某縣城供水管網(wǎng)管網(wǎng)平差分析

文昌淑

貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學院 貴州 貴陽 551416

引言

城市供水是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。配水工程是供水工程的重要組成部分，配水工程在城市供水工程投資占比較大，合理設(shè)計配水管網(wǎng)十分重要，能有效提高供水的安全可靠性。配水管網(wǎng)要根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB50013-2018）和給水排水設(shè)計手冊等相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，從安全可靠，工程地形地質(zhì)，以及后續(xù)的運行和維護管理等角度出發(fā)進行配水管網(wǎng)布置和管網(wǎng)平差，合理布置和設(shè)計配水管網(wǎng)。

1 工程概況

某縣城水廠出水高程437.56m，城區(qū)平均供水高程385.00-395.00m。采用重力配水，為保證供水安全和節(jié)約投資，采用環(huán)狀、枝狀相結(jié)合的配水原則。

配水區(qū)域高程最高點為采石場407.60m，距離水廠3.0km。為了經(jīng)濟合理地進行流量的分配和管道管徑的確定，對整個供水管網(wǎng)進行了管網(wǎng)平差計算（采用的平差軟件為天正管線9.5）。本工程水廠至配水管網(wǎng)段為重力供水方式，設(shè)計采用最高日最高時供水量進行設(shè)計，并按消防工況進行校核。

2 管網(wǎng)平差計算

2.1 設(shè)計參數(shù)

本工程最高日用水量為2.4萬 m3/d，時變化系數(shù)Kh=1.6，用水人口為8萬人，按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014）消防校核流量取為35L/s，同一時間考慮有兩處處消防流量進行校核。管網(wǎng)包含70條管段和55個節(jié)點共設(shè)置2個水源點，城東水廠位于節(jié)點27供水量74.07L/s，城西水廠位于節(jié)點29供水量370.37L/s，管網(wǎng)總配水能力444.44L/s。管網(wǎng)主要涉及較光滑的圓管滿流紊流計算，采用海曾-威廉公式計算。水力計算中沿程損失計算公式如下：

式中，hf-沿程水頭損失，m；v-流速，m/s；L-管段長度，m；D-管段直徑，m；g-重力加速度，m/s2；λ-沿程阻力系數(shù)。其中沿程阻力系數(shù)λ的計算采用海曾-威廉公式計算。

式中，D-管內(nèi)徑，m；q流量，m3/s；Cw-海曾-威廉系數(shù)，其值與管材有關(guān)。

根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB 50013-2018[1]）的要求，城區(qū)管網(wǎng)采用SS100-1.0型室外地面式消火栓，設(shè)置間距不大于120m，共計162套。城區(qū)總用水管段長21183.8m，比流量qs=0.021L/s.m。

2.2 平差步驟

（1）圖紙整理。打開天正管線軟件，進行管網(wǎng)總平面布置圖繪制及圖紙整理。主要包括：繪制管線、清除重復(fù)管線、檢查未連接管線等，再進行關(guān)聯(lián)管網(wǎng)。注意事項：圖形整理時需要對管網(wǎng)進行簡化；管線一定要連接上，若存在未連接管段會導(dǎo)致管網(wǎng)關(guān)聯(lián)不上。

（2）管網(wǎng)定義。包括定義集中流量、水源點及水源點流量、管供水類型、現(xiàn)狀管、主干管、節(jié)點地面標高、最小服務(wù)水頭等，定義完基礎(chǔ)數(shù)據(jù)再進行流量初分以及管徑初分。

（3）管網(wǎng)平差。圖面整理和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義準備完成后可進行平差計算，平差計算時分為最不利點校核、消防校核和事故校核三類，計算公式選擇海增威廉公式，默認管材為球墨鑄鐵管。平差完成可以導(dǎo)出計算書，檢查管段水力計算結(jié)果和節(jié)點計算數(shù)據(jù)，對于不合理的管段進行調(diào)整，修改管徑，再進行平差，直至滿足要求，再標注節(jié)點及標注管道，最后導(dǎo)出并保存計算書，整理平差圖紙。消防校核時需定義著火點：根據(jù)管網(wǎng)服務(wù)人口確定同時著火點及消防用水量，一般選取最不利點校核中的最不利點為一個著火點，其余的可選取大用戶點為一處著火點[2]。經(jīng)平差計算，在城區(qū)控制點以內(nèi)的區(qū)域，最大用水時，最不利節(jié)點水壓為26.871m，消防校核時各節(jié)點水壓不小于10m，能夠滿足城區(qū)用水對水壓的要求。

通過計算，最高日最高時工況時部分主要管段水力計算結(jié)果如表1，部分主要節(jié)點計算數(shù)據(jù)見表2[3]。

表1 部分主要管段水力計算表

表2 部分主要節(jié)點數(shù)據(jù)表

3 結(jié)束語

通過計算機進行管網(wǎng)平差計算，可以得出各管段的設(shè)計流量，流速，水頭損失以及各節(jié)點的自由水壓等水力數(shù)據(jù)。這些將為管網(wǎng)的運行管理提供可靠的依據(jù)，對于提高管網(wǎng)的運行管理效率，降低管網(wǎng)漏損率等有著十分重要的意義。