市政给水管网设计之我见

王红　孙茂利

【摘 要】 随着社会经济的快速发展，城市给水管网成为人们关注的重点，在我国现阶段，市政给水管网属于得要的基础设施，与城市民民的生活息息相关，有效的支撑着城市工业和经济的发展，所以需要强化市政给水管网的规划和设计，在设计时对多种因素进行全面的考虑，确保城市管网的安全性、适用性和经济性。基于此，本文就市政给水管网设计进行分析与研究。

【关键词】 市政工程；给水管网；设计

一、市政给水管网规划

虽然随着城市化水平的不断提高，城市供水公司的规模也在不断地壮大，但仍难以完全保证市民的用水需求，有些城市仍会出现停水现象。城市用水状况的巨大变化必然对市政给水设计提出更髙的新的要求，因此，也对市政给水管网规划人员提出了更高的要求。市政给水管网的规划是整个城市供水体系的决定因素。给水管网的规划工作主要包括水量的预测、水源的选择以及管道网络和水厂泵站的修建。市政给水管网规划应该以单位的经济效益为出发点，以满足市民的用水需求为根本目标，提升企业的相关技术，在已有的市政给水管网的基础上进行扩建和改造。在规划的过程中需要做好的工作有以下几个方面：

（一）市政給水管网规划人员必须遵循规划的基本原则，必须考虑到各方面需求和影响因素，还要具备一些保证市政给水管网建设质量的常识性规则。

（二）为了促进城市的可持续发展，在规划时，要进守开源与节流的相关政策方针，必须严格执行相关法律法规，要与环保、工业用水和市政排水等相互协调。

（三）规划要遵守国家已制定的政策，要遵循全面设计和分期建设的原则，要充分考虑为长远发展留下足够的空间。

（四）规划除了要正确处理水资源的开发和利用外，还要协调好城市居民用水和工业用水的关系，在这两者发生冲突时首先要保障居民用水。

二、给水管网研究的现状

给水管网的设计关系错综复杂，因此需要对设计的一些不合理地方进行取舍，科学合理的运用数学理论、给水设计要求，将给水管网的设计进行优化，抽象为便于理解和解决的数学模型，要以数学建模、水力建模为桥梁，得出设计的最优解或次优解。在当前形势下，给水管网设计的主要目标是：在达到用户用水量以及水管水压要求并且符合其他设计要求的情况下，研究设计有效期内给水管网投资额和运行管理费用之和最低的价值工程方案。

现代化城市给水管网设计原则：（1）要结合用水用户和地理分布的层次性进行优化；（2）按城市发展的当前需求和未来计划，既远近期需求来设计统筹安排；（3）要将优化整改的重点突显；（4）优先优化残旧老化、漏损严重的管网。

目前，确定性优化方法和现代的随机性优化方法是当前较为广为人知的两种给水管网优化设计算法。具体如图1所示。现代技术条件下，现代的随机性优化方法是以后技术优化的发展趋势，因此备受关注。当前给水管网在经验及数理方面，已经逐步建立了数学模型、水力模型，设计已有一定改进。同时也开始步入“科学设计和合理管理”的阶段。国内大型给水管网，多以环状为主，目前出现的主要问题有，管网的布置分布层次不适当；水质越来越差；管线连接繁杂混乱；管网泄漏、破损情况严重；事故维修时停水面积大、时间久；管网复杂运行调度不灵活；管网数学模型与实测统计有很大的出入等。除此之外，随着城市化建设的发展，给水管网设计落后的问题愈加严重。也由此看出，给水管网优化管理问题亟待解决。

三、市政给水管网的重要性

城市给水管网承担着为城市输送生活和生产用水的重要任务，随着我国城市化进程的不断加快和水质新标准的实施，对城市给水管网建设的要求也在逐步提高。如果在给水管网的布设过程当中，不能进行科学及合理的布局规划，选择经济耐用的管材，便会增大给水管网的运行维护费用、提高供水成本、增大管理的难度，同时还可能发生供水水质受到污染的情况，给城市居民的生命健康带来威胁。因此，只有根据城市的地形以及居民的用水需要，合理的安排城市给水管网的布局，并加大对城市给水管网运行维护的力度，才能有效地保证城市居民的用水质量，维护城市的正常稳定运行。

（一）给水管网可靠运行，是城市供水系统安全运行的重要保证

管网爆漏与管网的材质、使用年限和安装质量有很大关系。灰口铸铁管因接口呈刚性，易发生接口处承接头脱落或爆裂；镀锌钢管使用较长时间后，是因受环境腐蚀而穿孔或爆裂；U-PVC管和玻璃钢管主要材质老化或地质条件变化而管道爆裂；PPR和PE管因安装质量或零件质量不过关，热熔处容易漏水。修漏数据表明，绝大多数管网维修是因这些因数造成的。

阀门和阀井的设计、建设和维护，对整个管网可靠运行同样重要。因部分阀门设计不合理，安装不规范，管理维护不到位，不能正常启闭等原因，往往只是为了维修一个小的漏点而关停较大供水区域，严重影响管网甚至整个供水系统的安全运行。

