市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)探討

賓訶毅

湖南省建筑科學(xué)研究院 湖南 長沙 410000

前言

作為維持城市正常運(yùn)行的生命線，供水系統(tǒng)的合理性是城市現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口基數(shù)的不斷增加，對市政給排水的要求也越來越高，在進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)過程中，不僅要結(jié)合城市當(dāng)前現(xiàn)狀，進(jìn)行輸水方式的選擇，而且需要考慮未來城市發(fā)展方向，合理進(jìn)行管網(wǎng)的分區(qū)優(yōu)化。因此，研究分析市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 常見的輸水的方式

在市政給排水設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)動力方式的不同，可以將輸水方式分為三種。具體情況如下所示：

1.1 重力輸水

顧名思義，就是利用水自身的重力而進(jìn)行輸水的方式。它的動力來源主要是依靠水的重力作用。相比較而言，該種輸水方式對城市的地形地貌要求較高，必須具有一定的高度差，實(shí)現(xiàn)水從高處往低處自行流動的目的。在重力流輸水過程中，由于地勢差的原因，使管網(wǎng)內(nèi)的水受到重力的作用，產(chǎn)生流動，從而實(shí)現(xiàn)從儲水位置流動到終端使用設(shè)備的目的。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了能源，運(yùn)行成本較低，缺失是對地勢要求較高，且較難對供水量進(jìn)行控制。

1.2 壓力輸水

所謂壓力輸水，就是通過人工加壓，使得水受到壓力的推動，流向各個用水終端的目的?，F(xiàn)階段，壓力輸水的方式被廣泛應(yīng)用到市政給排水設(shè)計(jì)當(dāng)中。一方面壓力輸水運(yùn)行的穩(wěn)定性較高，且適應(yīng)性較高，可以滿足各種地勢的輸水要求；另外一方面可以實(shí)現(xiàn)對水流和供水量的控制，有效節(jié)約了水資源，避免水資源產(chǎn)生浪費(fèi)。其缺點(diǎn)是不僅施工成本較高，需要在市政給排水管網(wǎng)中合理進(jìn)行加壓點(diǎn)位置的設(shè)置，而且對管網(wǎng)的管道質(zhì)量要求較高，確保其可以在較高的壓力作用下工作。

1.3 重力及壓力綜合輸水方式：

很多城市在建設(shè)過程中，高層建筑越來越多，單純的考慮重力輸水或者壓力輸水，都會受到較大的阻礙。因此綜合性的輸水方式在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日漸廣泛。通常情況下，對于一些高層建筑，都會在其頂端設(shè)置儲水裝置，利用壓力的作用使得儲水裝置中蓄滿水資源，再利用重力的作用實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)的用戶供水，這樣的設(shè)計(jì)不僅提升了供水的效率，而且降低了供水的成本。在現(xiàn)代城市中，綜合性輸入方式的應(yīng)用日漸廣泛[1]。

2 市政輸水方式的切實(shí)選擇

通過對常見輸水方式的介紹，在市政給排水設(shè)計(jì)過程中，影響輸水方式選擇兩種因素就是地形條件和水源條件。通過公式：。在該公式當(dāng)中Hp是泵站揚(yáng)程，代表是城市供水的水源地，代表的是城市供水水廠的水池水位，而h則表明了在進(jìn)行輸水過程中水頭的損失。這些因素都會影響輸水方式的選擇。

（1）如果選擇重力輸水，首先當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛矐?yīng)當(dāng)滿足重力輸水的基本要求，且高度差較大，輸水線路較短。如果重力輸水管線的地形高度差超過設(shè)計(jì)要去，則需要在管道合理的位置進(jìn)行減壓閥或者跌水井的設(shè)置；

（2）如果選擇加壓輸水，則需要對整個給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的對比，通過對輸水管的壓力分級，并對加壓泵站的位置進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，選擇符合要求的加壓等級和增壓方式，確保滿足居民用水的需求[2]。

3 市政給排水設(shè)計(jì)中管網(wǎng)分區(qū)的優(yōu)化

某市屬于我國典型的山水城市。整個城市靠山而建，地勢起伏較大。在對該城市進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)過程中，充分結(jié)合城市的地形地貌特點(diǎn)，采用了綜合性的輸水方式，并對管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)優(yōu)化。

3.1 管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模

在管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，首先結(jié)合本市的實(shí)際用水情況，對管網(wǎng)的規(guī)模進(jìn)行了初步計(jì)算。同時，還對城市未來的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了統(tǒng)籌考慮，具體城市用水量預(yù)測如表1所示。

表1 城市用水量預(yù)測

3.2 管網(wǎng)分區(qū)的選擇

由于在進(jìn)行城市給排水施工過程中，大部分成本應(yīng)用到輸水管道方面，輸水管道的材料和使用量不同，對城市給排水項(xiàng)目的整體成本也影響巨大。結(jié)合本城鎮(zhèn)的網(wǎng)絡(luò)布局以及給排水管網(wǎng)的實(shí)際服務(wù)能力，采用了分區(qū)供水的方式：

（1）首先對因?yàn)楹恿鞣指畹母鱾€城市片區(qū)，進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，從中選取壓力水頭大于50米的節(jié)點(diǎn)；

（2）然后根據(jù)以上選取的節(jié)點(diǎn)的實(shí)際位置，對高壓管網(wǎng)區(qū)域和低壓管網(wǎng)區(qū)域的給水管道進(jìn)行重新布置，并設(shè)定不同分區(qū)的控制點(diǎn)。

（3）最后對各區(qū)間給水管網(wǎng)的連接方式進(jìn)行確定，如果它們的節(jié)點(diǎn)水頭相近，則采用高低壓區(qū)間串聯(lián)的方式。

3.3 管網(wǎng)分區(qū)前后對比

表2 管網(wǎng)分區(qū)前后成本對比

結(jié)合本城鎮(zhèn)的實(shí)際情況，對市政排水設(shè)計(jì)過程中管網(wǎng)分區(qū)的合理性進(jìn)行了成本分析，通過表2可以看出，采用管網(wǎng)分區(qū)之后，雖然在管網(wǎng)的建設(shè)投資方面所花費(fèi)的成本較多，但后期管網(wǎng)運(yùn)行過程中動力費(fèi)用減少較多。再結(jié)合管網(wǎng)分區(qū)之后，年費(fèi)用折算要節(jié)省15.01萬元。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著城市發(fā)展腳步的加快，對城市基礎(chǔ)建設(shè)的要求也越來越高。尤其是市政給排水的設(shè)計(jì)，必須結(jié)合城市的地勢地貌特點(diǎn)，根據(jù)城市的未來發(fā)展規(guī)劃，合理進(jìn)行輸水方式的選擇，并合理地進(jìn)行管網(wǎng)分區(qū)。在保障居民生產(chǎn)生活用水需求的同時，提升水資源的利用效率，降低給排水設(shè)計(jì)的成本支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙豐收。