給水排水管道結構技術現況與發展

史曉峰

（信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610021）

2020年，是我國“十三五”規劃的收官之年，在此背景之下，城市給水排水工程的發展上升到新的領域，國家污水處理能力和再生水供給能力穩步提升。但是，值得警惕的是，水務行業的發展同樣面臨巨大的挑戰，水務行業的技術革新已經刻不容緩，是行業發展的重要議題。

1 城市給水排水行業發展現狀

1.1 供水需求日益增大，水質標準有待提高

由于我國水資源分配極不均衡，大部分的城市生活用水，常年處于緊張狀態。隨著城市的日益發展以及逐漸擴張，城市用水量和工業用水量逐年遞增，城市供水能力受到了極大的挑戰，同時，隨著人們生活水平的提高，對于水的質量也有了更多的要求，因此，日益增多的工業廢水和純凈的生活用水之間產生了一定的矛盾。另外，人們日益關注生活用水中有害物質含量，對于健康的重視程度逐漸提升。為了緩解生活用水和企業發展的矛盾，一方面亟需改進企業的排水方式，降低污染排放程度；另一方面，尋找更多健康的優秀水源，同時，提升再生水的質量等級，進一步滿足供水排水行業的發展需求以及人民生活的真實意愿。

1.2 城市地下給水管道老化、漏損嚴重且維修困難

由于我國的室外排水管網常年被埋在地下，且大多為鑄鐵管、球墨鑄鐵管、塑料管、PE熱熔管、鋼管等，這些管材的鋪設時間大多超過30年，并且隨著城市管網的鋪設范圍巨大，無法保證每一條管道得到良好的維護和養護，而大多數管線由于常年使用，部分管網漏損嚴重，同時，更加重了出廠水質的污染程度。由于大部分鑄鐵管的材質較為脆弱，無法抵抗較為強烈的震動效應，部分鋼管長年累月地使用，受到一定侵蝕，進而穿孔導致漏水。另外，閥門的質量較差，受當時的生產工藝影響較大，閥門本身在鑄造過程中含有大量砂眼、焊接損傷等，這在某一程度上加重了設備的漏水率，進而加深了水質的污染程度。大部分的城市管網的管徑是依照建國初期進行設計、施工的，后期城市發展較快，發展規模較大，而城市地下管網建設程度沒有和城市規模發展程度達成一致，進而影響了大量末端小區的供水形式，降低了城市供水能力。

1.3 傳統凈水處理工藝凈水能力堪憂

隨著供水排水技術的不斷更替，我國傳統自來水廠的凈水工藝已經無法滿足人們日益增長的需求，同時也無法進一步提升水的品質，缺乏相關的加工工藝。雖然各個城市的供水技術積攢了大量的經驗，但是，在設備技術方面依然保留著傳統的凈水工藝，如混凝、沉淀、過濾、消毒等，通過這四個凈水步驟，進一步完成常規用水的凈水流程，這一凈水技術沿用至今。因此，主要的處理工藝依然是建立在剔除黏土膠體微粒以及致病細菌上。這一技術在我國凈水工程中使用時間和范圍最為廣泛，同時也為我國現在城市凈水工作貢獻了巨大力量。但是，技術要升級、工藝要更新才能更加符合現代人的生活需求以及工業生產需求，隨著環境保護的最新法規——《中華人民共和國環境保護法》的實施，進一步提高對于水質的環境要求，各地區的總體污染程度雖然在一定程度上得到有效控制，但是水源地的大量減少、地下水的逐步降低，都為城市供水能力打上問號。另外，由于一些農藥、微量有機物、化學試劑等污染因素，傳統的凈水設備無法有效凈化受污染的水資源。水廠的工藝以及設備的更新迫在眉睫，改革的風帆必將啟航。

1.4 給水排水管道使用現狀的若干問題及解決方法

（1）用戶管線堵塞。給水、排水管線堵塞問題大多發生在排水管線，由于一些中纖維、塑料以及油脂等沉積物排水管道中無法自我降解，因而帶來了大量的堵塞物，這為管道正常運行造成了極大的障礙，同時，也給管道清掏和疏通帶來了極大的工作量，不少堵塞物由于自身較輕，漂浮在排水管道液體上層，當流向到抽泵站時，會對泵機造成損害，因此，需要在抽泵站處設立格柵網，格柵網每天都會攔截到大量漂浮物，有的漂浮物由于體積過小，順利通過格柵網，進入泵房之中，導致水泵葉輪發生堵塞，造成設備損壞。雖然大量的格柵網縮小一定網格空隙，但依然無法避免大量漂浮物到達泵房，磨損葉片現象也極為嚴重。因此，為了解決這一問題，需要在源頭上管制排水管道內減少上述垃圾的存在，降低泵機的損害幾率。同時，增加人工作業，進一步攔截、清理。在源頭上，控制漂浮物到達市政管網，降低城市管網的運行壓力。

