浅谈城市给水管网系统的优化与管理

浅谈城市给水管网系统的优化与管理

袁勇盐城汇津水务有限公司

【摘要】随着我国城市化进程和工业的日益发展，每年都要新建和改造大量水厂，相应也要铺设大量管道。从给水工程实例分析，在给水方面每增加１００００ｍ３／ｄ的供水能力，需要新建给水管道１３～１５ｋｍ。故对于城市给水管网的改建、扩建及新建的要求已日益迫切。本文着重对现阶段城市给水系统存在的问题进行分析，并在设计方面提出相应的思路。

【关键词】城市给水管网管理

一、管网系统的优化布置给水管网包括输水管渠和配水管网两大部分，输水管不宜少于两条，一般距离较长，因此与河流、高地、交通路线等的交叉较多；配水管网遍布整个供水区域，根据管道的功能，可划分为干管、配水支管、进户管三类。给水管网规划、定线是管网设计的初始阶段，其布置的合理与否直接关系到供水运行的合理、水泵的设置和管道的施工条件等，对工程投资和管理维护有很大影响。只有先优化管网布置方案，然后在优化布置方案的基础上进行管网水力参数的优化确定，才可以建立切合实际情况的数学模型，通过科学计算取得较合理的管网设计方案。

当前我国经济发展迅速、城市化进程加快、自来水普及率逐步提高。但同时原有供水系统布局和规划有欠科学，致使管线连接复杂、铺设冗余，出现了供水成本高、管理困难、事故影响范围大等问题，故今后的工作中应逐步改善管网布局以适应经济发展和满足用户要

求。供水范围应根据地形、水源等统一规划，以满足用户对水量、水压的要求，尤其注意高、远、偏等缺水地区，输配水管网应均匀分布在全供水区域内。

同时要兼顾管道施工、维护、检修的方便。管网布置应根据供水区域的地形、城市建设规划、水源和调节水池位置、街区和用户特别是大用户的分布以及河流、铁路、桥梁等的位置等因素综合考虑。给水管一般沿规划道路敷设，尽量做到线路简短，输配水干管线路尽量通过用水量较大的地段，管网尽量布置成环状，枝、环结合，初期以枝状为主，辅以网中调节设施，后期建设中逐步成环，以提高供水安全可靠性和节省工程造价。当城市地形高差大、管网延伸远或给水范围广，布置管网时宜采用分区分压供水以降低能耗、避免管网水压超出水管所能承受的范围。

以确保供水系统的安全可靠性、降低供水成本。若城市狭长发展宜采用并联分区，因增加的输水管长度不多，而高、低区的泵站方便集中管理；城市沿垂直于等高线的方向延伸时，宜采用串联分区，通过加压将水送至高区。

总之，对城市给水管网布置应满足以下要求：符合城市总体规划的要求，布置管网时应考虑给水系统分期建设的可能性，留有充分的发展余地；管网平均分布在整个给水区域内，使用户有足够的水量和水压；管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生故障时，断水范围减到最小；力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用；根据地形、水源位置、用水量分布等具体条件，考虑是否

分区和选择分区形式，拟定若干方案，进行比较。

二、管材的技术性能管材的性能直接影响到城市供水的可靠性和经济性，城市供水对管材的基本性能要求主要有：（１）封闭性能好，具有一定的承压能力和良好的封闭性，以降低漏损和保证持续供水；（２）输送水质好，一般的输配水管道都延伸较长，容易出现二次污染，因此要求管道既要有良好的耐腐蚀性又不会向水中析出有害物质；（３）水力条件好，供水管道的内壁光滑、不易结垢，以保证管道畅通和降低水头损失，确保最不利点的服务水头，提高供水企业的经济效益；（４）造价低，管网的建设成本在供水系统投资中占有较大比重，其中的管材选择是影响管网建设成本的主要因素，因此在保证供水需求的基础上应力求降低管道造价。

三、管材选择管材选择对给水工程造价的影响举足轻重，因此通过技术经济分析合理选用管材是管网经济运行的重要途径。市政给水管道工程中。

当前可供选择的管材种类，除通常采用的球墨铸铁管、预应力钢筋混凝土管、钢管等外，近年来又相继出现了各种类型的塑料管和复合管等新型给水管材，不同的管材各具优点与缺点，目前主要是由部分专家和决策人凭经验，以技术、经济为工程设计原则，通过分析管道承受的压力、外部荷载、地质及施工条件、市场供应情况及管材材质等因素，来确定管材标准与形式，在确保供水安全的同时取得良好的技术和经济效果。

按照给水工程设计和运行的要求，给水管材应性能可靠，能承受

要求的内压和外荷载；来源有保证，管件配套方便，运输费用低或管道生产周期短；施工机具简单、安装容易；使用年限长，维修工作量少；输水能力能长期保持；相同条件下，工程造价低。

四、管道施工管道的施工也是管网工程建造费的重要影响因素，管道施工费取决于许多控制因素，主要包括管材、埋深、基础、支墩、接口等。管道工程的费用与埋设深度相关性很强，给水管道的埋设深度，主要由土的冰冻情况、外部荷栽和管材强度决定。非冰冻地区管道的埋深主要由管径、外部荷载、管道强度、管道交叉情况以及土壤地基等因素决定，金属管道的覆土厚度一般不小于０．７ｍ；非金属管的覆土厚度应不小于１．０～１．２ｍ，覆土必须夯实以免受到动荷载的作用而影响其强度；冰冻地区管道的埋深除决定于上述因素外，还需考虑土壤的冰冻深度。

管沟基槽开挖由土壤条件决定：在土壤条件好、无地下水、管道埋深较浅的地段，开挖直槽。遇到土壤条件差、有轻度滑坡、有少量地下水的地段，管道埋深较深的开挖混合管槽。在村庄、水田，土壤条件一般，管道埋深较浅，有轻度滑坡的地段，开挖梯形沟槽。遇到池塘，地下水位高，有轻度滑坡，需要明沟排水的地段开挖合槽管沟。在管道埋深较深，土壤条件差，易于塌方的特殊地段分层开挖组合槽。管道基础是为了防止管底只支在几个点上，而引起管道破裂甚至整个管段下沉。

根据原状土情况，常用的基础有三种：天然基础、砂基础和混凝土基础。

当土壤耐压力较高和地下水位较低时，可不做基础，管道直接埋在管沟中未扰动的天然地基上；在岩石或半岩石地基处，需铺垫厚度为１００ｍｍ以上的中砂或粗砂作为基础，再在上面埋管；在土壤松软的地基处，应采用强度不小于Ｃ１０的混凝土基础；若遇土壤特别松软或流沙或通过沼泽地带，承载能力达不到设计要求时，可采用各种桩基础。

五、结语根据以上分析，在具体的应用中，城市给水管网系统采取何种模式，还需要设计人员结合城市实际，根据区域供水需要，对给水模式、管网布置方式、供水是否分区及分区的形式、管道选材、施工技术、运行状况和管理维护等几方面进行充分分析。以期达到降低投资、节约能源并保证供水安全的目标，这对提高城市给水系统的经济效益和社会效益有着重要的意义。

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