城市供水管網工程施工優化策略

馬子恒

中國電建市政建設集團有限公司 天津 300384

引言

城市供水管線系統作為重要基礎設施，是城市規劃建設管理的重要資源保障。隨著城市規模擴大和現代化程度不斷提高，城市供水管線分布更加密集，涉及更多方面，數量更龐大，要求更精細。部分學者對供水管網的建設進行了相關研究，雖然國內對供水管網已經進行了大量的研究與建設，但尚未有統一的定論，且不同環境下建設要求也不同。本文詳細介紹其設計及布置方案，可為國內相似地區的供水管網建設提供參考。

1 供水管網規劃

為了給城市的正常供水提供一個良好的環境，就必須保障供水管網的建設質量，這樣一來也能夠提高城市居民的幸福感。管網規劃工作的開展，在分析其是否實用的同時，還應該考慮其經濟性，為了達到最優的設計效果，就必須找出實用性和經濟性之間的平衡點。在選購材料設備的時候，應該將質量作為首要條件，在必要的情況下，必須為保障材料設備的質量增加經濟投入。在鋪設管道的過程中，管材種類和數量的選擇必須結合工程項目的實際情況，將浪費現象控制在合理范圍內。規劃工作的開展需要從整個市政管網的建設層面出發，具體規劃工作的實施，需要結合城市的可持續發展理念落實各項工作[1]。

2 供水管網運行中存在的問題

2.1 外部問題

溫度作為一個外部因素，對管網影響很大。再結合本地情況，可以得知溫度的變化不僅僅表現在管道中水溫的變化，還會改變管道自身的溫度，熱脹冷縮，管道在極熱和極寒的考驗下就會開裂，導致漏損點出現。另一個外部因素便是埋深，如上文所述，車輛的重力和建筑的重壓，三四十年前預留的覆土厚度已經不能夠保障管道了，加上施工的不規范或建筑超重，超出的負荷就會使不堪重負的管道破損。

2.2 內部問題

一方面，在漏損點點數定量的情況下，管網水壓愈高，漏損的速度就會越快，漏損量就越大；另一方面，管網水壓對新漏點的出現也有很大的影響。管道的供水壓力波動上升，會產生壓力差，狀態差的管道便會出現漏水點，但即使管道狀態優良時，如果壓力一定時段有略微大幅度的上升， 依然會讓管道承壓不足而產生新的漏點甚至爆管。如此往復，管網的漏損量可想而知。這其中也有管道設計不合理的原因，不合理的設計會導致“卡脖子”等現象頻頻出現。隨著城鎮發展，城區框架在被不停地拉伸，老舊的供水管道沒有新添或改擴，就會導致管道粗細不均勻，管道狀態趨于承壓的極限，這樣主管道與支管道就有落差[2]。

3 供水管網布置設計

3.1 確定合理的布置方案

在對供水沒有特別要求的小型城市中可以用到樹狀管的布設方法，主要是因為樹狀管的成本低、管線長度比較短再加上其結構比較簡單，在此基礎之上，樹狀管還具有供水可靠的特點，但是，在安全性方面要比環狀管低。而在對供水要求比較高的大型城市中，適合使用環狀管的管道布設方法，主要是因為環狀管的供水安全性較高，而且管線也相對較長，但是，這種布置方法的成本消耗也相對較高。城市管道布設方式的選擇應該根據城市的用水需要以及實際經濟狀況進行，使供水管道的布設能夠為人們的日常生產生活提供便利。值得注意的是，布置工作的開展還需要嚴格把控管線的間距。

3.2 管材設計

因為鍍鋅鋼管的剛度強，其能夠承受不同類型的樁基荷載，為管道的安全使用提供可靠的保障，因此，通常將其用作傳統供水管網材料。但是，鍍鋅鋼管使用一段時間之后就會出現鍍鋅層脫落的現象，從而在管道上發生銹蝕現象，使水質和衛生器具受到嚴重污染。由此可見，在實際落實供水管網設計工作的時候，應該將鑄鐵管和鋼管作為首選材料，并且隨著科學技術的不斷發展，要致力于對新型給水管材的開發研究。此外，還需要考慮使用鋁合金管材等新型材料，以此來延長管道的使用壽命，增強管道的強度，以便為城市居民用水安全提供可靠的保障，這樣一來也能夠滿足預期的管網設計要求。

3.3 施工技術設計

在充分保障管道質量的基礎之上，提升其經濟效益，盡可能減少各種運行費用和各種投資，降低供水價格，起到提升經濟效益的作用。具體建設工作的開展，需要嚴格控制壽命期費用，合理計算各項建設費用，并且要基于設計方案開展動態化計算工作，在詳細分析靜態投資的同時，根據動態投資制定高效的費用管控措施[3]。

3.5 供水調度設計

供水企業技術人員構建兼備預警、展示、輔助決策等功能的供水應急響應平臺，可及時發現緊急事件，并立即報警、智能處理。細化來說，應急響應平臺的總體設計方案如下：一是供水應急平臺，負責供水應急的全過程管理工作，包括供水調度、供水調度緊急事件預警、應急響應、視頻會商等管理內容。二是供水應急響應流程。根據供水企業的供水流程，實施全周期應急管理。在橫向，通過多個部門的信息共享與協調配合，完成各項供水應急管理工作；在縱向，劃分各個層級的應急響應責任，切實落實信息化供水應急響應。三是供水應急管理響應機制，依托于供水調度各項信息數據，構建全周期數據庫，記錄供水調度及供水應急管理全過程的數據，為供水應急管理提供數據支持，以便構建信息化供水應急管理響應機制。四是供水應急響應數據庫，根據供水企業的供水管網、所轄區域的水資源分布狀況，全面采集水系數據、地理信息、供水管網運行參數等信息，統一數據的格式、坐標系與分類，為應急事件響應與管理提供數據保障，提高響應速度與管理質量。

