市政给排水设计中输水方式的选择及管网分区研究

张旭

摘    要：在市政给排水设计中，合理选用输水方式和管网分区模式能够增强给排水系统建设效果。基于此，本文从地形、距离、实际需求、经济条件这几个方面介绍了输水方式的选择方法，并阐述了输水管网的区域计量分区、压力分区、管理分区、综合性分区，希望能够为市政给排水设施的建设发展提供助力。

关键词：市政排水;输水管网;管网分区

1  引言

市政给排水输水管网是为了满足居民生活、生产用水需求而建设的供水设施，发挥着保障群众生活质量、促进城市发展的重要作用，因此，为了持续推进市政设施的优化和完善，工作者需要通过做好输水方式的选择以及管网分区，来保障市政输水体系设计的合理性和科学性，增强给排水设施的整体使用性能。

2  市政给排水设计中输水方式的选择

2.1  根据地形选择输水方式

就目前来看，市政给排水设计中的输水方式主要分为三种，即重力输水、压力输水以及混合输水，工作者需要根据供水区域的实际地形，来选择相应的输水方式，保障区域内输水管网的通畅。其中重力输水方式通常仅适用于水源与用户之间地势高差较大的情况。压力输水方式则主要适用于水源与用户所在区域之间的高差不足以推动水体自流输入，或水源区域的地势比用户区域地势低的情况。混合输水方式一般用于用户与水源之间地形变化较大的情况，在实际构造上也比较复杂。

2.2  根据距离选择输水方式

根据距离选择输水方式这一设计思路，主要应用在长距离的输水方式选择中。在长距离的输水中，由于我国水源空间分布不均匀，加之长距离输水管网经常会遇到地形复杂的区域，因此，现阶段，设计者通常会采用混合输水方式，来进行长距离输水。但在此过程中，输水管中的水体经常会因为流速的剧烈变化而出现水锤现象造成管网损坏。为此，设计者需要将水锤防护纳入到输水方式选择中的重点考虑因素，而常规条件下，重力、压力两种输水方式都容易发生水锤问题，影响管网运行的安全性，因此，设计者需要在上述两种基础方式上进行适当的改造，构建出能够适应远距离输水的针对性输水方式。在此过程中，鉴于重力输水没有加压泵，不存在水柱分离、弥合等问题，所以设计者可以在条件允许的情况下，提高重力输水方式的应用比例，并针对需要压力输水方式的区域，采取分级铺设的措施，优化输水方式设计。

2.3  根据实际需求选择输水方式

根据实际需求选择输水方式主要是指基于大输水量、输水过水域这两种情况对输水设计的要求，来选择输水方式的设计环节。在大水量输水工程中，设计者应采用低压输水模式，并将输水管道接入储水袋中，实现大规模的输水，如果期间存在输水过水域的情况，设计者还要根据实际情况选择架空、埋地等方式，完成输水管网的建设。以大柔塑输水方式为例，在该输水方式的背景下，人们采用了大口径柔性纳米抗菌塑料管作为输水管材，利用支架将其建设在水面以下，然后将水源输入设置在地下的大储水袋中，最后，市政分支管网再将水源从大储水袋输送到用户处，完成整体输水方式的设计，这样不仅能够实现大量、过水域输水，而且还可以借助塑料管材的耐久性，减少后期维护成本。

2.4  根据经济条件选择输水方式

经济条件作为影响输水方式选择的重要因素，设计者应针对实际建设运营资金投入状态进行相应的取舍，使输水工程得以稳定运作。在输水方式选择中，设计者需要注意，高压管道的能耗相较于低压钢筋混凝土暗渠的能耗更高，所以在条件允许的范围内，可以优先选择低压暗渠，同时，管道的粗糙系数通常与水头损失呈反比，为此，设计者在实际的输水选择中，可以采用较为光滑的管材，降低输水系统运作能耗。此外，适当调整输水渠内的流速，也能够减少系统整体能耗，节约建设运营成本，例如：黄浦江上游的输水工程，设计者将流速设置在1m/s～1.4m/s，结合0.3%～0.5%的水体自有水力坡降，使水体流速刚好可以保持在不淤状态，增强了水体加压环节能耗的合理性，实现了经济性的输水方式选择设计。

3  市政给排水设计中输水管网分区

3.1  区域计量分区

在输水管网分区设计中，区域计量分区模式又被称为DMA分区，其主要是通过关闭输水管的阀门或截断管段的方法，来将整体输水管网划分为各个独立的区域，同时，工作者还要为每个区域的进、出水管处，配备流量计，以实时监测各个区域的水源出、入流量，以便于及时定位输水管故障位置，为后期的检修、维护工作提供便利。在此过程中，设计者需要根据管网覆盖的用户数量，来选择相应等级的计量分区模式，制定具体的管网分区设计方案。现阶段，计量分区模式主要被分为三个等级，即小型、中型、大型，其中小型等级的用户数量为1000户以下、中型为1000～3000户、大型为3000～5000户，设计者基于此，来协调输水管网的分区设计，可以更好地满足不同人口规模区域的输水要求，深入优化管网分区设计的合理性与科学性。

3.2  压力分区

压力分区主要是指一种基于地形和用户水压需求，将输水管网划分成各个压力分区的管网分区设计方式。在实际设计中，设计者需要围绕压力与漏失率之间的正比关系，结合输水区域的高程分布、水压线分布资料，将整体管网准确划分为若干个压力分区，以便于对局部管网区域进行压力控制，降低管网漏失率。在此过程中，设计者需要将测压点布置到比较有代表性的用户节点中，以获取输水管网整体的压力分布数据，然后结合歐氏距离理论，构建一个输水管网分区模型，来推算出各个用户节点的相似性，最后根据计算结果，将输水管网划分为各个子区，并在每个子区中选择最具代表性的压力监测点，用作后续管网水压检测，实现输水管网压力分区设计。

3.3  管理分区

从经济性、可行性等角度上来看，上述两种分区方式在落实过程中需要大量的计量操作，难以在规模庞大的输水管网分区工作中落实。而管理分区模式是直接按照管网覆盖区域现有的、明显的边界进行划分，能够最大化地简化输入管网的管理工作，有效适用于覆盖规模大、涉及用户数量多的输水管网分区。一般来说，这种分区模式采用的边界通常为自然条件下形成的地理边界、行政划分边界，待管网建成后，各个区域的负责人员，通过相互之间的信息共享和沟通，即可有效落实后续的维修、养护工作，为管理工作提供了极大的便利。

3.4  综合性分区

综合性分区是指将计量分区、压力分区、管理分区这三种模式融合在一起，建立一个综合性的分区设计思路，不仅方便后期管理，而且也实现了区域之间有效的隔离控制。在综合分区视域下，设计者需要先将整体管网以计量分区的形式划分为各个分区，之后，再采用管理分区模式，将计量分区进行合并，使各个大分区具有明显的边界，最后，基于压力分区的原则，对已经完成的分区进行审核与协调，实现高、低压区的有效隔离，构建出相互独立的各个控制区域。此外，设计者还可以先采用管理分区划分权责范围，然后利用计量分区逐步将大块的管理分区划分成各个子区域，同时，针对高压、低压区特征较为明显的管网部分，进行压力分区，并实施重点控制，落实综合性分区设计。

4  结论

综上所述，增强市政给排水输水系统设计效果，有助于城市的良性发展。在市政设施建设方面，工作者通过正确选择输水方式可以保证城市用水的稳定、持续供给，同时，根据实际情况进行输水管网的分区，能够优化输水设施的使用性能，为后续的维修、保养工作提供便利。

参考文献：

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