市政給排水設(shè)計中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)研究

張旭

摘 ? ?要：在市政給排水設(shè)計中，合理選用輸水方式和管網(wǎng)分區(qū)模式能夠增強給排水系統(tǒng)建設(shè)效果?；诖耍疚膹牡匦?、距離、實際需求、經(jīng)濟條件這幾個方面介紹了輸水方式的選擇方法，并闡述了輸水管網(wǎng)的區(qū)域計量分區(qū)、壓力分區(qū)、管理分區(qū)、綜合性分區(qū)，希望能夠為市政給排水設(shè)施的建設(shè)發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：市政排水;輸水管網(wǎng);管網(wǎng)分區(qū)

1 ?引言

市政給排水輸水管網(wǎng)是為了滿足居民生活、生產(chǎn)用水需求而建設(shè)的供水設(shè)施，發(fā)揮著保障群眾生活質(zhì)量、促進城市發(fā)展的重要作用，因此，為了持續(xù)推進市政設(shè)施的優(yōu)化和完善，工作者需要通過做好輸水方式的選擇以及管網(wǎng)分區(qū)，來保障市政輸水體系設(shè)計的合理性和科學(xué)性，增強給排水設(shè)施的整體使用性能。

2 ?市政給排水設(shè)計中輸水方式的選擇

2.1 ?根據(jù)地形選擇輸水方式

就目前來看，市政給排水設(shè)計中的輸水方式主要分為三種，即重力輸水、壓力輸水以及混合輸水，工作者需要根據(jù)供水區(qū)域的實際地形，來選擇相應(yīng)的輸水方式，保障區(qū)域內(nèi)輸水管網(wǎng)的通暢。其中重力輸水方式通常僅適用于水源與用戶之間地勢高差較大的情況。壓力輸水方式則主要適用于水源與用戶所在區(qū)域之間的高差不足以推動水體自流輸入，或水源區(qū)域的地勢比用戶區(qū)域地勢低的情況?；旌陷斔绞揭话阌糜谟脩襞c水源之間地形變化較大的情況，在實際構(gòu)造上也比較復(fù)雜。

2.2 ?根據(jù)距離選擇輸水方式

根據(jù)距離選擇輸水方式這一設(shè)計思路，主要應(yīng)用在長距離的輸水方式選擇中。在長距離的輸水中，由于我國水源空間分布不均勻，加之長距離輸水管網(wǎng)經(jīng)常會遇到地形復(fù)雜的區(qū)域，因此，現(xiàn)階段，設(shè)計者通常會采用混合輸水方式，來進行長距離輸水。但在此過程中，輸水管中的水體經(jīng)常會因為流速的劇烈變化而出現(xiàn)水錘現(xiàn)象造成管網(wǎng)損壞。為此，設(shè)計者需要將水錘防護納入到輸水方式選擇中的重點考慮因素，而常規(guī)條件下，重力、壓力兩種輸水方式都容易發(fā)生水錘問題，影響管網(wǎng)運行的安全性，因此，設(shè)計者需要在上述兩種基礎(chǔ)方式上進行適當(dāng)?shù)母脑欤瑯?gòu)建出能夠適應(yīng)遠距離輸水的針對性輸水方式。在此過程中，鑒于重力輸水沒有加壓泵，不存在水柱分離、彌合等問題，所以設(shè)計者可以在條件允許的情況下，提高重力輸水方式的應(yīng)用比例，并針對需要壓力輸水方式的區(qū)域，采取分級鋪設(shè)的措施，優(yōu)化輸水方式設(shè)計。

2.3 ?根據(jù)實際需求選擇輸水方式

根據(jù)實際需求選擇輸水方式主要是指基于大輸水量、輸水過水域這兩種情況對輸水設(shè)計的要求，來選擇輸水方式的設(shè)計環(huán)節(jié)。在大水量輸水工程中，設(shè)計者應(yīng)采用低壓輸水模式，并將輸水管道接入儲水袋中，實現(xiàn)大規(guī)模的輸水，如果期間存在輸水過水域的情況，設(shè)計者還要根據(jù)實際情況選擇架空、埋地等方式，完成輸水管網(wǎng)的建設(shè)。以大柔塑輸水方式為例，在該輸水方式的背景下，人們采用了大口徑柔性納米抗菌塑料管作為輸水管材，利用支架將其建設(shè)在水面以下，然后將水源輸入設(shè)置在地下的大儲水袋中，最后，市政分支管網(wǎng)再將水源從大儲水袋輸送到用戶處，完成整體輸水方式的設(shè)計，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大量、過水域輸水，而且還可以借助塑料管材的耐久性，減少后期維護成本。

2.4 ?根據(jù)經(jīng)濟條件選擇輸水方式

經(jīng)濟條件作為影響輸水方式選擇的重要因素，設(shè)計者應(yīng)針對實際建設(shè)運營資金投入狀態(tài)進行相應(yīng)的取舍，使輸水工程得以穩(wěn)定運作。在輸水方式選擇中，設(shè)計者需要注意，高壓管道的能耗相較于低壓鋼筋混凝土暗渠的能耗更高，所以在條件允許的范圍內(nèi)，可以優(yōu)先選擇低壓暗渠，同時，管道的粗糙系數(shù)通常與水頭損失呈反比，為此，設(shè)計者在實際的輸水選擇中，可以采用較為光滑的管材，降低輸水系統(tǒng)運作能耗。此外，適當(dāng)調(diào)整輸水渠內(nèi)的流速，也能夠減少系統(tǒng)整體能耗，節(jié)約建設(shè)運營成本，例如：黃浦江上游的輸水工程，設(shè)計者將流速設(shè)置在1m/s～1.4m/s，結(jié)合0.3%～0.5%的水體自有水力坡降，使水體流速剛好可以保持在不淤狀態(tài)，增強了水體加壓環(huán)節(jié)能耗的合理性，實現(xiàn)了經(jīng)濟性的輸水方式選擇設(shè)計。

