浅谈市政给排水设计中的输水方式及管网分区

浅谈市政给排水设计中的输水方式及管网分区

发表时间：2018-03-29T11:36:31.150Z 来源：《防护工程》2017年第34期作者：杜婷1 冯柏林2

[导读] 这种输水方式对当地的自然地理环境有很大的要求，只有在地势存在差异的时候才能运用。

1.西北综合勘察设计研究院 710003；

2.西安长征建筑（集团）有限公司 710003

摘要：我国社会经济的发展，城市用水需求也在逐渐的增加，市政的供水系统的要求也呈现出递增的趋势。人们对于市政给排水的要求也越来越高，只有解决好城市用水情况，才能真正意义上保证市民的正常生活，满足人们的需求。根据实际的情况确定合适的给排水输水方式和进行科学的管网分区管理工作，对于更好的开展市政供水设计，提供更好的用水质量，以及更好的服务于人民大众。本文主要对市政给排水设计中的输水方式及管网分区进行了简要的分析。

关键词：市政给排水；设计；输水方式；管网分区

1 给排水系统设计中常用的输水方式

1.1输水方式类型

根据不同情况下的输水方式，输水类型可以有几个不同的类型:

（1）重力流输水的方式。这种输水方式对当地的自然地理环境有很大的要求，只有在地势存在差异的时候才能运用。因为地势差异较高的时候会产生很大的势能，这种情况下可以进行水资源的运输。但是，这种输水方式在实际的使用过程中由于对地理环境的要求很高；（2）压力流输水方式。地势差较高的地区采用中立流输水，地势稍微平缓的地区一般就采用压力流输水。这种输水方式通常用于地势较为平缓或水源地势低区。区别于重力转化为水流的方式，这种水资源的运输主要通过加压，使得管网中的水流提供了很大的动力能量。所以，在地势相对平缓的地方，会通过加压处理提供水资源。这种方式对管道的质量和动力配置也有很大的要求，虽然相比较重力流输水方式的使用会多一点，但是也是很有限的应用；（3）重力与压力综合输水方式。由于重力流输水方式和压力流输水方式对地势的要求都很大，所以在实际情况下两种方式都很难广泛的被利用。针对我过现实的情况，可以通过两种方式结合的方式进行综合使用，然后再根据具体的自然条件进行调整，最终达到提供充足水资源的目的。这种方式被广泛的应用。

1.2输水方式选择

通常情况下，市政给排水设计是按照成本最小化的方式进行。所以，会根据不同地区的水源情况以及输水管网所在的地区地理状况进行。在山区，由于地势原因，市政给排水系统大多数会采用重力流输水的形式进行，这有利于认识到山区的地形特征，并给予合理的应用，可以减少输水过程中节省成本。而在地势稍微平缓的地方，由于地势较低，不能再使用重力流输水的方式，则是会采用压力流输水方式或者按照实际的情况，选择两种方式综合的输水方式。这是在充分考虑到地势的特定，并根据实际情况选择的输水方式。可以在实现供水正常运行的情况下，减少运输成本，进行合理运输。

2市政给排水设计中管网分区的选择

2.1选择区域系统阶层数

目前我国市政给水管网系统主要采用二阶层系统：其第一阶层的主要功能是落实合理配水：第二阶层的功能是实现空压、改压，在具体选择区域系统阶层数时应结合实际市政给水设计中网管规模、资金投入等因索进行。

2.2确定区域规模

为提升管网中水压的均衡效果，在确定分区规模的过程中要保证用户水压：而市政给水施工为避免发生事故要对漏水量进行针对性的控制：在具体划分区域规模的过程中要结合供水区域的地形，对供水方式的优化产生更加全面的认识，结合管道水头损失和进水点位置等确定具体的区域规模，现阶段考虑到功能过程中的节能，对低压供水方式在供水方案中进行了有意识的推广。在具体网管分区的过程中要结合分区的蛛网流量进行定期的采集、记录，这是确定区域规模的有效依据。

