市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分析

王 丹

（濟(jì)寧市市政設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

輸水方式以及管網(wǎng)分區(qū)是市政給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)的重點(diǎn)，在確保給水、排水質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)對(duì)其效率予以整體把握，即通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)輸水方式、合理規(guī)劃管網(wǎng)系統(tǒng)，來(lái)提高供排水效率。

1 市政給排水工程輸水方式優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 輸水方式合理選型

城市給排水工程以及管網(wǎng)系統(tǒng)非常的復(fù)雜，涉及很多方面的影響因素，因此實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)科學(xué)選擇輸水方式，才能提高給排水效率。城市建設(shè)過(guò)程中的給排水輸水方式選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)市政工程建設(shè)布局和市政建設(shè)用水實(shí)際情況相結(jié)合，二者不能出現(xiàn)脫節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)市政給排水工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，最常用的輸水方式有三種，即壓力流、重力流和混合型三種輸水方式，具體分析如下：

第一，壓力輸水型。該種類型的壓力輸水方式在現(xiàn)階段市政工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用非常的廣泛。從原理層面來(lái)看，其主要是通過(guò)對(duì)給水源施加壓力使其水位提高，從而實(shí)現(xiàn)水源輸送之目的。從應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，若采用壓力輸水法，則需在水源周圍建設(shè)加壓設(shè)施，同時(shí)還要全面考察輸水情況以及客觀需求等，優(yōu)化整合以及科學(xué)設(shè)計(jì)水壓數(shù)值。值得一提的是，壓力輸水方法的應(yīng)用，對(duì)輸水管道會(huì)產(chǎn)生壓力，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)合理選擇輸水管材，以確保輸水管道運(yùn)行安全可靠性。

第二，重力輸水型。市政給排水工程施工建設(shè)實(shí)踐中，給排水管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)于城市供水而言非常重要，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)充分利用各地區(qū)的地勢(shì)條件，有效發(fā)揮重力作用，即重力輸水。該種方式本質(zhì)上就是將重力變成輸水動(dòng)能，在現(xiàn)代市政工程給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇重力輸水法，對(duì)城市的地形條件有較高的要求。

第三，混合輸水型。顧名思義，市政給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用的混合型輸水方式，實(shí)際上就是上述兩種方式的優(yōu)化組合應(yīng)用，即結(jié)合地形地貌，采用合理的壓力輸送水源方式，實(shí)現(xiàn)綜合供排水。

1.2 合理選擇輸水方式及注意事項(xiàng)

基于上述三種類型的水源輸送方式分析可知，在選擇輸水方式時(shí)應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持因地制宜的原則，采用高效方式輸送水源。在具體選擇輸水方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮以下兩個(gè)因素，即坡度、距離。市政給排水工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重水源直線輸送距離的計(jì)算，全面分析輸水時(shí)坡度對(duì)其重力產(chǎn)生的作用和影響，結(jié)合多方面的因素合理選擇最佳輸水方式。值得一提的是，選擇好輸送水源的方式以后，還要注意以下幾個(gè)方面的事項(xiàng)。

第一，過(guò)河法。市政給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，如果需要輸水管網(wǎng)過(guò)河，則應(yīng)當(dāng)考察管道輸水壓力及其重力情況，優(yōu)選管道型號(hào)以及材質(zhì)，對(duì)輸水設(shè)施的實(shí)際利用情況全面考慮。首先，架空過(guò)河。輸水管線布設(shè)時(shí)，進(jìn)程會(huì)跨越復(fù)雜的地帶，比如過(guò)河。針對(duì)該種情況，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)對(duì)輸水管道架空過(guò)河進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，輸水管道架空過(guò)河時(shí)需借助橋梁對(duì)管線提供鋪設(shè)作用，以順著橋梁為宜，從上方通過(guò)并對(duì)輸水管道進(jìn)行架空。在優(yōu)化設(shè)計(jì)輸水管道架空過(guò)河方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握輸水管道尺寸，特別是其直徑、管內(nèi)壓力等，堅(jiān)決避免對(duì)橋梁受力性能產(chǎn)生不利影響。

第二，河底埋設(shè)過(guò)河。實(shí)踐中，將輸水管道在河床上的適當(dāng)位置合理埋設(shè)，確保輸水能夠順利過(guò)河。輸水管道河底埋設(shè)過(guò)河過(guò)程中，最為關(guān)鍵的是應(yīng)當(dāng)選擇抗腐蝕性能良好的管道，以免長(zhǎng)期浸泡影響管道輸水效果和質(zhì)量。

