市政給排水設計中輸水方式的選擇及管網分區

劉秀

摘要：隨著社會的不斷向前發展，城市化建設進程不斷加快，城市的供水以及排水需求不斷增加。在城市建設規劃中，合理的對城市給排水系統進行設計對滿足城市居民的給排水需求有著重要意義。在對市政給排水設計中設計管網分布時，合理的進行管網分布，能有效的節約能源資源，尤其是在選擇輸水方式的時候，在地里條件允許的情況下，選擇重力輸水方式，因地制宜的應用地勢的落差進行輸水從而節約能源、資源。在對城市的給水排水的管網進行規劃設計時，應該綜合城市的地理條件，進行合理的設計。本文通過對市政給排水輸水方式的詳細介紹，并對市政給排水設計方案進行了仔細推敲，希望能夠拋磚引玉，從而達到共同提高的效果，并對我國以后的城市建設中給排水設計提供理論性的參考。

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關鍵詞：市政給排水 輸水方式 管網分布

在城市的建設發展過程中，城市的給排水系統對保證城市居民正常生產生活提供的基礎保障。在整個城市供水系統中，給水管網占據了很重要的地位，并且對管網的投資業相當巨大，大約占了總投資的80%左右。在供水系統中，輸水管網的主要作用是將水保質保量的送到千家萬戶，進而滿足城市居民的生活及生產用水。城市供水系統耗能中，克服管網的水頭損失和滿足最小服務水頭以及多余水頭的耗能占了很大的比例，占據了絕大部分的供水投資成本，因此只要進行良好的設計，這部分就具有很大的節能空間。本文就給水管網的合理分布進行了深入分析，希望能夠降低對整個供水系統的投資成本和節約社會資源。

一、輸水方式的選擇

1 輸水方式的分類

輸水方式分為壓力流輸水方式、重力流輸水方式以及壓力與重力相結合的輸水方式、壓力流輸水方式是當水廠水池位高于水源水位時，依靠水泵加壓輸水。采用加壓輸水時，輸水管要根據地形高差、管線長度、管材的承受能力、地質狀況及設備動力等情況，設置一級加壓泵站或中途加壓泵站，壓力流輸送至水廠。當水源水位高于水廠水池水位，且兩處的地勢高差足以克服輸水管線的水頭損失時，可根據地形地質條件，采用重力流輸水，不能自流的地段，采用壓力流輸水，這種輸水方式投資和運行費用低，是理想的輸水方式；由于地形的復雜性，水在輸送的過程中，要結合地形加以確定，宜用壓力輸水的地段采用壓力輸水，在壓力輸水段需要設置加壓泵站提升水壓。這種既有壓力輸水又有重力輸水的方式成為壓力與重力結合輸水方式。

2 輸水方式的選擇

輸水方式的選擇往往受水源條件、地形地質條件的限制。選擇輸水方式，首先要確定供水的水源、供水的距離I和力量Q，之后根據水源水位Z1和水廠水池水位Z2之差來確定采用何種輸水方式。

如果Z1

HP=Z1-Z2+h

式中：Hp為加壓泵站水泵揚程，m；h為輸水過程中的水頭損失，m。

如果Z1>Z2，原則上可以考慮采用重力輸水，這時重力l輸水管水力坡度if和平均地形坡度i0有如下關系：

if<=i0，其中i0=（Z1-Z2）/l

重力輸水需要有一定的水力坡度，達到重力輸水的要求，因而管徑會增大，管線長度會延長，建造費用隨之增加，如果有：

F1>F2+F4

式中：F1為重力輸水管道的建造費用；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

選用重力輸水，輸水管徑要滿足在最大流量時水力坡度小于或者等于地形坡度。

3、輸水過河方式的選擇

輸水管 （ 渠 ） 、配水管道的通氣設施是管道安全運行的重要措施。通氣設施一般采用空氣閥，其設置 （ 位置、數量、型式、口徑 ） 可根據管線縱向布置等分析研究確定，一般在管道的隆起點上必須設置空氣閥，在管道的平緩段，根據管道安全運行的要求，一般也宜間隔 1000m 左右設一處空氣閥。

