王榮曉

摘 要：城市地下給水管網(wǎng)作為重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，和城市的發(fā)展、生產(chǎn)、人們的生活密切相關(guān)，同時(shí)也是關(guān)系城市供水系統(tǒng)效益的關(guān)鍵一環(huán)。本文將分別從改造城市地下給水管網(wǎng)必須堅(jiān)持的原則、城市地下給水管網(wǎng)存在的問題以及改善城市地下給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的對策三個(gè)方面展開較為詳盡的闡述。

關(guān)鍵詞：城市；給水管網(wǎng)；改造原則；存在問題；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU998 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、改造城市地下給水管網(wǎng)必須堅(jiān)持的原則

1 堅(jiān)持“一切從實(shí)際出發(fā)”的原則。城市地下給水管網(wǎng)的改造是一件涉及眾多因素的復(fù)雜項(xiàng)目，如果工作人員不切實(shí)際的盲目設(shè)計(jì)、改造，必然給所在城市給水管網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來阻礙。所以，改造城市地下給水管網(wǎng)首先要堅(jiān)持的就是“一切從實(shí)際出發(fā)”的原則，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和目標(biāo)設(shè)定環(huán)節(jié)，工作人員一定要有全面、充分的調(diào)查、研究，切記盲目行事。在具體的項(xiàng)目改造工作中，要綜合考慮城市供水系統(tǒng)的實(shí)際需要、施工條件和財(cái)政實(shí)力等因素，對其最好有一個(gè)全面的分析和評估，在這些工作的基礎(chǔ)之上設(shè)置可行性的階段規(guī)劃目標(biāo)。另外，所有的相關(guān)工作人員都應(yīng)該明白城市供水管網(wǎng)改造是城市總體規(guī)劃藍(lán)圖的重要組成部分，在開展具體的供水管網(wǎng)改造工作時(shí)一定要與該城市具體建設(shè)和改造項(xiàng)目結(jié)合，這樣可以有效地降低因設(shè)計(jì)不合理、實(shí)用性差必須進(jìn)行設(shè)計(jì)變更或者是二次短時(shí)間改造發(fā)生的可能性。

2 堅(jiān)持“高供水質(zhì)量，節(jié)約用水”的原則?，F(xiàn)在國家一直提倡建設(shè)節(jié)約型社會，節(jié)約型社會建設(shè)工作的重要步驟之一就是實(shí)現(xiàn)淡水資源的節(jié)約，工作人員在進(jìn)行給水網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)一定要堅(jiān)持“高供水質(zhì)量，節(jié)約用水”的原則。詳細(xì)做法為在管網(wǎng)改造的幫助下逐步展開供水管網(wǎng)的優(yōu)化，與此同時(shí)，系統(tǒng)的配水能力要進(jìn)行充分地、系統(tǒng)性地提高，確保水質(zhì)的大幅度提高，減少供水過程中的水量損失，降低管網(wǎng)事故發(fā)生的可能性，確保整個(gè)城市的供水安全。在日常工作中，要重視加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)力度，培養(yǎng)全民養(yǎng)成節(jié)約用水的習(xí)慣。

3 堅(jiān)持“全面改進(jìn)，重點(diǎn)改造”的原則。城市地下給水管網(wǎng)的改造是建立在不會對供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來影響的基礎(chǔ)之上的，在系統(tǒng)實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造環(huán)節(jié)要以城市供水管網(wǎng)實(shí)際情況為基本依據(jù)，同時(shí)還要考慮城市人民的實(shí)際需求和系統(tǒng)所在城區(qū)未來的發(fā)展規(guī)劃，如果我們能夠?qū)⑦@些因素考慮全面再做出統(tǒng)籌安排，那么城市供水管網(wǎng)改造工作的全局性、戰(zhàn)略性和統(tǒng)一性都能得到確保。

除此之外，管網(wǎng)改造的層次性也是我們必須關(guān)注的重點(diǎn)問題之一，在對整個(gè)城市地下給水管網(wǎng)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，將供水漏損和供水安全影響較大的管網(wǎng)以及在可持續(xù)改造中位置重要的主干管作為改造的重點(diǎn)，并對這些項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)先施工，將“全面改進(jìn)，重點(diǎn)改造”的原則堅(jiān)持到底。