（2）設置沉淀池。由于傳統的排水管網管內流量小、流速慢，很容易發生不定性沉降，造成管網淤積堵塞、管線淤堵，而管網的疏通工作耗時耗力，不僅無法立刻解決，同時也會影響日常使用。因此，為了減少全部管線的維護工作，設置沉淀式井底，并且下沉50cm最佳，這樣可以暫時緩解大量沉降物對于管線的壓力，但是需要定期的清掏工作，一定程度上造成地上環境的污染。

（3）設置閥槽。由于干線管道的流量和流速較大，因此，在檢查井內的相關水位時，作為管道維護作業的工作人員，需要將管道內的水位進行降低或者斷流，為了方便維護施工作業，建議在干管的管道的交匯處設置檢查井。同時，在轉彎檢查井以及直線段管道中，每隔一段距離設置一個檢查井，并且根據相關需求，通過閥槽的開關控制管道水的流量和流速。為了進一步方便工作人員的施工作業，使用較輕、實用的管道阻水設備。

2 城市給水排水管道技術發展趨勢

給水排水管道技術雖然發展較快，但是依然無法滿足當前的城市發展需求，故需要進一步提高管道內容設計結構，提高管道材質，優化現有的管道布局，提升管道的使用年限，減少維護成本和使用成本，降低因管道遺漏造成的污染和危害，全面提升城市管網的各項能力。

2.1 提高供水管道質量標準，增加使用年限

供水管道的制造水平，是一個國家整體工業體系的重要體現，因此，為了生產出雜質含量低、管材結實、耐用的高品質管道，需要集合全社會的力量。從管道自身的使用壽命上出發，大多數管材的使用年限為20年以上，因此，在現有的生產工藝中，可以提高管材的純度，降低雜質含量，同時，使用新型不銹鋼或者耐腐蝕的鋼材作為管道的主要材料。雖然鋼材的造價要高于鑄鐵，但是隨著使用年限的增長，鑄鐵管材的使用問題逐漸增多，維護成本較高，因此，需要將眾多管材的使用壽命做出坐標使用圖，橫軸為使用時間，縱軸為造價，確定后，進行綜合比較，選出性價比最佳的管材。另一種參考辦法：為了提高管材的使用壽命，在城市主要繁華場所的排水管道，使用造價高、壽命長的鋼材質管材，如304不銹鋼管材；另外，在一些人跡稀少、使用量較小的區域，使用傳統鑄鐵管材，這樣可以降低城市排水管道的綜合造價，降低市政的總體費用支出。管道的質量不僅僅是制造工藝決定的，也是由使用方式決定的。因此，提高管道的質量，要合理規劃使用線路，可以通過當前的技術優勢，如大數據調查以及云加速技術，確定城市最大的水量管道路線，為管道的維護和使用提供一定幫助，同時在一些環境不穩定或者經常損壞的管道連接處，設立自動報警系統，添加監控設施，可以在事故發生最早階段解決問題，降低損失[1]。

2.2 優化給水排水管道結構布置，降低維護成本

隨著城市給水排水管道的發展，維護成本占城市地下管道綜合成本的比重逐漸增加，優化給水排水管溝的結構布置勢在必行。城市中的一些重點區域，由于歷史遺留問題，不少管線構架復雜、縱橫交錯，沒有任何科學性和合理性。因此，未來的城市發展必須提高認識程度，在新的建設區域，必須強化對于地下管道設施的結構布置工作，而一些分布繁雜的區域必須重新統籌、重新設計，降低地下的使用面積，優化現有的管道構架。通過科學設計，優化方案，力爭將城市給水排水管道設計得簡單、節能、高效、省時省力，不僅方便施工，更方便后期的維護、檢查。優化管線的結構布置，是一項利國利民的大事，也是城市建設的發展的必然趨勢。在這一方面，日本和德國尤為先進，可以適當派選優秀的技術人員前去學習，為城市給水排水管道的未來發展提前布局[2]。

2.3 減少污水漏損，引入新的技術應用

大部分非傳統管線都面臨著管道陳舊、漏損嚴重的情況，因此，未來的給水排水管道一定要避免這些傳統弊病。提升管道質量，無論是結構設計還是安裝方式，都可以全面提升城市管網使用效率。同時，降低管線由于漏損、陳舊導致的污水漏排現象。研發新型城市排水管網的同時，增加漏水收集技術，降低污染對于環境的污染和影響，同時，對于一些已經應用的管網線路，在管網外層鋪墊一層防護裝置，并定向引流，收集漏損的污水。加快各管線的更新工作，用新型管線替代陳舊的管線，控制污水的擴散。另外，引入給水排水領域的最新技術，如凈水循環技術、管道增壓技術等，以及各種新型地下管道設備，共同為管道建設貢獻力量。新技術、新設備的加入，有力緩解當前的城市供水、排水壓力，進一步提高管路的運輸效率，為傳統的管道改造工作指明了方向，進一步促進陳舊設備的更替和換新[3]。

3 結論

綜上所述，給水排水設施隨著城市的發展逐漸完善，管道結構技術也會日新月異，為人們帶來更多方便。另外，隨著當前各地區地下管道的各種改進和更新，越來越多的新設備應用到地下管線中，進一步提升了地下管道綜合效益，為城市建設貢獻更多的力量。