4 供水管網布置的技術措施

4.1 輸水管網和配水管網

為了能夠給城市居民用水提供便利，需要集中水源到水廠，該項工作的開展需要用到輸水管網。就城市居民的用水現狀看來，由于輸水管網具有可遠距離運輸以及管徑不變的特點，處于安全方面考慮，用戶管網和輸水管網并沒有直接連接起來，而是需要以設置兩根輸水管的方法實現二者之間的有效連接，以便其中一根管線出現問題之后造成整個管網癱瘓。水廠也是重要的水源，可將輸水管網看作從連接水源到水廠之間的管線。配水管網能夠和輸水管網配合使用，向用戶的供水管網分配水源。對于由很多段管道連接而成的管網，需要全面結合流量以及坡度等各方面的因素來確定管徑。為了能夠讓用戶直接使用自來水，就需要和用戶進行連接，將這種管線稱為進戶管。分配管主要敷設在城市的道路下方，其主要作用是向各個小區的總管道分配有鋼管運輸而來的水源，從而為用戶用水提供便利。通常用到的干管的管徑是100mm，而對于一些用水量比較大的城市而言，干管的管徑可達到200mm。作為市政供水管網中的一項重要內容，干管的布置非常關鍵，在設計配水管網的時候，應該以用戶的用水情況為依據進行。

4.2 管材的更新換代

根據數據顯示，大量三線城市或者農村，大多使用的是水泥管和鑄鐵管，而鑄鐵管在相同的條件下，漏點卻是最多的，漏水發生率也是最高的，平均每鋪設10km的鑄鐵管，漏水情況便會發生四五次。水泥管、鋼管和鑄鐵管的漏失率首當其沖。參考一些發達國家過往的數據，可以發現管網供水的漏失也大多都是鋼管和鑄鐵管以及水泥管造成的。例如，德國曾對其幾十個城市收集數據，漏損發生頻率最高的便是鋼管，高達0.26件每km*a，鑄鐵管緊跟其后為0.23件每km*a。也不單單只是一個國家有這種規律，國際普遍反響的聲音讓很多國家開始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其價格居高不下，成本太高。近年來，我們國家也陸陸續續開始大面積減少或禁止使用鋼管、鑄鐵管等，帶來了很好的效果。當然，我們要繼續將眼光放在新材料、有著良好前景的塑料環保等材料上，加快試驗，加快更新管網的速度[4]。

4.3 安裝敷設

施工企業在開挖溝槽的過程中可能會遇到凍土問題，因此，就需要采取科學合理的方式進行有效管控。實際基坑的開挖，需要設置相應的隔水層，并且還應該根據實際情況控制隔水層的厚度，如果隔水層難以承受水壓力，就很有可能出現基坑坍塌現象，對此需要采取有效的質量控制措施。在凍土環境下的施工作業，還應該明確周圍土質的動態情況，在敷設地下管道的時候，需要做好充分的準備工作，對管材的使用質量進行嚴格檢查，以便及時發現管材中存在的質量問題，從而最大限度保障管道的建設質量。施工過程中，施工企業對于機械設備的使用，應該查看其型號是否滿足施工要求，并且，為了保障施工質量，還需要使用先進的施工技術。管道的敷設要求施工企業做好地下敷設質量的控制工作，全面保障管道系統的穩定性。

4.4 提高供水管網標準

一方面，應先對市政供水管網建設中的各項施工要素進行清單制作，明確開挖工程、管道工程、回填工程、路面處理工程等分項目中的生產要素后，可以對照具體的生產要素，對應設置供水管網標準。減少指標不足的問題，也形成生產要素與管理指標之間的有效對應，提高整體的標準化建設水平。另一方面，應從發展的角度對排水應急問題進行專門化分析，將防洪排澇工程、雨污管網改造工程等結合起來，在現有資源的基礎上，實現對各項資源的合理配置，利用配置資源的路徑，化解應急能力的不足。

4.5 加強施工驗收

實際驗收工作的開展，應該嚴格按照國家對各項建筑物給出的指標進行，并且要按照國家對建筑施工的驗收要求詳細檢查，在對竣工工程項目進行檢查的過程中，一旦發現其不滿足國家標準要求，就要立刻和相關負責部門聯系，并且安排專業的施工人員再次進行返修，以盡可能避免施工過程中出現更大的問題。竣工驗收工作的開展，需要管道施工部門嚴格把控每一個環節的工作，仔細核查每一環節的施工質量，一旦在某一環節發現質量問題，就需要重新對周邊工程質量進行核驗，并且根據質量問題的嚴重程度及時采取返工或者維修措施，確保每一環節的施工質量都嚴格滿足施工標準要求，這樣一來才能夠全面保障整個工程項目的建設質量[5]。

5 結束語

建議在當前階段應從調研問題、分析問題、解決問題的基本思路出發，按照系統性建設與配套性建設相結合的思路，解決市政工程供水管網建設過程中存在的問題，提高城市市政工程供水管網的整體效用與生產效率，擴增其綜合效益與產出。