二、城市地下給水管網(wǎng)存在的問題

1 供水效益和安全性處于較低水平。城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是一座城市的反應(yīng)器，本身具有復(fù)雜性和龐大性的特點(diǎn)。在這個(gè)“反應(yīng)器”中經(jīng)過處理合格之后的水會流入管網(wǎng)，只是水在被配送的過程中并不是一成不變的，它極可能在這個(gè)過程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和生物反應(yīng)，這些反應(yīng)都會在不同程度上直接影響水質(zhì)，導(dǎo)致其質(zhì)量整體下降。同時(shí)在水被配送的過程中很有可能遭遇供水壓力過高、天氣變化、地下管道埋設(shè)比較淺等種種問題，兩者的結(jié)合極大地增加了給水管道經(jīng)常性發(fā)生爆管的可能性。簡而言之，水在被配送的過程中一旦遇到水質(zhì)下降，輸水管路安全性降低等安全性問題，社會用水需求便會受到不同程度的影響，并且增加了人們用水的危險(xiǎn)性。另外，供水電費(fèi)是自來水供水成本中比例比較大的一塊，通常情況下能夠占到整個(gè)成本的30%～40%左右。綜上所述，我們相關(guān)人員必須提高供水的安全性和供水效益。

2 供水管網(wǎng)布局錯(cuò)綜復(fù)雜，毫無合理性和科學(xué)性可言?，F(xiàn)在城市發(fā)展速度越來越快，人們對水的需求量也在逐步增加，但是我國城市的供水管網(wǎng)在規(guī)劃控制方面依舊保持之前落后的控制措施，根本沒有看到需求較之前有了什么樣的變化，有些供水管網(wǎng)布局單位雖然看到了人們需求的變化，但是在及時(shí)應(yīng)對方面還是沒有多大的改變，導(dǎo)致城市供水管網(wǎng)規(guī)劃控制較為落后。所有的工作人員都明白城市地下給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)布局是城市建設(shè)的重要組成部分，尤其是現(xiàn)在，各地的城市規(guī)模都在按照各自的速度逐步擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)中心、文化中心也在原來的基礎(chǔ)上有一定的調(diào)整，甚至一些原本欠發(fā)達(dá)的區(qū)域都被劃進(jìn)商業(yè)街的建設(shè)范圍，這些區(qū)域?qū)ι钣盟馁|(zhì)量、數(shù)量和要求都有所提升，但是我們的供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)卻因缺乏長遠(yuǎn)性，最終導(dǎo)致給水管網(wǎng)處于超負(fù)荷工作的狀態(tài)。

3 老化供水管普遍存在，漏耗現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。長期處于運(yùn)行狀態(tài)是城市供水管網(wǎng)最顯著的特點(diǎn)，尤其是在老城區(qū)管網(wǎng)老化現(xiàn)象非常明顯。這一方面是因?yàn)槔铣菂^(qū)的一些管網(wǎng)鋪設(shè)的時(shí)間比較長，管材的質(zhì)量沒有現(xiàn)在的管材質(zhì)量好有重大關(guān)系，另一方面還是由于管網(wǎng)長期超負(fù)荷的工作量引起的，并且結(jié)合管材年久失修等問題，最終造成城市供水管道爆管現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，同時(shí)還伴隨著明漏、暗漏，消耗量大等問題。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，大多數(shù)城市自來水因供水管問題引起的漏損率通常在10%～30%，現(xiàn)在漏損率的平均水平已經(jīng)高達(dá)24%，這個(gè)數(shù)字和歐洲發(fā)達(dá)國家的漏損率相比較，已經(jīng)超過7%，并且現(xiàn)在城市管網(wǎng)超負(fù)荷送水的狀態(tài)大有存在，能耗和漏耗數(shù)量都有不同程度的增加。有關(guān)部門數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)在我國每年因給水管網(wǎng)漏損和爆管造成的經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)已經(jīng)高達(dá)5億元人民幣。

