市政給水設計中輸水方式選擇和管網分區設計研究

0 引言

在當前城市化建設進程中，市政基礎設施建設作為民生保障的重要環節，其重要性日益凸顯。隨著經濟社會持續發展，水資源需求呈現逐年攀升趨勢，亟需優化給水系統設計，以滿足居民生活和社會發展對水資源的持續需求。給水工程設計涵蓋多項關鍵內容，需重點把握輸水方式的科學選擇和管網分區的合理設計，以確保供水系統的安全穩定運行及工程質量達標。在實際工作中，應通過深人研究和系統規劃，不斷提升輸水方案的合理性，從而保障城市供水的持續性和可靠性，最終實現市政工程經濟效益與社會效益的雙重提升。

1市政給水設計輸水方式選擇與管網分區設計影響因素分析

市政工程設計涉及諸多關鍵環節，其中輸水方式的選擇與管網分區設計尤為關鍵，其直接決定了給水工程的運行效能與系統穩定性。為確保給水系統的可靠運行，并實現輸水方案與管網規劃的科學性、合理性，需對以下影響因素進行系統分析。

1. 1 供水需求因素

供水需求是影響輸水方式選擇與管網分區設計的核心要素，主要體現在區域用水總量及用水時變特征等方面。設計人員需綜合考慮用水規模、高峰時段需求波動等關鍵參數，確保系統設計既能滿足當前供水需求，又具備應對未來發展的彈性空間，進而保障供水系統的可靠性與可持續性。

1.2 地形因素

地形條件是制約給水系統設計的重要自然因素。

在平坦地區采用重力流輸水時，需通過增加管道埋深來保證必要的水力坡度，這不僅顯著增加了施工難度和工程造價，還可能影響管網的整體布局方案。因此，在地形條件復雜的區域，更需審慎評估不同輸水方式的技術經濟性[1]

1. 3 環境氣候因素

（1）氣候因素。北方地區冬季低溫環境對供水系統運行構成顯著挑戰，特別是重力流輸水系統易受凍害影響，可能導致管道破裂、輸水能力下降等問題，嚴重影響區域供水可靠性。

(2）水源因素。市政給水工程的水源條件直接影響輸水方式選擇，不同水源類型（地表水、地下水等）在水質特性、取水高程等方面存在差異，需據此制定相應的輸水技術方案。

（3）經濟因素。區域經濟發展水平決定了工程投資規模，而不同輸水方式和管網布局的建設成本差異顯著，這直接影響管網分區的技術經濟比選。

綜合而言，上述環境氣候因素與供水系統的運行效能密切相關，在設計過程中需進行多維度分析評估，要確保輸水方案既滿足技術要求，又具備經濟合理性和氣候適應性，進而保障供水系統的長期穩定運行。

2市政給水設計中輸水方式選擇分析

在城市化建設進程中，市政給水系統設計具有關鍵性作用，其直接關系到城市水資源供給的充足性與可靠性。為確保給水工程高效運行，必須重點優化輸水方式的選擇策略，系統分析各類輸水技術的特點，科學制定選型標準，從而為城市供水系統的穩定運行

提供堅實保障。

2.1 輸水方式分類

2. 1.1 重力流輸水方式

重力流輸水系統以自然重力作為主要驅動力，通過利用地勢高差實現水體的自流輸送。該系統的核心優勢如下：依靠自然勢能驅動，運行能耗低；系統穩定性高，可持續供水；維護成本較低。其工作原理是利用水源地與供水區域之間的高程差，使水體在重力作用下自然流動，形成輸水壓力。

在工程實踐中，重力流系統的適用性主要取決于地形條件，要求水源地必須具有足夠的高程優勢（通常建議最小高差 ?10m )。這種特性使其特別適合山區或丘陵地區的城市供水系統。系統優勢還包括：減少泵站等動力設施投資、降低運行能耗、提高供水可靠性。

然而，該系統的應用仍存在對地形條件要求嚴格、管網布置靈活性較低、初期投資可能因地形復雜而增加等明顯的局限性。因此，在平原地區或高差不足的區域，通常不宜采用純重力流輸水方案。

2.1.2 壓力流輸水方式

研究表明，在輸水方式的選擇中，壓力流輸水方式因其較高的可控性成為主要選擇，其能有效滿足區域內的水資源需求。重力流輸水方式作為早期提出的輸水方案，由于存在較大的應用局限性，技術人員在此基礎上研發了壓力流輸水方式。該方式突破了地形限制，可適應不同地形條件下的水資源輸送需求。

壓力流輸水方式通過人工加壓實現水源輸送，有效解決了重力流輸水方式的技術瓶頸。在設計過程中，需根據區域特點合理設置加壓點，以確保管網系統的壓力承載能力，防止因壓力閥超壓導致的爆裂事故。采用分段加壓技術可維持管道壓力在正常范圍內，保障系統穩定運行。

此外，加壓設計需綜合考慮機電設備運行功率和管線實際壓力工況。特別是在由低地勢向高地勢輸水時，要進行額外加壓處理，以確保輸水過程的穩定性[2]

2.1.3綜合性輸水方式

針對地形條件復雜的區域，單一采用重力流或壓力流輸水方式往往難以滿足實際需求，因此提出了綜合型輸水方式。該方式通過有機結合重力流與壓力流輸水技術，在建筑物頂部設置儲水裝置，并適時進行加壓處理，使儲水裝置充滿水后，既可依靠重力實現輸水，又能達到節約水資源的目的。

從系統運行角度看，該方式通過壓力輔助供水，為用戶端提供穩定輸水動力。其優勢在于既能充分利用自然地勢差，又可通過加壓補償克服地勢差不足的問題，從而顯著提升輸水效率，降低系統運行維護成本。

