現代城市供水管網工程施工優化設計和發展研究

文／田忠芝 單縣自來水公司 山東單縣 274300

引言：

近些年來，隨著我國社會經濟的穩步發展，我國城市發展速度持續加快。而對于現代城市供水管網工程來說，與現代城市基礎建設發展、城市居民日常生活質量等之間存在密切關聯性。做好現代城市供水管網工程施工、設計等工作，有助于保障城市居民的基本用水需求，還能夠使水資源供應的穩定性及安全性得到有效保證。但是，從目前來看，現代城市供水管網工程施工過程潛在一些較為明顯的問題，比如：供水管網漏水問題、閥門安裝不規范、管網嚴重老化等。為解決這些問題，提高現代城市供水管網工程建設的質量效益水平，鑒于此本文圍繞“現代城市供水管網工程施工優化設計和發展”展開分析研究價值意義顯著。

1、現代城市供水管網工程施工問題及解決對策分析

1.1 施工問題

現代城市供水管網工程施工是一項系統化的工作，此項工作開展期間目前仍存在一些有待解決的問題。具體而言，主要問題如下：

（1）供水管網漏水問題。目前，供水管網在城市的各角落均有分布，其分布廣而散的特點尤為明顯。從管道的材料來看，包括鍍鋅管、玻璃管、PE 管、鋼管等，材料類型不同，在質量上也有所不同。值得注意的是，大部分管道接口為鋼性接口，在溫度地形產生一定程度改變的條件下，管道易受到壓力偏高影響，或者溫度改變偏大影響，進而引發爆管風險事件。并且，在管道老化，超出一定限度的情況下，也易導致管網發生管道爆管風險事件。從供水管網運行來看，受惡劣天氣環境、路面施工、管網埋設深度不足、管道抗壓能力弱等諸多因素影響，也會使供水管網正常、安全運行受到威脅。此外，基于供水管網施工設計過程中，倘若對施工地段的地基、土質的勘查有所忽視，管網抗沖擊力會受局部阻力壓力影響，在地基沉降對管道產生壓迫的情況下，便會引發爆管風險事件。在供水管網爆管情況下，便會進一步導致漏水問題的發生，進而導致供水混亂，影響城市居民的用水質量及安全性。

（2）供水管網老化問題。在現代城市不斷發展過程中，雖然能夠應用到一些新型的供水管網材料，但是在老城區當中應用的供水管網材料則相對陳舊，且技術相對滯后，進而會使供水管道的維護工作難度大大增加。一般，基于主管道壓力正常的條件下，周圍的供水管線水壓表現為正常，其他相關供水管線水壓則偏低，經調查發現水壓偏低的供水管網中，一些屬于鑄鐵與塑料管道，在材質韌性方面較差，且抗壓性偏低，受到惡劣天氣、外力碰撞、重壓等影響下，易破裂，且長時間投入應用，易導致供水管網發生跑、冒、滴漏等質量隱患問題。此外，基于前期施工期間，應用的管材質量較差，部分管材應用時間過長，且應用后維護不力，在供水管網老化的情況下，便易出現漏水問題，不利于城市居民供水的質量，還會造成大量的水資源浪費。

（3）閥門安裝不當問題。考慮到城市居民的用水要求能夠得到有效滿足，有必要合理調節供水水壓。但隨著現代城市高層建筑數量的逐漸增多，對于高層住戶來說，存在用水水壓偏低、水量小等問題。在管道維修過程中，需將閥門關閉好，若閥門未完全打開，或者開啟不到位、開啟過急，便易出現供水量不足的問題。并且，還容易發生逆止閥自動關閉的狀況，使部分用戶難以正常用水，進而導致部分用戶家里停水。此外，相關施工人員的責任意識不夠高，難以根據施工設計要求規范安裝閥門，在管道閥門急忙安裝的情況下，易引發供水質量問題。在此情況下，便需返工重新安裝，這樣則會使安裝成本增加。