三、對城市地下給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)策略

1 對城市地下給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化。水管網(wǎng)系統(tǒng)種類較多，具體能夠分為壓力流給水管網(wǎng)、重力流給水管網(wǎng)、枝狀給水管網(wǎng)、環(huán)狀給水管網(wǎng)以及單水源給水管網(wǎng)、多水源給水管網(wǎng)。前兩者是按照水源是否需要加壓來劃分的，枝狀和環(huán)狀給水管網(wǎng)主要是按照管網(wǎng)的形式劃分的，而以水源個(gè)數(shù)為具體分類標(biāo)準(zhǔn)的是單水源給水管網(wǎng)、多水源給水管網(wǎng)。以環(huán)形給水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，對其優(yōu)化最先采用的是線性規(guī)劃模型，具體是以目標(biāo)函數(shù)對其流量完成預(yù)分配，接著在計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)之上，對流量分配進(jìn)行反復(fù)地調(diào)整，最終達(dá)到較為理想的工作效率。這樣的模型對于我們突破樹狀給水管網(wǎng)到環(huán)狀給水管網(wǎng)是最有效的，但是這種模型也有自身的缺陷，不能很好地解決環(huán)狀網(wǎng)自身非線性的缺陷。隨著相關(guān)研究人員對環(huán)狀網(wǎng)研究的逐步深入，通過泵站送水的方式成功地彌補(bǔ)了環(huán)狀網(wǎng)非線性的弊端，但是這樣做的“短板”在建造費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的增加，并且這兩項(xiàng)費(fèi)用并不包含除管網(wǎng)靜態(tài)費(fèi)用和泵站動態(tài)費(fèi)用的其他費(fèi)用，并且還有其非常復(fù)雜的約束集合條件的限制，又在一定程度上增加了非線性規(guī)劃的求解難度?，F(xiàn)在越來越多的學(xué)者都開始借助簡化模型或者是限定某些約束條件，達(dá)到利用非線性規(guī)劃方式解決實(shí)際問題的目的。

2 對城市地下給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。就目前城市總體規(guī)劃的發(fā)展現(xiàn)狀而言，城市給水系統(tǒng)規(guī)劃是城市總體規(guī)劃的重要組成部分。尤其是現(xiàn)在，隨著城市給水系統(tǒng)性能的逐步完善和自身規(guī)模的增大，其已經(jīng)成為供給城市生產(chǎn)和生活用水的重要工程設(shè)施。該系統(tǒng)通常包括水泵站、水處理廠、供水管網(wǎng)、水塔以及蓄水池等設(shè)施，其最基本也是最明顯的功能就是將經(jīng)過處理廠處理過的達(dá)到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的水通過水泵站再經(jīng)給水管網(wǎng)送到千家萬戶。在對城市地下給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，必須注重對水源、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化，同時(shí)要把握好管線布置優(yōu)化方案和管線布置既定條件下管道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。在對城市地下給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，給水管網(wǎng)規(guī)劃和定線是管網(wǎng)設(shè)計(jì)的初始階段，必須在管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段進(jìn)行合理的規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)為了確保供水的安全性和可靠性，要注意將管網(wǎng)布置在整個(gè)供水區(qū)域中，力求以最短距離敷設(shè)管線。在管線布置既定條件下管道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，一定要注意對新建的給水管網(wǎng)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)睾喕?，盡全力去掉對管網(wǎng)水力計(jì)算構(gòu)不成影響的管線或者是支管。

結(jié)語

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，每年需要更改、擴(kuò)建的城市給水系統(tǒng)都有所增加，而且大城市的新建開發(fā)區(qū)和最近一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展起來的城鎮(zhèn)對給水管網(wǎng)的需求量非常大。所以，城市給水系統(tǒng)改造以及給水管道的優(yōu)化整合是非常符合我國城市現(xiàn)狀的發(fā)展措施。在設(shè)計(jì)模型不斷被優(yōu)化的基礎(chǔ)上，給水管網(wǎng)無論是在科學(xué)性上還是在效率上都有了不同程度的改善和進(jìn)步，城市人民用水的安全性和保障性也能得到一定程度的提升。

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