市政給排水設計中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)方案探討

文/韓貴賢 廣東東莞 523000

市政給排水設計中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)方案探討

文/韓貴賢 廣東東莞 523000

市政給排水處理控制中，輸水方式、管網(wǎng)分區(qū)屬于重點環(huán)節(jié)。為了提高城市供水的合理性、科學性、可行性，需要充分加強給水設計的有效處理。本文對市政給水的輸水方式、管網(wǎng)分區(qū)進行了詳細分析，旨在實現(xiàn)科學布局、合理設計、成本降低、資源有效利用的新局面。

輸水方式；管網(wǎng)分區(qū)；市政給排水；資源利用；成本費用

城市化進展加速，對應城市用水需求量不斷增加，為了保證城市供水的科學性、合理性，避免供水不足引起的負面效應，需要充分加強供水管網(wǎng)、輸水方式的科學選取，借助現(xiàn)代科技水平提高給排水設計的合理性。進而實現(xiàn)降低能源不必要損耗、提高供水效率的目的，促進社會經(jīng)濟效益、工程項目建設的長期穩(wěn)定發(fā)展。

1、給水技術分析

1.1 增壓設備設施

城市供水處理中，部分地區(qū)存在供水不足的狀況，后期實踐調(diào)研結果表明，供水不足的主要原因在于水廠發(fā)展滯后于居民建筑、公共設備設施的發(fā)展。現(xiàn)階段，常用的增壓手段為三大類：水泵、氣壓給水、變頻調(diào)速。三種給水設備仍處于不斷發(fā)展完善狀態(tài)。

1.2 儲水裝置

儲水一般借助水箱實現(xiàn)，材料、加工方面需要不斷優(yōu)化改革。材質包括：鍍鋅、搪瓷、涂塑水箱等，水箱的材質主要從長期儲水的防腐控制角度出發(fā)，避免水箱、水接觸，內(nèi)表面被腐蝕、進而污染供水狀況的發(fā)生。

2、輸水方式的選取

2.1 輸水方式的分類

輸水方式一般不是單一模式類型，一般在設計處理中需要采取集中模式進行處理，分類包括：重力流輸水、壓力流輸水、二者結合輸水幾大類。

重力流輸水處理中是借助重力、水位差實現(xiàn)的供水操作。該方法在水廠水池比水源低的狀況下較為常用，需要二者水位差大于管線阻力降和壓頭損失之和，當然水廠建立初期也和結合當?shù)氐乩項l件進行設計，實現(xiàn)重力流輸水控制的應用。工程實踐中，若當?shù)貨]有重力作用，也可采取壓力輸水方法僅操作，如水源水位較水池偏低的狀況下，便可借助壓力輸水實現(xiàn)操作，為了保證壓力足夠一般在中途進行加壓泵、一級加泵站的設立。壓力輸水操作中需要對管材承壓力、地形條件、位差和阻力將等進行綜合分析，可借助伯努利方程進行理論計算分析。對于地形條件復雜的狀況，需要根據(jù)項目特點具體分析，可采取重力、壓力流輸水相結合法方法進行輸水操作。

2.2 輸水方式的選擇

為了保證輸水方式的科學選取，需要結合三要素充分探討：供水水源、距離、流量。其中供水距離我們用 I來表示，流量我們用Q來表示，同時在確定輸水方式時，還要充分考慮水源水位和水廠水池，其中水源水位可以用 Z1表示，水廠水池水位用 Z2表示，進而選擇科學、合理的輸水方式。

當 Z1＜Z2，用重力輸水方式，無法實現(xiàn)水源輸水，應通過合理設置加壓水泵來完成輸水，最重要的要合理確定水泵的揚程，其計算方式如下：

在上述式子中，HP表示加壓泵站水泵揚程；h表示輸水過程中水頭損失。

當 Z1＜Z2，按照相關要求，可以采用重力輸水方式來完成水源輸水，這就需要明確重力輸水管水力坡度和平均地形坡度，其中用if表示重力輸水管水力坡度，用i0表示平均地形坡度，兩者關系如下：if≤i0，其中，i0=（Z1-Z2）/I （2）