3 ?市政給排水設(shè)計中輸水管網(wǎng)分區(qū)

3.1 ?區(qū)域計量分區(qū)

在輸水管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計中，區(qū)域計量分區(qū)模式又被稱為DMA分區(qū)，其主要是通過關(guān)閉輸水管的閥門或截斷管段的方法，來將整體輸水管網(wǎng)劃分為各個獨立的區(qū)域，同時，工作者還要為每個區(qū)域的進、出水管處，配備流量計，以實時監(jiān)測各個區(qū)域的水源出、入流量，以便于及時定位輸水管故障位置，為后期的檢修、維護工作提供便利。在此過程中，設(shè)計者需要根據(jù)管網(wǎng)覆蓋的用戶數(shù)量，來選擇相應(yīng)等級的計量分區(qū)模式，制定具體的管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計方案?，F(xiàn)階段，計量分區(qū)模式主要被分為三個等級，即小型、中型、大型，其中小型等級的用戶數(shù)量為1000戶以下、中型為1000～3000戶、大型為3000～5000戶，設(shè)計者基于此，來協(xié)調(diào)輸水管網(wǎng)的分區(qū)設(shè)計，可以更好地滿足不同人口規(guī)模區(qū)域的輸水要求，深入優(yōu)化管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計的合理性與科學(xué)性。

3.2 ?壓力分區(qū)

壓力分區(qū)主要是指一種基于地形和用戶水壓需求，將輸水管網(wǎng)劃分成各個壓力分區(qū)的管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計方式。在實際設(shè)計中，設(shè)計者需要圍繞壓力與漏失率之間的正比關(guān)系，結(jié)合輸水區(qū)域的高程分布、水壓線分布資料，將整體管網(wǎng)準確劃分為若干個壓力分區(qū)，以便于對局部管網(wǎng)區(qū)域進行壓力控制，降低管網(wǎng)漏失率。在此過程中，設(shè)計者需要將測壓點布置到比較有代表性的用戶節(jié)點中，以獲取輸水管網(wǎng)整體的壓力分布數(shù)據(jù)，然后結(jié)合歐氏距離理論，構(gòu)建一個輸水管網(wǎng)分區(qū)模型，來推算出各個用戶節(jié)點的相似性，最后根據(jù)計算結(jié)果，將輸水管網(wǎng)劃分為各個子區(qū)，并在每個子區(qū)中選擇最具代表性的壓力監(jiān)測點，用作后續(xù)管網(wǎng)水壓檢測，實現(xiàn)輸水管網(wǎng)壓力分區(qū)設(shè)計。

3.3 ?管理分區(qū)

從經(jīng)濟性、可行性等角度上來看，上述兩種分區(qū)方式在落實過程中需要大量的計量操作，難以在規(guī)模龐大的輸水管網(wǎng)分區(qū)工作中落實。而管理分區(qū)模式是直接按照管網(wǎng)覆蓋區(qū)域現(xiàn)有的、明顯的邊界進行劃分，能夠最大化地簡化輸入管網(wǎng)的管理工作，有效適用于覆蓋規(guī)模大、涉及用戶數(shù)量多的輸水管網(wǎng)分區(qū)。一般來說，這種分區(qū)模式采用的邊界通常為自然條件下形成的地理邊界、行政劃分邊界，待管網(wǎng)建成后，各個區(qū)域的負責(zé)人員，通過相互之間的信息共享和溝通，即可有效落實后續(xù)的維修、養(yǎng)護工作，為管理工作提供了極大的便利。

3.4 ?綜合性分區(qū)

綜合性分區(qū)是指將計量分區(qū)、壓力分區(qū)、管理分區(qū)這三種模式融合在一起，建立一個綜合性的分區(qū)設(shè)計思路，不僅方便后期管理，而且也實現(xiàn)了區(qū)域之間有效的隔離控制。在綜合分區(qū)視域下，設(shè)計者需要先將整體管網(wǎng)以計量分區(qū)的形式劃分為各個分區(qū)，之后，再采用管理分區(qū)模式，將計量分區(qū)進行合并，使各個大分區(qū)具有明顯的邊界，最后，基于壓力分區(qū)的原則，對已經(jīng)完成的分區(qū)進行審核與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)高、低壓區(qū)的有效隔離，構(gòu)建出相互獨立的各個控制區(qū)域。此外，設(shè)計者還可以先采用管理分區(qū)劃分權(quán)責(zé)范圍，然后利用計量分區(qū)逐步將大塊的管理分區(qū)劃分成各個子區(qū)域，同時，針對高壓、低壓區(qū)特征較為明顯的管網(wǎng)部分，進行壓力分區(qū)，并實施重點控制，落實綜合性分區(qū)設(shè)計。

4 ?結(jié)論

綜上所述，增強市政給排水輸水系統(tǒng)設(shè)計效果，有助于城市的良性發(fā)展。在市政設(shè)施建設(shè)方面，工作者通過正確選擇輸水方式可以保證城市用水的穩(wěn)定、持續(xù)供給，同時，根據(jù)實際情況進行輸水管網(wǎng)的分區(qū)，能夠優(yōu)化輸水設(shè)施的使用性能，為后續(xù)的維修、保養(yǎng)工作提供便利。

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