管網區塊化理念在集約供水中的實踐

上海水利工程設計研究院 200063

摘要：當前，集約供水管網存在諸多問題，如漏損現象嚴重、供水電能消耗高、安全事故頻發等，為此，管網區塊化理念在集約供水中應用價值得以體現。本文基于管網區塊化理念的概述，分析管網區塊化的劃分因素，從實踐難點和要點兩方面論述管網區塊化理念在集約供水中的實踐。

關鍵詞：管網區塊化；集約供水；實踐；難點；要點

在城市化進程日益加快的形勢下，集約供水管網建設得到發展機遇的同時，也面臨著更高的要求。目前，供水官網體系中，管網壓力不平衡造成管網使用壽命的縮短，引發供水管網安全事故，導致嚴重管網漏損現象，電能消耗偏高，管網水源二次污染現象極易發生，這種種現象均導致管網供水生產銷出存在較大差異，管網供水的整體經濟效益得不到提高。在管網供水體系中，為確保管網供水安全性能和經濟效益的提高，有效降低管網供水的電耗、漏耗等，管網區塊化理念應運而生，對改善供水現狀、提高供水效益有著重要的理論指導意義。

一、管網區塊化理念概述

（一）管網區塊化

就管網區塊化理念的發展而言，隨著2001年趙宏賓教授首次提出給水體系的區塊化理念，管網區塊化理念得以形成并飛速發展。趙宏賓教授指出，給水體系的區塊化理念并不是供水管網的簡單串聯或并聯，而是根據供水水源、用戶需求、行政區域以及地形地貌的綜合要求進行供水管網的區塊化劃分，以現有供水管網為劃分基礎，劃分出供水管網的不同區塊，實現分區供水和集約供水的區域管理，保證各級官網管道的功能相對分離。同時，在供水管網的各個區塊安裝管網監測裝置，動態化檢測各區塊的水壓、水量、水質，在同等級的官網區塊之間以應急聯絡管道相連，實現供水管網的有效控制，確保用戶的安全用水需求。

在管網區塊化理念的初步提出后，2002年供水管網分區的微觀動態模型得以建立，2003年才真正出現管網區塊化理念的系統闡述，2007年管網區塊化理念利用水力模擬實驗得以進一步優化并完善，直到2008年，趙明教授總結歸納出管網區塊化理念和具體實施方案，其過程如下圖所示。

由上圖可知，管網區塊化理念實現了供水主管和支管的功能相對獨立，結合地形、區域特征劃分出管網體系的若干獨立分區，供水體系的等級化和區塊化得以全面實現。

（二）管網區塊化區塊化分因素

在集約供水中，為合理有效地劃分管網各區塊，需要考慮四個方面的因素，包括供水水源點的數量和位置、區域劃分邊界、水壓分區以及自然生態環境。在進行管網區塊化分時，首先要考慮的是根據集約供水的實際要求，合理選定供水水源點的數量和位置，盡可能避免出現長距離供水或高差距水壓供水現象。例如，在進行相對較平坦地區的管網區塊化分時，通常情況下選擇區域中心地帶為供水水源點；若地形坡度變化較大，以最高坡度為標準選擇供水水源點。其次，根據區域劃分邊界簡單進行官網區塊的劃分，盡管操作簡單，但在一定情況下是既可行又經濟的管網區塊化劃分方式，施工成本較低。再次，在根據水壓實際情況劃分管網分區時，可以根據地形差異和用戶需求進行水壓的調整分區，是有效避免供水管網漏損現象和降低能耗的重要指標因素。在官網區塊話分中，水壓分區的實際操作是結合區域內的地形高低差距、用戶實際需求和管網漏水率合理劃分出不同的水壓壓力區，各分壓區域的壓力差距相差不大，管網整體水壓平均值得以降低，管網整體水壓要求得以滿足。最后，在根據區域自然生態環境進行管網區塊劃分時，主要考慮城市主干道、河流、山谷等的影響，盡可能以自然條件作為區塊分區界限，天然劃分供水管網區塊的劃分。

二、管網區塊化理念在集約供水中的實踐

在集約供水中，管網區塊化的理念的實踐需要事先考慮其實踐難點，才能有效把握實踐要點，實踐效果才能更加理想。

（一）管網區塊化理念在集約供水中的實踐難點

管網區塊化理念在集約供水中的實踐要注意三個方面的問題，即管網的規劃設計、管網工作量和成本控制以及水量水壓和水質的控制。首先，在管網的規劃設計上，依據《室外給水設計規范》（ UB 50013-2006）的規定，要求城鎮配水管網在設計時盡量成環，即使在設計枝狀管網時也要考慮成環的可能性。其次，在管網區塊化理念的實踐中，官網工作量和成本控制是需要予以重視的實踐難點，管網區塊化應用目的在于集約供水的獨立管理，為實現此目的，需要以大量閥門為節點，切斷管網中各個階層管道的相互連接，官網工作量相較于傳統供水管道施工而言更大，所需材料更多，成本更高，成本控制更加必要。最后，集約供水中，在水量水壓和水質的控制上，由于管網區塊化施工操作，水量水壓難以滿足用戶實際需求；同時官網區塊邊界處的水質受作業影響會變差，容易出現死水現象。

針對以上這三方面的實踐難點，在集約供水中應用管網區塊化理念時，可以借由各區塊規模的適當調整、利用用戶終端水壓水量數據采集裝置的實時監控以及水質定期沖洗，予以相應的解決。尤其需要指出的是，對于地震后管網的重建、管網的重新規劃以及鄉鎮一體化供水改造系統的管網區塊化建設可以在原有管道的基礎上一步到位。

（二）管網區塊化理念在集約供水中的實踐要點

根據管網區塊化理念在集約供水中的實踐難點，可以從兩個方面實踐管網區塊化理念，即水壓均衡處理和能耗降低處理。在水壓均衡處理方面，管網區塊化可以是集約化供水各區域內的水壓更加均衡，進而有效緩解部分區域水流的高壓或低壓問題。在管網區塊化應用于集約化供水中，水齡是管網水質的重要衡量指標，水齡對水質造成的影響如下表所示。

水齡對水質的影響表

從總體上而言，水齡流動性越大，水中微生物的繁殖率越高，水體活性越高，水質越好。從降低能耗方面而言，管網區塊化理念的應用可以有效提高集約供水的實際開展質量，在節約水資源的同時，還能有效節約其他形式的能源，如電能等。

結束語

在供水管網規劃中應用管網區塊化理念，是國內外給水體系的先進化發展，全面考慮到給水體系的實際情況，進行給水體系的區塊化管理，在改善水壓、水質和減少能耗的同時，在一定程度上可以實現水資源的合理使用和有效節約，符合水資源的可持續發展。

參考文獻：

[1]鄭小明，趙洪賓.管網區塊化理念在城鄉集約化供水中的實踐[J].城鎮供水，2012.

[2]鄭小明，趙明.管網區塊化理念在上海市奉賢區集約化供水中的實踐[J].給水排水，2012.