2.3确定位置和进水点数量

控制区域内进水点数量、水压、流量等是防止市政给水建设中意外事故发生，提升供水安全性的有效途径，其要求在管网分区的过程中合理的缩减进水点的数量，通过大量实践发现在单点进水的情况下确定进水管的水压控制点和位置效果最为理想：而多点进水情况下可有效的提升用水安全性，将其应用于事故多发区有利于对应急突发事故进行有效的处理，而且在用水量的变化幅度过大时也有利于直接的管理。

2.4确定管网区域边界

区域实际的地形类型、地面高度变化、现有水厂的供水能力、区域用户的用水类型、水压分界线的高低等实际数据都会对管网区域边界的确定产生影响，所以在实际应用的过程中要结合实际情况进行。

2.5优化调整区域方案

市政给水设计中的网管分区方案在确定后要对其合理性进行检验，并结合检验结果和模拟计算结果对其进行合理的优化，在优化的过程中不能只以管道优化为重点，要将管道、闸断所设置的供水设施等都视为优化的对象，在优化的过程中要考虑到网管内存在死水，会影响水的质量，对输水压力等方面产生干扰，所以在网管末端要有意识的设置有效的排水设备。

3 DMA分区方法研究

3.1经验分区方法

DMA分区规划方案最初大多数采用经验分区方法，即结合DMA分区的原则，考虑行政区划和道路河流等天然分割线划定分区边界，确定分区间连接管道开闭状态，从而获得DMA分区。赵洪宾等学者根据我国供水管网的现状，提出了建立基于管网微观模型的管网分区方法，在模型中确定管网分区阶层数后，将铁路、河流和主要干道等设置为大区域边界，初步设置区域规模和边界，根据区域间的应急管道设置和水力计算情况，反复改善方法，以最优情况作为分区结果。周玉文等学者对某地供水管网进行分区时以依附行政边界为前提，着重以主干道和河流等明显边界作为分界线，并对改造后的管网进行模拟分析，验证其可行性。有学者对给水管网经验分区方法进行了探索，

并取得一定的成果。许刚等学者提出了分级计量分区方法，即以行政区划为基础，以河流、加压站等为分界线，结合分区原则进行一级分区，在一级分区基础上，以边界计量水表数量尽可能少为原则进行二级分区，针对大用户进行三级分区。

3.2计算分区方法

计算分区方法根据图论的基本原理，将供水节点等效为图的顶点，管段等效为图的边，构造管网的拓扑结构图，按照一定原则对该拓扑图进行划分得到分区结果，国内外诸多学者对该方法进行了较深入的研究。

3.3图划分方法

基于图论的基本原理，根据给水管网系统的供水节点和管段的基本属性（如节点流量、标高，管段流量、管径等），将管网等效为无向加权拓扑图。采用不同的方法对管网无向拓扑图的节点进行划分，得到DMA分区。诸多研究人员对此类的方法进行了研究。相关学者通过选择平衡节点流量和分区管段长度作为顶点的权重、管段流量和管径作为边的权重构造加权的管网拓扑图。使用METIS 图划分软件对构造的管网图进行划分，目标是将该管网等效图的顶点划分为k个子区域，使每个子区域的顶点权重总和相同，割边的权重之和最小。结果发现该工具对分区数量较为敏感，对于不同权重的加权图，分区数量差异较大。DiNA等学者基于Sempewo的原理，使用METIS软件提供的多级k-way图分区法对管网进行分区，并提出了对分区方案进行选择的评价指标。Nardo等学者基于该原理对算法进行优化，联合深度优先搜索算法和蚁群算法对管网加权图进行划分。

4结语

在社会进步及经济快速发展的时代，政府越来越关注人民生活的水平。而给排水设计是人民生活水平保证的基础。所以政府更加重视给排水设计中的输水方式的选择和管网分区方案的确定。它们的完善，有利于我国经济和社会进一步的发展，有利于提高人们生活的质量和幸福指数。

参考文献

[1]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.

[2]张方红.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分析[J].江西建材,2014,(19):46+48.