市政给排水设计中输水方式的选择与管网分区方案探讨

文/韩贵贤 广东东莞 523000

市政给排水设计中输水方式的选择与管网分区方案探讨

文/韩贵贤 广东东莞 523000

市政给排水处理控制中，输水方式、管网分区属于重点环节。为了提高城市供水的合理性、科学性、可行性，需要充分加强给水设计的有效处理。本文对市政给水的输水方式、管网分区进行了详细分析，旨在实现科学布局、合理设计、成本降低、资源有效利用的新局面。

输水方式；管网分区；市政给排水；资源利用；成本费用

城市化进展加速，对应城市用水需求量不断增加，为了保证城市供水的科学性、合理性，避免供水不足引起的负面效应，需要充分加强供水管网、输水方式的科学选取，借助现代科技水平提高给排水设计的合理性。进而实现降低能源不必要损耗、提高供水效率的目的，促进社会经济效益、工程项目建设的长期稳定发展。

1、给水技术分析

1.1 增压设备设施

城市供水处理中，部分地区存在供水不足的状况，后期实践调研结果表明，供水不足的主要原因在于水厂发展滞后于居民建筑、公共设备设施的发展。现阶段，常用的增压手段为三大类：水泵、气压给水、变频调速。三种给水设备仍处于不断发展完善状态。

1.2 储水装置

储水一般借助水箱实现，材料、加工方面需要不断优化改革。材质包括：镀锌、搪瓷、涂塑水箱等，水箱的材质主要从长期储水的防腐控制角度出发，避免水箱、水接触，内表面被腐蚀、进而污染供水状况的发生。

2、输水方式的选取

2.1 输水方式的分类

输水方式一般不是单一模式类型，一般在设计处理中需要采取集中模式进行处理，分类包括：重力流输水、压力流输水、二者结合输水几大类。

重力流输水处理中是借助重力、水位差实现的供水操作。该方法在水厂水池比水源低的状况下较为常用，需要二者水位差大于管线阻力降和压头损失之和，当然水厂建立初期也和结合当地地理条件进行设计，实现重力流输水控制的应用。工程实践中，若当地没有重力作用，也可采取压力输水方法仅操作，如水源水位较水池偏低的状况下，便可借助压力输水实现操作，为了保证压力足够一般在中途进行加压泵、一级加泵站的设立。压力输水操作中需要对管材承压力、地形条件、位差和阻力将等进行综合分析，可借助伯努利方程进行理论计算分析。对于地形条件复杂的状况，需要根据项目特点具体分析，可采取重力、压力流输水相结合法方法进行输水操作。

2.2 输水方式的选择

为了保证输水方式的科学选取，需要结合三要素充分探讨：供水水源、距离、流量。其中供水距离我们用 I来表示，流量我们用Q来表示，同时在确定输水方式时，还要充分考虑水源水位和水厂水池，其中水源水位可以用 Z1表示，水厂水池水位用 Z2表示，进而选择科学、合理的输水方式。

当 Z1＜Z2，用重力输水方式，无法实现水源输水，应通过合理设置加压水泵来完成输水，最重要的要合理确定水泵的扬程，其计算方式如下：

在上述式子中，HP表示加压泵站水泵扬程；h表示输水过程中水头损失。

当 Z1＜Z2，按照相关要求，可以采用重力输水方式来完成水源输水，这就需要明确重力输水管水力坡度和平均地形坡度，其中用if表示重力输水管水力坡度，用i0表示平均地形坡度，两者关系如下：if≤i0，其中，i0=（Z1-Z2）/I （2）

为了达到重力输水要求，需要设置一定的水力坡度，但是这样就会加大管径以及管线长度，进而提高建造费用，如果有：F1＞F2+F3+F4（3）

在上式子中，F1为重力输水管的建造费用；F2为压力输水管的建造费用；F3为泵站建造费用；F4为管理运行费用。这时仍采用加压输水。如果:F1＜F2+F3+F4（4）

采取重力输水法，需要对管径进行合理选取，管径需要满足最大流量运输，同时水利坡度需要低于地形坡度。一般情况下，地形不平缓、山区条件下的环境可借助重力输水实现操作，原因在于山区地势地形变化影响，借助地理优势可缩短管线的实际长度，从而借助减压阀等辅助设备实现科学安装的目的，一般需要对减压阀的位置进行合理安装，避免阻力过大增加能量耗损。

3、管网分区的分析

3.1 区域系统阶层的选择

分区系统中第一阶层需要实现配水科学化；第二、第三阶层是完成空压、改压操作，提高水质的功效。为此，市政给水管网的设计处理需要综合规模、成本费用等进行分阶段处理控制。

3.2 区域规模分析

管网设计需要满足用户水压均衡性要求，避免供水事故的发生，实现节能控制目标，为此需要尽量采取低压供水的方法进行操作。供水区域内，水压值需要在一定范围内。工程经验表明，针对地形标高进行压头损失的计算，再从人口密度、用水量、进水位置等进行考虑，保证管道流量满足实际要求。

3.3 位置和区域边界

管网设计操作中，需要对进水点数、水压、流量合理规划，原则是保证安全性、可靠性操作。一般进水点树木需要在满足用水需求的前提下，尽量维持最小值。管网进水管的压力采取单点设置未成本低、费用少的模式，若设计区域属于事故多发地区，则需要对进水点进行数量规划，避免用水事故的发生为首要原则。一般针对区域范围不大的地区，进水点数目为两个最好，可兼顾事故、用水量之间的匹配性。对于区域边界的分析，需要综合各个要素的集成作用结果，如地形、高度差、水源点、参数设置等，合理分析各个要素后方可确立管网区域边界。

3.4 区域方案的优化

借助科学论证、模拟仿真实现处理，便于管网规划的合理设计从中。现阶段，管网系统逐渐呈现为非线性趋势，建模难度高，传统闭环自动控制体系无法实现精确仿真操作，本文借助遗传算法实现优化处理，对复杂度高、综合性强的管网尤为适用。遗传算法在城市管线的优化设计中已经发展为独立学科，相应模糊控制理论辅助效果得到多数研究学者的认可，其实际应用前景较为广阔。

结语：

提高市政管网发展的合理性，是提高当地经济发展的基础途径，加强技术研究、经济分析多方面要素的融合，保证设计方案的最优化，进而实现管网费用最低、性能最高的目标。

［1］徐月，冷栢双．市政工程给排水输水方式的选择及管网分区［J］．科技创新与应用．2014(07):119．

［2］单琦．市政给排水设计中输水方式的选择及管网分区［J］．科技创新与应用．2015(13):143．

［3］张健．市政给排水设计中输水方式的选择及管网分区方案的确定［J］．中国新技术新产品．2015(10):124．

韩贵贤（身份证号码：5102281972XXXX53 02）。