3.1、架空過河

架空過河優先考慮利用過河的橋梁，但因管徑較大，如輸水壓力較高時對橋梁的結構有影響，需得到原設計部門的許可及橋梁管理部門的同意。

3.2、河底埋設

埋在河底采用倒虹吸過河的話需采用兩根管，事故時單根過水能力不小于設計過水能力的70%；采用倒虹吸過河需設置檢修井，埋設深度應考慮現有挖沙對管道的影響，最好沿河床的底部巖石層敷設，便于設置管道支墩；單對架空敷設的費用遠高于倒虹吸費用倒虹吸應采用內外均有較好防腐性能的管道，且連接可靠不形成泄漏架空敷設建議采用螺旋焊接管，內噴涂混凝土砂漿防腐避免管道出現腐蝕現象。

3.3、排氣閥的選擇

排氣閥是輸水管道的呼吸器，當管道排水放空時，它大量吸氣，避免管道內形成負壓而損壞；當管道灌水時，它大量排氣，讓管道內快速灌滿水；在管道輸水過程中，水里釋放出的少量氣體亦應就近排掉。因而排氣閥應是復式的排氣閥，既有快排、快吸的功能，要求快排時，排氣口的風速超過100m/s時也不封堵，又要有小孔釋放少量積氣的功能。

4、山區輸水方式的選擇

山區城市地形高差大，有適宜重力流輸水的條件，充分利用水高位差，選擇最短的路線，若重力輸水管線地形高差較大時，贏在適當位置跌水井或減壓閥；如需要加壓輸水時，當水源和給水區高差很大時，可將壓力輸水管分成幾級，沒機有單獨的泵站，組成多級輸水系統，至于加壓泵站的位置、增壓方式和增壓級數，應通過技術經濟比較確定。

5、長距離輸水方式選擇

我國水資源貧乏，且在時間與空間的分布上極不均勻，加之水源污染現象嚴重，一些城市的河流已經不能作為飲用水水源，而不得不考慮跨流域、跨地區地進行長距離引水。到目前為止，我國已經成功實施了許多長距離引水工程，其中最為著名的輸水工程即南水北調工程。長距離輸水工程投資巨大，對安全性要求很高，而管線中不可避免地存在著大量空氣，空氣的存在不僅會降低輸水效率，甚至會危及供水安全。解決這一問題最常見也是最有效的方法就是在管線的適當位置安裝恰當的空氣閥。

二、管網的分布

管網的分區最優方案應該是技術上合理、在一定年限內建筑費用和管理費用之和最小的方案。管網的建造費用主要是管道費用，它取決于管道的管材、直徑和管材長度等因素；管理費用主要是泵站的運行費用，它取決于水泵的流量和揚程。目前管網工程在經濟上的評價方法主要用年折算費用法，急將個方案的建設投資費用分攤到基準投資回收期的各年，再與各年的經營成本相加，以年折算費用最小的方案為最優秀的方案。

三、結束語

隨著城市化建設進程的不斷加快，人們在日常生活及生產中對水資源的需求量越來越大，為了保障人們在城市中的正常生活生產，就必須對城市的供水系統進一步改良。對城市的給排水系統中管網的合理分布，以及正確的輸水方式都與城市居民能否安全放心的用水息息相關，本文通過對城市給排水的輸水方式進行詳細的介紹，并對市政給排水的設計方案深入研究，總結出：在城市的供水問題中，如果地理條件允許的情況下首先應該考慮到運用重力輸水，能有效的節約能源、資源，在如果重力條件不允許，進而選擇其他輸水方式時應該綜合的進行技術和經濟比較，從而選出經濟合理的輸水方案。在對分區進行考慮時，首先必須根據管網的年費用模型對管網的年費用進行估算，并對管網分布方案進行技術和經濟上的對比，從而決定管網的分區形式。