1.2 相關解決對策

為解決現代城市供水管網工程施工問題，則需落實有效的解決對策。具體而言，主要解決對策包括：

（1）合理選擇使用供水管網管材。在對相關管材合理選擇應用的基礎上，才能夠為管網漏水率的降低奠定扎實的基礎。因此，需針對城市供水管道選擇使用優質管材，確保管材輸出壓與管道接口外部承受壓力的適宜性，并確保管道材料的抗腐蝕性能達標。比如，可以選擇使用球墨鑄鐵管材，此類管材的強度非常大，且具備理想的抗腐蝕及抗老化效果，應用數十年都不易出現嚴重老化的情況。在應用球墨鑄鐵及相關給水塑料管、質量優良的鋼筋混凝土管的基礎上，有助于安全供水效果的提升，并使水質二次污染得到有效預防控制，進一步使現代城市供水的需求得到有效滿足。并且，新型PVC 管材也值得借鑒應用，此類管材的質量非常輕便，且在安裝方面非常方便、簡單，管材的使用造價成本偏低，對各類溫度變化均能夠很好地適應。此外，在供水管網接口方面，還有必要選擇柔性的接口，以此使漏水得到有效減少。

（2）做好供水管網滴漏檢測作業。針對供水管網展開撿漏作業過程中，需將可行性分析方案制定出來，然后分析評估供水管損壞現狀情況，將若干有效測漏點選出來，確保能夠精準掌握管道內部信息，然后針對管道展開有針對性的更換維修作業，從而使水質得到有效改善，使漏水問題避免出現。與此同時，需配置完善的探漏儀器設備，重視業務能力強、專業水平高的測漏、檢漏工作人員的培養，使檢測效率得到有效提升，并認真分析檢漏、測漏結果，并展開及時有效的搶修及修復作業。此外，做好巡視檢查工作人員的組織工作，使供水管網的安全性得到有效保證，使供水管網受破壞幾率降低。此外，基于施工期間，需采取精細化施工措施，避免盲目展開施工作業，使供水管網損壞、維護不當問題避免出現，進一步使供水管網安全隱患問題得到有效減少。

（3）強化供水管網網絡技術管理。倘若難以全面詳細地分析供水管網相關資料，則會對管網檢測產生不利影響。所以，需針對供水管網涉及的相關基礎資料，加強歸檔管理，比如供水管網施工圖、選用管道的管材、管徑、管道檢漏時間地點等，均需進行詳細記錄。從目前來看，各城市在供水管網技術管理方面實現了網絡化目標，可在網絡化管理系統當中錄入城市供水網絡圖紙信息。同時，在專用圖紙管理系統的應用下，可實現自動化網絡管理，減少人工操作失誤率，使管理操作的便捷性得到有效提升。此外，當管網出現漏滴、損壞等隱患問題時，系統可以將管道的準確損壞部位反映出來，在此情況下檢修工作人員便可以精準及時地展開檢修作業，使供水管網產生的安全隱患問題得到及時有效的控制。

（4）加強施工協調。基于施工前期，各部門需做好充分協調溝通，比如城市供水管網工程施工單位需做好和市政部門、交通部門、電力部門等密切協調溝通工作，使施工矛盾問題避免發生。以溝槽開挖為例，此環節施工可能需要將部分電線桿臨時拆掉。對此，需提前和電力部門進行密切溝通，協商最優化施工方案，使工程施工進度及安全性得到有效保證，避免施工矛盾糾紛問題的發生。此外，充分重視施工安全，特別是處于夜間施工環節，基于溝槽旁邊醒目位置需將安全標識設置好，避免相關人員掉入施工溝槽情況的發生，使施工安全性得到有效保證。

