基于管材和管徑選擇的供水管網漏損控制思路研究

　　摘 要：本文基于筆者多年從事供水管網漏損控制的相關工作經驗，以管材和管徑的選擇對供水管網漏損的影響為研究對象，分析了二者之間的對應關系，給出了具體的控制措施，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。
　　關鍵詞：管材 管徑 供水管網 漏損控制
　　中圖分類號：TU5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　
　　城市供水系統是城市建設的重要基礎設施，供水管網的漏損不但直接影響市民的日常生活、工廠企業的生產運轉及供水企業的經濟效益和服務效益，也影響到城市建設和社會經濟的可持續發展。
　　1 供水管網漏損的影響因素
　　管網漏損的原因復雜，影響因素眾多，供水部門一般根據自身經驗對管網漏損數據進行不同的分類和數據統計。漏損的影響因素可分為管材質量、管徑、接口質量、施工質量、溫度變化、管道防腐、道路交通負載（覆土厚度）、水壓、水錘破壞、地質條件、自然災害和其他工程影響等。準確的說管網漏損相關因素所起到的影響是相互關聯的，不宜單獨分析，但受資料收集的限制，很多因素無法進行定量統計和分析。本研究在現有條件下，對管道材質和管徑與供水管網漏損的關系進行了統計分析，為專業設計人員和供水企業提供一些參考數據。
　　2 管材和管徑與供水管網漏損關系的統計分析
　　2.1供水管網漏損與管道材質的關系
　　管材的選擇不僅影響管網投資，也直接影響管網運行過程中的漏損情況。我國目前使用的供水管材有鍍鋅鋼管、（灰口或普通）鑄鐵管、球墨鑄鐵管、塑料管、鋼筋混凝土管等。不同的管道材質有不同的特性，其產生的漏損程度也不同。
　　近些年，由于技術進步，制造供水管道所用的材料不斷在發展，新型供水管材的性能有了較大的改進。晉城市城市供水管網也因管材的發展應用在不同歷史時期敷設各種類型管材。截止2010年底，管網總長度達到337.8KM ，其中：
　　 另外，本文提出管材漏損系數PMLC（pipe material leakage coefficient）的概念。管材漏損系數定義為：某種管材管道漏損次數占管網全部漏損次數的百分數與該種管材的管道長度占全部管網長度的百分數之比：
　　管材漏損系數(P M L C)=某種管材管道漏損系數占管網全部漏損次數百分比(%)/該種管材管道長度占管網總長度百分比(%)
　　管材漏損系數與管網漏失頻率一樣可以反映某種管材的漏損程度，管材漏損系數越大，其漏損程度越嚴重。
　　 表1列出了晉城市供水管網各種管材的漏損情況統計。從表1可以看出，晉城市供水管網的漏損主要發生在鍍鋅鋼管和鑄鐵管上，它們的漏失頻率遠大于其它管材。
　　
　　某市的管材漏損系數P M L C計算值見表2。可以看出，某市的鍍鋅鋼管和鑄鐵管的漏損系數遠高于其它管材，說明這兩種管材的漏損程度最為嚴重。一般而言，鋼管可分為焊接鋼管和無縫鋼管。焊接鋼管又分為鍍鋅鋼管和非鍍鋅鋼管。在城市供水系統中使用的鋼管一般為鍍鋅鋼管，而且管徑多在7 5 m m以下。統計表明，普通鑄鐵管的P M L C值是P V C管的2.06倍，是球墨鑄鐵管的38倍，說明普通鑄鐵管是100mm以上口徑管道的主要漏損源。
　　這兩座城市絕大部分管道漏損都發生在鍍鋅鋼管和鑄鐵管上，這說明雖然一些客觀因素會對管網的漏損情況和使用壽命有一定的影響，但出現問題的主要原因還是來源于管材的自身缺陷。
　　2.2管網漏損與管道口徑的關系
　　在管網設計中，管徑是根據流量、流速和壓力等水力條件經過水力計算而得出的。管徑大小的改變直接影響到管道內部的水力條件，進而影響管網運行和漏損情況。表3、4分別列出了天津、紹興供水管網中各種管徑的漏損情況。
　　本文提出了管徑漏損系數PDLC（pipe diameter leakage coefficient）的概念。管徑漏損系數定義為：某種管徑管道漏損次數占管網全部漏損次數的百分數與該管徑管道長度占全部管網長度的百分數之比：
　　管徑漏損系數(P D L C)=某種管徑管道漏損系數占管網全部漏損次數百分比(%)/該種管徑管道長度占管網總長度百分比(%)
　　管徑漏損系數與管網漏失頻率一樣可以反映某種管徑的漏損程度，管徑漏損系數越大，其漏損程度越嚴重。
　　由表3可以看出，2010年晉城市供水管網中管徑小于等于D N 1 0 0的管道漏點所占比例達到92.89%，PDLC值是大口徑管道的10.3倍。從表4的某市的管徑漏損統計可知，小口徑管道的漏損頻率遠遠高于大口徑管道。
　　
　　由以上分析可以看出，城市供水管網中的小口徑管道的漏損頻率遠遠大于大口徑管道，而且DN100似乎成了一個分水嶺。管徑小于等于DN100的管道容易發生漏損的原因主要有以下幾點：
　　（1）我國早期管網設計中小口徑管道的選材主要是鍍鋅鋼管和鑄鐵管，而且現在大部分仍在運行，通過2.1節的分析可知，這兩種管材由于本身存在的問題，容易導致漏水。（2）溫度應力和水錘效應對小口徑管道的影響大于大口徑管道。（3）小口徑管道埋深一般較小，地面荷載突然增大（如過載重車輛）時，容易引起破壞漏損。（4）由于小口徑管道位于管網支線上，因此對施工質量和防腐問題重視不夠，導致管道易漏水。
　　3控制管網漏損的措施
　　通過對管材和管徑對供水管網漏損的影響分析，可以看出：最容易引起管網漏損的管材為鍍鋅鋼管和普通鑄鐵管，而P V C管和球墨鑄鐵管的抗漏損能力最強；管徑越小漏損情況越嚴重。為此提出以下建議：
　　（1）應根據安全可靠性高，維修工作量少，管道壽命長，內壁粗糙系數小，管網造價相對較低的原則選擇新敷設管網的管材。（2）對于小口徑管道，應盡量以塑料管材替代傳統的金屬管材。（3）通過加厚管壁、保證施工質量、適當加大埋深等措施，提高管道抵抗內外因破壞的能力，進而降低小口徑管道的漏失頻率。
　　（4）設計人員應本著科學認真的態度，根據當地的經濟條件，綜合考慮管網造價和運行管理費用，選定合適的設計流速和水壓力，并由此選定管道口徑，而不能僅憑經驗確定，以避免由于設計不當而引起的管網漏損事故。
　　4 結語
　　控制城市供水管網漏損是關系到城市建設、經濟發展、保證人民生活質量、節約水資源和供水企業經濟效益的重要問題，應根據當地社會經濟基礎條件、自然狀況、用水人口及水量水質等情況，合理選擇管道材質和管徑，同時采取其它控制管道漏損的措施。相關職能部門應加大供水管網漏損數據的分類統計工作，并研究各因素對管網漏損的單獨影響效應和綜合影響效應，從而能夠科學地從設計、施工、管理等方面控制供水管網的漏損。
　　
　　參考文獻
　　[1] 王翠萍. 供水管網管材的選用[J]. 建材技術