城市給水管網優化設計探討

王 敏

（任丘市城鄉供水總公司， 河北 任丘 062550）

0 前言

隨著經濟發展以及社會的不斷進步，進一步推動了我國城市化發展進程不斷加快，受其影響城市給水管網設計優化問題也廣受人們關注，對人們日常生產以及生活來說，供水安全性以及可靠性非常重要。取水、凈水、輸配管網部分是給水系統的關鍵組成部分，其中最為重要占比最大的就是輸配管網部分，占到給水系統六成到八成，給水系統建設過程中給水管網設計及其優化會帶來嚴重影響作用。

1 城市積水官網中所存在的問題：

通過給予合理科學的管網設計來進一步提升整個城市及水系統的水平和科學性，提高水資源利用效率的方式，實現安全經濟性的供水。

1.1 設備發展較為落后：

在科學技術的推動作用之下，城市給水管網相關的設計以及建設設備都有了非常大的改變和優化，但從現階段設備使用情況來說還更多的利用傳統的給水管網設備，嚴重限制及水管網設計本身的科學性以及經濟性作用的發揮。同時由于過多的使用一些老化設備，這些設備在使用過程中經常出現各種各樣的故障，設備的維修成本和養護成本非常高。在城市資金撥備過程僅有很少一部分撥配到城市積水管網設備維護和養護，在沒有足夠的資金支持作用之下給水管網經常出現堵塞現象，原有的老化設備中所存在的問題也無法及時修復，從整體上來說設備的更新發展根本無法滿足人們對給水管網設計優化的需求。

1.2 水質無保障：

由于給水管網管道自身所處環境，它在使用過程中會受到多種環境因素的影響，比如說地質環境的變化會造成管道出現變形或溶解，公路建設會造成供水管道破壞，氣候條件、氣候環境出現變化則會加快管道的風化和侵蝕。尤其當供水管道深埋地下時受到周圍土質環境的影響，非常容易出現不同程度的物理或化學反應變化。管道及其設備的損壞和破壞變化反應都將會對管道內的水質產生嚴重影響，人們的飲用水和生產用水已經無法得到有效保障。

1.3 給水管網規劃布局缺乏足夠的科學性：

城市自來水進水管網設計本身會涉及到多項工程，比如說設計理念、專業技術能力、資金投入、地下布局不同區域、不同管道等多方面內容，它具備綜合性和系統性。但我國給水管網規劃布局事實上還存在非常大缺陷，尤其是缺乏足夠的經驗和優秀的設計理念。給水系統在設計過程中缺乏足夠的系統性和科學性，這種情況在老城區尤為嚴重，無法和城市的快速發展、擴張相適應。

2 城市積水管網優化設計的任務和原則：

總的來說我國給水管網系統優化設計研究起步時間相對較晚，發展速度相對較快，總體水平不斷提升它經歷了從單一型向復合型發展的過程。通過經典優化理論及應用，啟發式算法研究及發展、多方法優化地理信息系統多方面變化和發展，借助計算機設計技術，在官網優化計算中運用新型算法更好的為積水管網的設計奠定基礎，不斷的促進其向大型化、復雜化、多樣化方向發展，這也給管網建設和管網管理工作提出更高要求。

2.1 給水管網友優化布置、管網優化設計：

給水管網優化設計任務中官網的優化設計任務主要體現在給水管網優化布置、管網的優化設計兩部分。其中第一點給水管網優化布置，通過合理的管網優化布局，提升給水系統整體運行可靠性和經濟性，降低管網運行成本。同時要注意因地制宜和不同類型城市、不同供水方式相結合，采用不同的管網優化布置方案根據實際情況決定串聯或并聯，做好加壓站設置和準備工作，降低供水系統運行費用。第二部分管徑優化設計，系統布局和所承擔的根本任務會直接影響到管徑大小，比如說生活供水、生產供水、消防供水，不同供水需求也會對管徑有不同的要求，要從多方面因素考慮確定管徑大小，實現官網布置最優化。

2.2 給水管網優化設計原則：

給水管網設計第一個原則就是需要在設計工作展開過程中和城市近期建設以及遠期建設相結合，更好的和城市整體規劃相結合。第二個原則：針對性原則額，在用水情況調查基礎之上開展設計方案，在滿足城市供水需求基礎之上著重降低成本，降低能耗。第二原則：給水管網設計需要充分合理的利用現狀管道，提高資源利用效率。

3 管網改建以及擴建優化設計：

在管網優化設計過程中的關鍵環節就是低比管線設計方案，并對低壓缺水區進行逐步改建或擴建，對原有管道的管徑進行擴大處理或增設新的管道，對于其中老化嚴重無法繼續使用的以及過水斷面縮小的都應該及時進行更換處理，保證供水效率能夠達到要求，提升管網運行的安全性以及可靠性?？偟膩碚f管網改建以及擴建優化設計需要對以下四點要求進行滿足：第一點就是需要需要保證能夠對原有管道所在道路全部納入到改造范圍內，當和原有管道道路平行方向范圍內存在規劃道路，則需要沿著規劃道路開展管道敷設作用。第二點：在不對原有道路進行改動并增加管道時需要沿著原有管道增加管道，如果管網壓力已經滿足設計要求可以廢棄原有管道。第三點：在改建以及擴建過程中，需要更好的和城市發展需求相結合在一起，在和城市發展方向相統一的基礎之上通過近期、遠期供水量，供水壓力確定改建以及擴建目標。第四點：在沿著既定道路基礎之上敷設管道，開展管網擴建工程，保證管網擴建和改建能夠更好的符合給水管網設計要求。

4 管網圖形簡化合理性：

對新建積水官網進行簡化應該只保留其主干管道，通過簡化后的管網來體現實際用水情況，保證用戶的用水需求和用水量能夠保持正常，從而實現對城市配水系統的優化。但如果簡化無法符合要求不僅僅會造成最終計算結果以及用水情況出現較大的偏差，還會造成資金和投資的浪費。在管網圖形簡化過程中需要始終保證計算結果能夠符合具體情況。

4.1 簡化原則：

管徑的大小在一般情況下都會受到城市供配水的水利條件以及管線的作用兩大因素的影響，這兩者和管徑大小之間呈現出正比例關系。在簡化過程中可以按照官網內用水標準以及人口布局合理的確定管線數量和簡化目標，在簡化過程中需要保持謹慎，分析管網簡化對水壓、管線水頭所帶來的影響作用。如果支管末端為大用戶為保證大用戶用水需求需要避免省略以上管線。

4.2 分解管線數量整體相對較少：

當兩條管線連接時，如果能及時確定管線流量以及流向就能夠實現對兩個互相連接管線進行斷開處理，并將一個管網分解成兩個能夠獨立使用的管網，再進行計算。一般來說管網布局采用環狀管線敷設的建設方式，在連接處會和外部管網相鏈接，保證區域供水壓力始終保持均衡狀態，同時一條管線出現故障也應該減少管線設備維修對該區域用水所帶來的影響作用，控制停水范圍。

5 結束語

總的來說在現階段城市給水管網規劃設計過程中應該注重設計的合理性和經濟性，它將會直接影響到城市經濟以及社會效應，但現階段我國城市給水管網優化設計工作還在不斷的發展。在未來的發展過程中仍有許多發展空間，同時在給水管網設計實踐工作展開過程中需要通過不斷探索或者是累積經驗，將理論和實踐工作聯系在一起，不斷提升給水管網設計質量。