2、現代城市供水管網工程規劃設計任務、原則及方法分析

從現代城市供水管網工程施工質量水平提升角度考慮，做好前期規劃設計工作也至關重要。結合實踐工作經驗，現代城市供水管網工程規劃設計任務、原則及方法具體如下：

2.1 設計任務

基于城市供水管網規劃設計任務層面分析，即明確水廠規模、位置的條件下，進行供水管網模型的構建，然后將工況運行期間計算出來，進一步確保管網系統設計方案的可行性及科學性，保證能夠合理控制工程投資資金，能夠降低能源消耗量，能夠保證工程項目的可靠性及安全性等。總結起來，可將現代城市供水管網工程規劃設計任務分成兩大部分，即：

（1）管網優化設置。基于城市供水管網系統當中，需合理科學優化布置供水管網，以此使供水系統的可靠性及安全性得到提升，進而提升經濟效益。在管網優化設置過程中，涵蓋供水分區的優化設置、供水方式的優化設置，需以具體情況為依據，選取合理科學的供水方式，在優化設置加壓站的基礎上，保證供水系統在啟動運行之后的設備運行費用能夠降至最低化。

（2）供水管徑優化設計。供水管網管徑的大小，會對供水系統的布局分布產生影響，還會影響受管段基于管網系統當中承擔的相關責任。因此，需對供水管徑進行優化設計，確保供水管徑與供水系統布局相匹配，進而提高供水管網系統運行的可靠性及安全性。

2.2 設計原則

對于城市供水管網，基于規劃設計過程當中，需遵循一些基本設計原則，這樣才能夠確保設計方案的可行性及科學性。具體而言，主要設計原則包括：

（1）滿足城市未來發展原則。對于供水管網工程規劃設計來說，需確保能夠滿足城市未來發展要求。基于供水系統規劃設計前期，需對城市整體規劃設計思路、要求加以明確，針對相關區域做好詳細規劃作業，對供水管網系統的供水量充分明確，確保與城市未來發展相適應、相匹配。

（2）針對性原則。對于現代城市供水管網工程規劃設計，需遵循基本的針對性原則。需認識到，不同的城市，在不同區域當中，面對的供水環境及問題均有所不同。基于供水系統規劃設計過程中，需對突出的問題進行深入分析研究，然后落實有效的處理對策。

（3）保證經濟效益原則。基于規劃設計現代城市供水管網系統過程中，需使供水需求及安全性得到有效保證，確保工程投資及能源消耗量能夠降至最低化，在為國家財政部門節省可觀的經濟支出的初上，使綜合經濟效益得到全面提升。

2.3 設計方法

在現代城市供水管網工程規劃設計過程中，還需確保具體的設計方法，即需明確管線設計方法與管網優化設計方法。總結起來，具體設計方法如下：

（1）管線設計方法。基于管線設計前期，對于相關設計工作人員需親自前往施工現場展開詳細調查作業，對定線圖、實測圖之間存在的誤差查明，然后改正定線圖當中存在的失誤問題。倘若供水系統當中存在老舊的供水系統改造問題，則設計管位和舊管位之間的距離需維持＞1.5m。但需注意的是，隨著國內管材質量的逐步提高，管道與管道之間產生的影響變得越來越小。因此，基于具體設計過程中，需結合具體情況，使距離得到有效縮短。倘若為全新的供水系統，則需做好相應的預留與預埋處理，由相關設計人員標記好相關資料，處于重點地方將標準圖與詳細圖畫出來。處于系統豎向設計過程中，需重視各大細節的把控，即：其一，對管線進行合理布置，需確保管線受外力荷載作用下，能夠避免發生裂縫、斷裂等質量隱患問題；其二，需確保管線使用環境的良好。部分管線處于寒冷氣候地區易遭遇凍結，需采取有效措施，使此類情況避免出現；其三，管線材質不同，承受的最大外力也有所不同，對此需以管線的具體材質，合理設計管線最小覆土高度。此外，基于現代城市住宅區域當中的供水管線，設計期間需做到：一方面，管線分布上需和住宅設計有機融合，避免使住宅的美觀受到影響，進而保證能夠為居民使用提供便利；另一方面，需和物業有機結合，為物業后續維護提供便利；此外，需參考項目施工工藝水平，確保設計的供水管線能夠與施工隊伍的施工技術水平相適宜，進而提升供水管線施工的質量效益。

