城市給水管網(wǎng)與節(jié)能

周俊鵬

摘要：城市給水設(shè)施是市政的基礎(chǔ)設(shè)施，給水管網(wǎng)是給水設(shè)施的主要組成部分，它在工業(yè)建設(shè)和人民生活中占有重要地位。本文從分析管網(wǎng)承擔(dān)著輸配水的任務(wù)，管網(wǎng)的性能直接影響供水安全、漏損和能耗。因此在管網(wǎng)工程中，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理都存在著節(jié)能的潛力。

關(guān)鍵詞：給水管網(wǎng)；問(wèn)題；措施

中圖分類號(hào)： TU821.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、各種管道不可避免都存在著各種轉(zhuǎn)彎的情況

這是由于自然條件例如道路、障礙物所決定的。在圖中D600的混凝土管道要轉(zhuǎn)角90°，一般做法是用一個(gè)90°彎頭，再配轉(zhuǎn)換管件及調(diào)整長(zhǎng)度的直管段，畫出圖來(lái)，橫平豎直比較整齊。但從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，改為2個(gè)45°角，配一段鋼管更有利。

1、在城市道路轉(zhuǎn)角處，多數(shù)做成圓弧。管道若轉(zhuǎn)直角，必然進(jìn)入慢車道，施工、管理都不方便；并且慢車道受車輛碾壓，容易漏水，更不安全。

2、管道的阻力即壓降，因總長(zhǎng)度的縮短，也將減少。這是一項(xiàng)一次改變多年受益措施。

3、施工便捷，用一根12米鋼彎，兩端各做一個(gè)45°彎頭，連帶轉(zhuǎn)換管件，可一步到位，省去3—4個(gè)現(xiàn)場(chǎng)接口。管材、管件減少，接頭次數(shù)減少，土方量減少，相應(yīng)的人工和施工時(shí)間也相應(yīng)節(jié)省。

4、安全上有利。當(dāng)突然停電，發(fā)生水錘時(shí)，45°角受力遠(yuǎn)小于90°角，而且整體管件組合，將水的沖擊力平衡、抵消，并限制位移，減少漏水幾率。

例如：在一個(gè)7萬(wàn)立方米水廠曾注意到這種情況。圖中管徑600mm和800mm鋼管為兩條出廠水干管。A、B、D三處雖然都做了混凝土墩支撐。但結(jié)果大不相同，A、B兩處都有2—3次漏水，D處與A、B處距幾十米，由于用一根12米鋼管，兩端個(gè)焊接45°彎頭，運(yùn)行多年從未漏水。C處為法蘭堵板，予留接口位置。

二、匯流管連接

由于泵房面積有限，又為了整齊美觀，泵房進(jìn)出水管一般都采取橫平豎直布置，遇到連接則都是直角連接，采用挖孔接口的辦法。筆者從節(jié)能的目標(biāo)出發(fā)，曾試用過(guò)一些改進(jìn)措施。某一級(jí)泵房原設(shè)計(jì)圖為D700鋼管做匯流管，各支管直接以90°相連通。因?yàn)樗魇菃我环较?，把尾接點(diǎn)改為異徑管，D300/700異徑彎管，將D300與D700挖孔接管改成在出水方向挖補(bǔ)一塊D300的弧形管材，使D300管的出水口變?yōu)闈u擴(kuò)管，減小節(jié)點(diǎn)阻力系數(shù)。

三、增加環(huán)形管網(wǎng)

供水管網(wǎng)中既有樹狀網(wǎng)，也有環(huán)狀網(wǎng)，多數(shù)情況是二者兼有。幾乎所有自來(lái)水公司都存在著先樹狀后環(huán)狀的過(guò)程。現(xiàn)在城市的街道方格狀布置的為主，這些平行的管道從同一主管上接通自來(lái)水，若末端互不連接，則是樹狀網(wǎng)，若在末端互相連接則組成了環(huán)狀網(wǎng)。環(huán)狀網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：