（二）给水管网可靠运行，是水质安全的重要保证

2012年7月1日，在全国范围内将全面施行GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。新标准将水质检验项目由35项增加到106项，对水质检验指标要求更高。微生物指标由2项增至6项，修订了总大肠菌群指标，浊度指标限值由3NTU提高到1NTU。微生物、浊度等指标与管网的质量有着直接的关系，对管网的设计、材质、安装质量等提出了更高的要求。只有改造陈旧给水管网，合理选用经济安全的管网材质，提高整个给水管网的安装和运行质量，减小管网对水质的二次污染，才能提高供水水质的综合合格率，保证水质安全。

（三）给水管网可靠运行，是提高供水效益的保证

城市给水管网的可靠运行，是减少管网爆漏和维修次数的关键因数。2002-2006年，公司大量使用PPR、PVC和玻璃钢材质的管道，受安装条件、安装质量的因数影响，2005-2006年出现大面积集中爆漏，年度管网漏损率达31%以上，部分月度漏损甚至达到40%以上。水厂送出水量大量漏失，不但造成供水成本和维修成本升高，而且造成水资源严重浪费。

四、市政给水管网设计

（一）给水管道设计。市政给水管道是市政给水管网设计中十分关键的一环，通过对给水管位置、管線走向的设计，不仅可以确保给水管网施工的顺利性，而且还会对工程造价带来较大的影响。而在进行市政给水管道设计时，需要对多种因素进行综合考虑，需要设计人员亲自到现场进行调查，做好技术和经济上的论证，从而确保给水管线的合理性、安全性和适用性。在进行给水管道设计时，还需要对城市环境和路面结构进行充分的考虑，尽管确保管道施工时不会对周围环境带来较大的影响和破坏。市政给水管道由于其需要敷设在地下，这样在设计时就需要对地下原有的排污管线和其他管线进行掌握，尽管避免管线交叉的情况发生，以减少施工过程中可能对管线所带来的破坏性。在对管道进行设计时，其走向尽管沿有现有道路进行设计，而尽量缩短路程，对无法避免的障碍物，需要在穿越时选择最短的路线，这样不仅可以有效的降低管网质量隐患的存在，而且也可以节约工程成本。另外为了确保管线日常维修的方便，尽量避免管线从建筑物下方穿越的情况发生。

（二）给水管材选用。主要包括管径的确定和管道材料的选用，市政给水管道的管径应根据给水总体规和专项规划图确定，并适当考虑现在用水情况及今后的发展情况来综合确定。市政给水管道直径设计首先应通过计算确定，在进行给水流量计算时必须考虑日和时变化系数，并根据这两者计算结果缺一个适中的管径。在进行长距离给水管线设计时，不仅要考虑用户水压和结合工程造价，还应进行综合分析来确定管径的大小。新型管材随着科学技术不断发展而层出不穷，但主要可分为金属管和非金属管两类。目前应用较多的有钢管和球墨铸铁管金属管材。而市政给水管道设计可以因地制宜地采用不同类型的材质，应充分考虑供水管道所处的地质情况，充分发挥各种管材安全可靠和满足使用要求。

（三）市政给水管的接口。市政给水管的接口设计也属于市政给水管网设计的一个重要项目，市政给水管的接口主要包括刚性接口和柔性接口，还可以采用外侧填料对接口进行处理。承插铸铁管的主要采取刚性接口的形式，该接口主要由嵌缝料和密封料组成。往插口缝隙中填缝料才属于刚性接口，现在基本都使用粘合力强的石棉水泥，刚性接口可按方位分为内侧和外侧填料，为保证管口严密将填料放置于管口缝隙的里侧，并起扩圆作用和防止外侧填料漏入管内。由于刚性接口抗弯性能较差且在受外力容易产生裂缝，甚至会造成向外漏水的情况发生，为减少漏水事故的发生可采用柔性接口方式。我们常用的柔性接口大多为楔形橡胶圈，当管道的内壁为橡胶圈接口可做成坡形，可在管道口内嵌入楔形橡胶圈来起密封作用。工程实践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。虽然橡胶圈接口随着铸铁管管材种类而不同，但都必须满足铸铁管的承插口与橡胶圈配套。

（四）市政给水管网抗震性设计。地震对市政给水管网可能造成的影响非常大，震后因市政给水管网受到不同程度的破坏而无生活用水，震区污水得不到及时和安全排放，市政给水管网维修不及时就会产生后果的次生灾害。所以对市政给水管网抗震性的设计至关重要。市政给水管网设计相关的规范中明确规定，位于地震区的城市的水源不宜少于两个，还规划在城市的不同方位进行布局。还应将市政给水管网应设计成环状。进行选址时应尽量避开地震断段，应在设计在地质构造和岩坡相对稳定地带。

五、结束语

城市居民用水和工业生产用水都离不开市政给水管网，它是城市的基础设施。因此，在进行市政给水管网设计时要综合考虑各种因素，从开始的规划，到中间阶段管道的铺设等都要结合地理位置、气候、抗震性及技术可操作性等特点进行设计。城市的经济发展和居民生活水平的提高都需要市政给水管网的支撑，所以，一定要保证设计出合理完善的市政给水管网。

参考文献：

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