jìn)行選址時(shí)應(yīng)盡量避開地震斷段，應(yīng)在設(shè)計(jì)在地質(zhì)構(gòu)造和巖坡相對(duì)穩(wěn)定地帶。

五、結(jié)束語(yǔ)

城市居民用水和工業(yè)生產(chǎn)用水都離不開市政給水管網(wǎng)，它是城市的基礎(chǔ)設(shè)施。因此，在進(jìn)行市政給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各種因素，從開始的規(guī)劃，到中間階段管道的鋪設(shè)等都要結(jié)合地理位置、氣候、抗震性及技術(shù)可操作性等特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平的提高都需要市政給水管網(wǎng)的支撐，所以，一定要保證設(shè)計(jì)出合理完善的市政給水管網(wǎng)。

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