1、提高供水保障率

環(huán)狀網(wǎng)若一處支管漏水，把局部支管閥門關(guān)閉 ，其余部分仍可從不同方供水，停水范圍?。蝗羰菢錉罹W(wǎng)，停水處下游所有管道全部停水。

2、減小管道阻力，提高供水壓力

各支管之間，由于單位的性質(zhì)不同，作息時(shí)間，上下班安排等互有差異，其用水量、水壓、流速各不相同，在環(huán)狀網(wǎng)中就可互相補(bǔ)充，得以平衡，避免大起大落。

3、管徑選擇

在城市輸配水的主要方向上用較大管徑，而在主要輸水方向管道之間的連通管根據(jù)管道長(zhǎng)度，用戶數(shù)量及用水量，可降低一個(gè)規(guī)格。當(dāng)然通過(guò)平差計(jì)算，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確規(guī)格更合適。

四、選擇優(yōu)質(zhì)管材

由于市場(chǎng)管材供應(yīng)的局限性及各地經(jīng)濟(jì)條件的限制，早些年使用的供水管材大部分使用的是普通灰口鑄鐵管、自應(yīng)力或預(yù)應(yīng)力水泥管、PUC塑料管，近些年才廣泛使用材質(zhì)較好的球墨鑄鐵管、PE管、PPR管、鋼塑復(fù)合管等。從我們平時(shí)統(tǒng)計(jì)的管網(wǎng)維修情況看，70%以上的漏水是由于管道質(zhì)量造成的，材質(zhì)較好的管線則很少漏水。由于吸取了以前的教訓(xùn)，現(xiàn)在自來(lái)水行業(yè)DN200及以上管道普遍采用球墨鑄鐵管，DN200以下管道采用PE管或PPR管，優(yōu)質(zhì)的管材的選擇不僅降低了漏耗，還提高了供水的保障性。

五、管網(wǎng)改造，減少漏失

某縣級(jí)自來(lái)水公司在改制前管網(wǎng)漏失率達(dá)60%-70%，企業(yè)改制后通過(guò)7-8年成片網(wǎng)改，首先更換主干管網(wǎng)閥門，然后分段更新改造主管并帶動(dòng)成片支管網(wǎng)一戶一表改造。管網(wǎng)改造前漏失非常大，城區(qū)邊緣1米以上放不出自來(lái)水，通過(guò)網(wǎng)改，管網(wǎng)壓力逐步上升，網(wǎng)改完成后城區(qū)邊緣官網(wǎng)壓力也有2KG/CM2以上。

六、勤于檢漏、降低漏失

專門成立管網(wǎng)撿漏班組，通過(guò)白天翻看下水道井蓋查看是否有非正常清水流現(xiàn)象，夜間則用聽漏儀逐條逐片進(jìn)行查漏，某自來(lái)水公司通過(guò)責(zé)任到人、查漏檢漏，管網(wǎng)漏失逐年下降，光去年通過(guò)查漏檢漏全年水廠少供100萬(wàn)噸水，節(jié)電、礬、氯費(fèi)用20余萬(wàn)元，目前管網(wǎng)月平均漏失率控制在24%左右，另外通過(guò)觀察水廠深夜送水流量變化可以分析出管網(wǎng)是否存在大的漏失現(xiàn)象。理論上當(dāng)管網(wǎng)漏失小，深夜流量就小，如果水廠深夜流量突然増大，說(shuō)明管網(wǎng)一點(diǎn)存在較大漏點(diǎn)。

七、前車之鑒

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步，新材料、新產(chǎn)品、新工藝不斷出現(xiàn)，各地的管網(wǎng)建設(shè)迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出很多優(yōu)質(zhì)工程。但是也有個(gè)別單位因?yàn)楹苄〉氖д`，造成了嚴(yán)重后果。今以所見所聞示人，請(qǐng)業(yè)者引以為戒。