（2）網管優化設計方法。管網優化設計，即將管線設計好之后，優化管徑、水力等相關指標參數設計。在對管網進行優化水的基礎上，可以合理分配管網流量。因此，基于管網優化設計過程中，需對現代城市供水管網施工的環境充分熟悉，根據施工現場實際情況進行科學設計。與此同時，優化相關布局，確保各壓力范圍內供水需求均能夠得到有效滿足。處于具體設計過程中，一般會采取遺傳算法進行設計，此類算法可準確評估中小型管線設計方案的可行性及科學性。此外，倘若城市用水量處于某一時間段范圍內非常大，且具備集中的特點，則可使用直接式管網；倘若城市水量充足，供水系統供水壓力偏小，則可采取無負壓管網設備，以此維持城市供水管網供水的通暢性及安全性。

3、現代城市供水管網工程發展方向展望

上述分析，對現代城市供水管網工程施工現狀問題、解決對策，對規劃設計任務、原則、方法均有了一定程度的了解。與此同時，認識到供水管網工程是現代城市整體建設工程中非常重要的一部分，從目前來看，無論是施工，還是設計，均具備一些有待改進、完善的地方。因此，需明確現代城市供水管網工程發展方向，確保能夠為現代城市供水管網工程建設事業未來可持續發展奠定扎實的基礎。具體而言，主要發展方向如下：

（1）管道材料發展。城市供水管網管材的型號、規格、性能、質量，對供水管網工程施工及設計質量存在直接性的影響。因此，在現代城市供水管網工程未來發展過程中，需重視新型管道材料的研發，確保具備防漏、耐壓、光潔度高、價格實惠等優勢，進而保證能夠與國內城市供水管網工程發展需求相符。

（2）優化改進管道檢漏與防漏工藝技術。在現代城市供水管網工程當中，供水系統易引發管道漏水問題，而管道檢漏、防漏工藝技術的應用至關重要，在解決漏水問題方面效果顯著。因此，在未來發展過程中，需優化改進管道檢漏與防漏工藝技術，不斷朝向高科技應用技術方向發展，確保能夠在管道檢漏、防漏中發揮出顯著的技術作用。

（3）研發給水系統自動化控制技術，優化調度成套技術設備。對于給水系統自動化控制與調度來說，其行業特點、市場廣泛性尤為明顯。并且，目前國內給水行業具備自身的專業及時研究，未來發展過程中需重視成套設備開發，優化經濟管理隊伍建設，使行業專門化成套產品及市場得以形成，為現代城市供水管網工程發展提供有效支持。

（4）重視給水系統計算機技術與軟件開發。以國內市場需求為依據，對國內現有科技成果及力量加以應用，并借鑒、采用西方發達國家的先進經驗與成果，進行屬于我國自主的計算機應用技術及成套軟件的開發，這樣有助于我國城市供水管網工程事業的可持續發展，并帶動科學技術產業的騰飛。

結語：

綜上所述，現代城市供水管網工程施工問題較多，需合理選擇使用管網材料，做好供水管網滴漏檢測作業，并強化供水管網網絡技術管理等。與此同時，需明確現代城市供水管網工程規劃設計任務，遵循相關設計原則，落實有效的設計方法，比如：管線設計方法、管網優化設計方法等，以此使現代城市供水管網工程規劃設計方案實現全面優化。此外，還有必要明確現代城市供水管網工程發展方向，使技術、設備、系統不斷朝向自動化、智能化方向不斷發展，進一步促進我國現代城市供水管網工程建設事業的穩步、可持續發展。