此外，隨著時代的發展與進步，技術人員還提出了疊壓給水方式，將水廠與用戶水龍頭結合在一起，形成完整的輸水供水體系，可有效避免出現二次污染的情況。

2.2輸水方式選擇要點

2.2.1長距離輸水方案

我國幅員遼闊，水資源空間分布不均，加之多種外部因素影響，使得部分城市在市政給水系統設計中面臨長距離輸水的技術挑戰。為此，在輸水方案選擇時，必須確保設計方案的合理性，將工程質量作為核心考量，既要滿足市政給水工程需求，又要保障水資源輸送過程中的水質安全。

長距離輸水方案的設計與實施，不僅能為南水北調等重大水利工程提供技術支撐，同時也促進了管材制造行業的技術革新[3]。在具體設計中，需要重點考慮以下技術要點：一是合理選用施工工藝，確保工程質量；二是科學配置空氣閥，通過優化布置位置有效防止空氣進入輸水管道，從而保障輸水系統的安全穩定運行。

2.2.2架空過河輸水方案

由于城市內部構造存在顯著差異，部分城市在給水系統設計時需考慮跨河輸水問題。若設計方案不當，不僅會影響水質安全，還將威脅管線的運行安全和使用壽命。為此，設計人員需制定科學的架空過河輸水方案，在輸水方式選擇時要統籌考慮施工難度、工程強度及成本控制等因素。

該方案通常沿橋梁走向布設輸水管道，使其跨越河道上方。在設計過程中，需重點評估管道的結構承載能力，并合理選擇管材類型和管徑尺寸，以確保給水工程的運行質量和使用壽命。同時，還需充分考慮管道在復雜環境下的耐久性和抗腐蝕性能，從而為工程長期穩定運行提供保障。

2.2.3排氣閥選型方案

排氣閥作為各類輸水系統中的關鍵組件，對保障給水工程運行的安全性和穩定性具有決定性作用。其主要功能包括：在管道輸水過程中維持系統壓力平衡；在管道排空時實現自動吸氣，防止負壓破壞；在管道充水時確保快速排氣，提高灌水效率。

3市政給水設計中管網分區設計分析

3.1系統層級數的合理確定

在市政給水系統設計過程中，設計人員需首先開展城市區域調研，充分掌握城市發展現狀，在此基礎上科學劃分供水系統層級結構，以確保給水工程運行效能與供水質量。具體設計流程如下。

（1）以現狀管網為基礎構建一級供水系統，通過漏損控制、壓力調節等技術手段進行系統校驗與優化。

（2）根據城市發展需求，通常采用二級或三級管網系統布局。當前，市政給水設計實踐中，雙層管網系統因其經濟性和實用性成為主流方案，該設計既滿足區域實際需求，又能契合城市發展規劃要求。

3.2 管網分區銜接設計

在市政給水系統規劃中，科學合理的管網分區銜接設計是提高水資源利用效率的關鍵環節。通過優化銜接工程設計，既能顯著降低環境因素對供水系統的不利影響，又能適應城市發展的長遠需求。在實際設計中，應結合區域地理特征、水文條件等基礎數據，采用BIM技術建立三維可視化模型，并實現以下功能：模擬分析地勢高差、用水負荷等參數，生成水力計算圖表；自動檢測管線碰撞沖突，優化空間布局；評估設計方案的技術經濟性，為決策提供數據支撐。

該技術應用不僅可保障管網系統的運行可靠性，還能為城市未來擴建預留彈性發展空間[4]

3.3 明確區域內具體規模

在市政管網分區設計過程中，設計人員需精準確定區域供水規模，以確保系統運行期間各節點水壓保持動態平衡，實現高效的壓力調控。設計工作應統籌考慮多重因素，重點保障用戶端用水需求，可通過優化系統設計最大限度降低管網漏損率。具體實施時，應科學選擇輸水模式，持續完善供水方案，并合理規劃終端用水設施，從而顯著提升水資源利用效率。

同時，規模確定階段需建立完善的壓力調控機制，此舉不僅能確保供水系統穩定運行，還可實現顯著的節能效益，促進水資源集約化利用。此外，設計人員應系統采集并分析區域流量數據，實時掌握供水動態變化規律，以便為管網運行的安全性和可靠性提供數據支撐，進而有效預防各類運行風險。

4結語

綜上所述，在推進城市化建設進程中，必須高度重視基礎設施的規劃與設計，特別是給水工程系統的科學設計。這不僅是為居民提供基本生活保障的關鍵環節，更是支撐城市可持續發展的重要基礎。給水工程設計涵蓋諸多關鍵要素，為確保供水水質穩定和系統持續可靠運行，設計人員需開展全面深入的技術研究。重點在于優化輸水方式的選擇和管網分區設計，通過科學論證與合理規劃，來確保系統運行的穩定性和安全性。同時，要著力提升水資源利用效率，充分滿足區域內居民生活和社會經濟發展的多元化用水需求。

參考文獻：

[1］呂意超，賴德來．市政給排水設計中的輸水方式及管網分區探討［J]．中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023(4):101-104.

[2］吳廣，張欣．市政給排水設計中輸水方式的選擇及管網分區研究［J]．中華建設，2022（24)：49-51.

[3］林偉明．給排水設計中的輸水方式及管網分區研究［J].城市建設理論研究（電子版），2022（25）：142-144.

[4］呂陽．市政給排水設計中對于輸水方式和管網分區的探討[J]．中國科技期刊數據庫工業A，2022（10)：29-31.