1、濫用膨脹水泥

鑄鐵管接口，一般都使用石棉、水泥，但打口要分層，每層打兩遍，費(fèi)力費(fèi)時(shí)。使用膨脹水泥，用水較多，拌和成膏狀，抹平輕壓即可。但是不同種類膨脹水泥的特性相差較大，對(duì)操作要求較高。尤其是后膨脹性能對(duì)接口的承口有很大破壞力，稍有差錯(cuò)即可造成承口開裂。

例1、早些年某公司在湖北某大型工程中，施工D600承插口鑄管10km，使用膨脹水泥，在試壓時(shí)多處漏水，最后全部返工。

例2、1972年某市自來(lái)水公司，提出用膨脹水泥代替普通水泥。他們?cè)谝粭l管道工程中，選擇兩個(gè)接口做試驗(yàn)。后來(lái)因發(fā)現(xiàn)漏水而返工，重新用普通水泥打口?？偟恼f(shuō)他們?cè)囼?yàn)雖失敗，但損失較小。

例3、湖北某縣自來(lái)水公司，鑄鐵管全部使用膨脹水泥。施工時(shí)，為加速凝固，找一些木材、舊輪胎在承口外燃燒加熱。結(jié)果造成該公司自來(lái)水漏失特別嚴(yán)重，供銷差率達(dá)75%，在全國(guó)少見。修理時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分接口漏水，其中多數(shù)為承口裂開，水泥塊沖出。主要大道上的一處漏水點(diǎn)在水泥路面下，因承口漏水，沖開一個(gè)大空洞，運(yùn)來(lái)10車沙子才填平?，F(xiàn)在公司已下決定決心，投資幾千萬(wàn)，用五年時(shí)間把全城舊的鑄鐵管全部更換?？梢韵胂笤谝粋€(gè)縣城內(nèi)，幾十公里管道全部更換是多么大的工程量，其困難和阻力是多么大。

2、一個(gè)小疏忽的代價(jià)

某市自來(lái)水公司，1988年投資2千多萬(wàn)的工程完工。在通水慶典上，省、市領(lǐng)導(dǎo)參加，各界代表到場(chǎng)，鳴炮、奏樂(lè)、講話之后，掌聲中開始啟動(dòng)水泵，壓力上升很快，開啟閥門后，流量卻上不去。馬上派人沿管道檢查，途中一個(gè)閥門打不開，費(fèi)了九牛二虎之力，始終沒(méi)有打開，慶典會(huì)只好草草收?qǐng)觥：髞?lái)把管子破開檢查，原來(lái)與蝶閥相連的法蘭短管，法蘭內(nèi)圓有鐵瘤子，擋住閥板只能打開一條縫隙，不能旋轉(zhuǎn)到位。用鏨子剔除鐵瘤子，再用砂輪磨平，很快恢復(fù)正常。過(guò)去使用閘閥、閥板上下滑動(dòng)，對(duì)法蘭短管的內(nèi)園要求不嚴(yán)格。上世紀(jì)八十年代，碟閥剛流行不久，從管件制造廠到管道施工人員對(duì)此缺少經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)小的疏忽，造成很大麻煩。另外，也是八十年代，另外一些城市在安裝閥門時(shí)先把所有管件全部在地面預(yù)先組裝，并試驗(yàn)啟閉操作，檢查能否關(guān)閉嚴(yán)密，開啟到位，然后再把整個(gè)組件下吊安裝，無(wú)論從安裝速度和質(zhì)量上都比較理想。

3、1987年某市自來(lái)水公司安裝DN600自應(yīng)力水泥管道2.6公里。過(guò)去沒(méi)有獨(dú)立施工水泥管的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)先派管道隊(duì)職工到大城市參觀學(xué)習(xí)。領(lǐng)導(dǎo)人在開工前安排：安裝越緊越好，不能漏水。