為了達到重力輸水要求，需要設置一定的水力坡度，但是這樣就會加大管徑以及管線長度，進而提高建造費用，如果有：F1＞F2+F3+F4（3）

在上式子中，F(xiàn)1為重力輸水管的建造費用；F2為壓力輸水管的建造費用；F3為泵站建造費用；F4為管理運行費用。這時仍采用加壓輸水。如果:F1＜F2+F3+F4（4）

采取重力輸水法，需要對管徑進行合理選取，管徑需要滿足最大流量運輸，同時水利坡度需要低于地形坡度。一般情況下，地形不平緩、山區(qū)條件下的環(huán)境可借助重力輸水實現(xiàn)操作，原因在于山區(qū)地勢地形變化影響，借助地理優(yōu)勢可縮短管線的實際長度，從而借助減壓閥等輔助設備實現(xiàn)科學安裝的目的，一般需要對減壓閥的位置進行合理安裝，避免阻力過大增加能量耗損。

3、管網(wǎng)分區(qū)的分析

3.1 區(qū)域系統(tǒng)階層的選擇

分區(qū)系統(tǒng)中第一階層需要實現(xiàn)配水科學化；第二、第三階層是完成空壓、改壓操作，提高水質的功效。為此，市政給水管網(wǎng)的設計處理需要綜合規(guī)模、成本費用等進行分階段處理控制。

3.2 區(qū)域規(guī)模分析

管網(wǎng)設計需要滿足用戶水壓均衡性要求，避免供水事故的發(fā)生，實現(xiàn)節(jié)能控制目標，為此需要盡量采取低壓供水的方法進行操作。供水區(qū)域內(nèi)，水壓值需要在一定范圍內(nèi)。工程經(jīng)驗表明，針對地形標高進行壓頭損失的計算，再從人口密度、用水量、進水位置等進行考慮，保證管道流量滿足實際要求。

3.3 位置和區(qū)域邊界

管網(wǎng)設計操作中，需要對進水點數(shù)、水壓、流量合理規(guī)劃，原則是保證安全性、可靠性操作。一般進水點樹木需要在滿足用水需求的前提下，盡量維持最小值。管網(wǎng)進水管的壓力采取單點設置未成本低、費用少的模式，若設計區(qū)域屬于事故多發(fā)地區(qū)，則需要對進水點進行數(shù)量規(guī)劃，避免用水事故的發(fā)生為首要原則。一般針對區(qū)域范圍不大的地區(qū)，進水點數(shù)目為兩個最好，可兼顧事故、用水量之間的匹配性。對于區(qū)域邊界的分析，需要綜合各個要素的集成作用結果，如地形、高度差、水源點、參數(shù)設置等，合理分析各個要素后方可確立管網(wǎng)區(qū)域邊界。

3.4 區(qū)域方案的優(yōu)化

借助科學論證、模擬仿真實現(xiàn)處理，便于管網(wǎng)規(guī)劃的合理設計從中。現(xiàn)階段，管網(wǎng)系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)為非線性趨勢，建模難度高，傳統(tǒng)閉環(huán)自動控制體系無法實現(xiàn)精確仿真操作，本文借助遺傳算法實現(xiàn)優(yōu)化處理，對復雜度高、綜合性強的管網(wǎng)尤為適用。遺傳算法在城市管線的優(yōu)化設計中已經(jīng)發(fā)展為獨立學科，相應模糊控制理論輔助效果得到多數(shù)研究學者的認可，其實際應用前景較為廣闊。

結語：

提高市政管網(wǎng)發(fā)展的合理性，是提高當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的基礎途徑，加強技術研究、經(jīng)濟分析多方面要素的融合，保證設計方案的最優(yōu)化，進而實現(xiàn)管網(wǎng)費用最低、性能最高的目標。

［1］徐月，冷栢雙．市政工程給排水輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)［J］．科技創(chuàng)新與應用．2014(07):119．

［2］單琦．市政給排水設計中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)［J］．科技創(chuàng)新與應用．2015(13):143．

［3］張?。姓o排水設計中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)方案的確定［J］．中國新技術新產(chǎn)品．2015(10):124．

韓貴賢（身份證號碼：5102281972XXXX53 02）。