第三，合理選擇排氣閥。排氣閥是輸水管道的重要設(shè)施之一，其對(duì)管道輸水質(zhì)量和效率所起的作用不可小覷。比如，輸水管道內(nèi)中水快要排盡時(shí)，排氣閥就會(huì)大量吸氣，以此來(lái)避免管道因負(fù)壓而受到損壞。如果輸水管道需灌水，則排氣閥大量排氣，可以實(shí)現(xiàn)快速灌水。

1.3 長(zhǎng)距離輸水

我國(guó)水資源分布不均，城市給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度較大，部分城市甚至不具有安全無(wú)污染的水源。對(duì)于上述城市而言，在市政給排水系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)長(zhǎng)距離輸水進(jìn)行綜合考量。目前國(guó)內(nèi)最為典型的長(zhǎng)距離輸水項(xiàng)目即南水北調(diào)，工程建設(shè)投資較大，而且技術(shù)性和安全性要求比較高。長(zhǎng)距離輸水過(guò)程中，管線內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量空氣，不僅影響輸水效率，而且不利于安全輸水。為此，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性措施，有效解決管道中存在空氣的問(wèn)題，比如對(duì)空氣閥布設(shè)位置進(jìn)行綜合權(quán)衡。

2 市政給排水系統(tǒng)中的管網(wǎng)分區(qū)問(wèn)題研究

2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

就目前國(guó)內(nèi)市政給排水系統(tǒng)而言，管網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐謱蛹?jí)，并且由主管線逐級(jí)向下遞減。具體而言，可將首層管網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)其功能要求確認(rèn)為一級(jí)管網(wǎng)，二層與三層級(jí)管網(wǎng)設(shè)計(jì)是為了改壓、減漏以及空壓等。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)城市給排水系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，管網(wǎng)分布一般都保持兩個(gè)層級(jí)數(shù)，層級(jí)數(shù)的確立依據(jù)與市政供水管網(wǎng)造價(jià)與規(guī)模等關(guān)系密切。

2.2 確定管網(wǎng)邊界和取水點(diǎn)

市政給排水管網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域劃分過(guò)程中，確認(rèn)實(shí)際邊界的通常需考慮很多因素，其中城市地形地貌特征是重要因素，供水水源點(diǎn)、水資源用戶位置以及二者的地形地勢(shì)條件等，都是需要重點(diǎn)參考的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)部門在綜合分析和判斷各種影響因素的情況下，應(yīng)當(dāng)合理確定管網(wǎng)布設(shè)邊界，在保證輸送水源質(zhì)量和效率的條件下，最大限度地降低管網(wǎng)分布成本。在考量管網(wǎng)系統(tǒng)取水點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在確保輸送水源穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，管網(wǎng)取水點(diǎn)應(yīng)當(dāng)盡可能減少。取水點(diǎn)少，說(shuō)明確定因素少，實(shí)踐中對(duì)未說(shuō)明特殊區(qū)域的城區(qū)管網(wǎng)布設(shè)時(shí)，建議采用單水源地取水方法，這有利于嚴(yán)格控制輸水管網(wǎng)中的水壓和管內(nèi)流量。

2.3 輸水管理方案的優(yōu)化

在設(shè)計(jì)市政給排水系統(tǒng)時(shí)，管網(wǎng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，而且也并非一蹴而就的事情。通常情況下，在初步分區(qū)方案成型以后，設(shè)計(jì)人員與決策人員應(yīng)當(dāng)對(duì)比分析方案，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)手段模擬實(shí)驗(yàn)，并且深入挖掘設(shè)計(jì)方案中的問(wèn)題。通過(guò)上述步驟，對(duì)各分區(qū)輸水方案進(jìn)行細(xì)化，在此過(guò)程中涉及很多的元素和影響因素，比如輸水管道、閘斷設(shè)施的設(shè)置等。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制建設(shè)成本，其主要部分是指市政給排水系統(tǒng)管線材料和成本，管材成本源于所用的管道材料和長(zhǎng)度、橫截面積等。實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用性價(jià)比最高的管道材料，盡可能縮短管線，只需滿足正常安全輸送水源即可。在此過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段和方法，比如疊壓輸水方法以及先進(jìn)的節(jié)水設(shè)施等，這有利于降低水資源輸送過(guò)程中的資源浪費(fèi)，而且有利于水源與終端水用戶之間的無(wú)縫鏈接；輸送水源在內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行，淘汰了以往的蓄水池儲(chǔ)水設(shè)備，避免出現(xiàn)水資源的二次污染。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，國(guó)內(nèi)市政給排水工程項(xiàng)目建設(shè)難度逐漸增大，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)因地制宜，根據(jù)本市的實(shí)際情況以及地形地貌等合理選擇給排水方式和方法，并且對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行合理分區(qū)，這樣才能滿足城市發(fā)展要求，才能提高供排水效率，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。