按外地經(jīng)驗(yàn)他們把溝底平整，只有承口著地，管身懸空。拉緊工具用的是絞磨，第一個(gè)接口把φ14的鋼絲繩拉斷了，可見用力太大了。完工后做水壓試驗(yàn)時(shí)，壓力升到7kg/cm2，再也不升了，停泵后迅速下降。當(dāng)時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯漏水，投產(chǎn)后一個(gè)月內(nèi)兩處漏水，以后經(jīng)常發(fā)生漏水。前后持續(xù)漏水4年，達(dá)46次，成為公司一大心病。其中一次漏水淹了商店，賠償數(shù)萬(wàn)元。水泥管制造廠、安裝隊(duì)共同到現(xiàn)場(chǎng)檢查。絕大多數(shù)漏水是承口裂開，膠圈露出。安裝隊(duì)抱怨水泥管質(zhì)量不合格，制管廠雖承認(rèn)那一批水泥管性能不穩(wěn)定，后膨脹超標(biāo)，但提出主要原因是安裝不規(guī)范，拉力過(guò)大，超過(guò)規(guī)定位置。公司派人到北京國(guó)家建材研究院，找到負(fù)責(zé)引進(jìn)水泥管的有關(guān)專家，專家給以明確答復(fù)。施工要求：首先，管溝平直，借角＜1°，接口處挖工作坑，使管身平穩(wěn)著地。其次，水泥管插口止膠臺(tái)的外沿與承口平齊，誤差±2mm。不能過(guò)緊、過(guò)松。

根據(jù)專家的答復(fù)，管道隊(duì)職工認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，深入學(xué)習(xí)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。以后又施工DN800管道5km，DN200—DN500管道數(shù)十公里，基本杜絕了接口漏水現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)

這是一些關(guān)于給水管網(wǎng)節(jié)能工程的技術(shù)總結(jié)，這是在水廠建設(shè)、運(yùn)行、管理過(guò)程中，有關(guān)節(jié)能工作的經(jīng)驗(yàn)，體現(xiàn)了給水工作者專心致力于節(jié)能工作的精神風(fēng)貌。通過(guò)一步步的改造總結(jié)；再改造，再總結(jié)，最后取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，某些單項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了本單位歷史最好成績(jī)，或進(jìn)入國(guó)內(nèi)同行業(yè)的先進(jìn)行列。

目前全國(guó)有幾千個(gè)中小型小廠，隨著國(guó)家日益富強(qiáng)，社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的持續(xù)開展，將會(huì)有更多小型水廠建成投產(chǎn)。2005年底，全國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)達(dá)到35473個(gè)，每年若有5%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)自來(lái)水廠，將會(huì)有1770座水廠投產(chǎn)。平均每廠每天供水3000m3，日供水總量將達(dá)到531萬(wàn)m3，其建設(shè)資金應(yīng)在30多億元。因此在小型水廠建設(shè)、運(yùn)行和管理的過(guò)程中，超前設(shè)計(jì)，規(guī)范施工，科學(xué)管理，注重各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能措施，在運(yùn)行中達(dá)到高質(zhì)量、高效益、低能耗，將是全國(guó)供水工作者共同的奮斗目標(biāo)。

當(dāng)前全國(guó)縣鎮(zhèn)兩級(jí)水廠超過(guò)1萬(wàn)座，平均日供應(yīng)水5000 m3，共有日供水能力5000萬(wàn)m3。小型水廠的供水單耗多數(shù)在300—500kw?h之間，以400kw?h/k m3計(jì)算，每日耗電量2000萬(wàn)kw?h，若每個(gè)廠都能根據(jù)自己的情況，挖潛改造，平均降低電耗5%，每天節(jié)電量將達(dá)到100萬(wàn)kw?h，年節(jié)電量36500萬(wàn)kw?h，相當(dāng)于一個(gè)中型火電廠的年發(fā)電量。

本文所涉及到的一些經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)、理論對(duì)于給水管道工程管理人員以及正在設(shè)計(jì)或建設(shè)過(guò)程中的管理人員，可能有一些參考作用。