摘要：管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)在工程實踐中運用不僅能節(jié)省大量的資金，而且還能改善整個管網(wǎng)的水力條件，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文以某城市給水系統(tǒng)作為工程實例，對該市的管網(wǎng)在新建或改擴(kuò)建時進(jìn)行了優(yōu)化布置并對其合理簡化，經(jīng)水力計算得出了令人滿意的效果。
　　關(guān)鍵詞：給水管網(wǎng)，設(shè)計
　　城市給水系統(tǒng)由取水、凈水和輸配水三個子系統(tǒng)組成，輸配水管網(wǎng)是城市供水系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著把水安全可靠地輸配到用戶，并滿足用戶對水量、水壓和水質(zhì)的要求。給水工程建設(shè)中，輸配水管網(wǎng)的投資占整個給水工程投資的60%、80%，而且還涉及每年龐大的能量消耗，同時管網(wǎng)的運行狀態(tài)還影響著供水水質(zhì)。因此，對給水管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行研究，探討如何對管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、合理選擇管徑、布置泵站，以期達(dá)到降低投資，節(jié)約能量和保證安全供水的目的，對提高供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益有著重要的意義。
　　一、城市給水管網(wǎng)布置原則
　　做好管線布置的方案比較是進(jìn)行新建、改擴(kuò)建管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。對改擴(kuò)建管網(wǎng)的布置應(yīng)盡量利用原有管道，增設(shè)新管道，以管網(wǎng)改造為主。抓住管網(wǎng)改造的時機(jī)，有步驟地對低壓缺水區(qū)進(jìn)行改擴(kuò)建，增設(shè)新管道或增大原有管道的管徑，更換年久失修或過水?dāng)嗝婷黠@縮小的管段，達(dá)到提高供水效率的目的，增強(qiáng)管網(wǎng)運行的安全可靠性。根據(jù)規(guī)劃，結(jié)合原管網(wǎng)道路下埋有多種管線的實際情況，對管網(wǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建時的管線布置應(yīng)按以下原則進(jìn)行：一是摒棄原有的嚴(yán)重老化、漏損的管道，采用新管代替；二是管網(wǎng)改造盡可能采用耐壓性較好、抗腐蝕性較強(qiáng)的管道，以減少管道事故；三是管網(wǎng)改造應(yīng)有利于降低運行成本，避免對水質(zhì)造成二次污染；四是新管敷設(shè)盡量和原管道走向一致，以減少勘察和施工費用，同時便于和已建管段銜接；五是新管敷設(shè)應(yīng)和改造的街道走向一致；六是考慮遠(yuǎn)、近期管網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合。
　　二、給水管網(wǎng)的優(yōu)化布置
　　2.1管網(wǎng)布置
　　給水管網(wǎng)規(guī)劃、定線是管網(wǎng)設(shè)計的初始階段，其布置的合理與否直接關(guān)系到供水運行的合理與否及水泵揚程的設(shè)置，對工程投資和管理維護(hù)也有很大影響；管網(wǎng)規(guī)劃與布置是管道系統(tǒng)規(guī)劃中的關(guān)鍵部分，管網(wǎng)工程投資巨大，一般占管道系統(tǒng)總投資的60%~80%，管線埋藏于地下，從而使資金浪費、供水不合理等問題不易曝露，存在的隱患較多。因此，為了徹底消除這些不合理因素，必須在管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計階段，進(jìn)行合理的規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)狀、近期和遠(yuǎn)期的水力模擬校核，以期能達(dá)到設(shè)計最優(yōu)化的目的。
　　隨著城市的發(fā)展，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的供水事業(yè)的發(fā)展將日益顯現(xiàn)其重要的作用。而在供水發(fā)展規(guī)劃中管網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性日益重要，需要在規(guī)劃的制定過程中不斷探索，使管網(wǎng)布局更合理。所以，在進(jìn)行城市管網(wǎng)布置時，除滿足基本要求之外，還應(yīng)充分考慮地形及地質(zhì)情況采用統(tǒng)一供水或采用分區(qū)分壓供水，在管網(wǎng)中可設(shè)置加壓泵站及高地水池，優(yōu)選重力流輸配水以節(jié)能。
　　2.2管網(wǎng)定線
　　管網(wǎng)定線取決于城市平面布置，供水區(qū)的地形，水源和調(diào)節(jié)水池位置，街區(qū)和用戶特別是大用戶的分布以及河流、鐵路、橋梁等的位置等。所以，管網(wǎng)定線時需要考慮輸水管定線與干管定線的設(shè)計。
　　2.3改擴(kuò)趁管網(wǎng)的現(xiàn)狀分析
　　隨著我國給水事業(yè)的迅速發(fā)展，各地城市給水管網(wǎng)均具規(guī)模，城市給水管網(wǎng)在其新建成的一定時期內(nèi)，其供水能力是可以滿足用戶用水要求的。但隨著人口增長和生活水平的提高，城市用水量急劇增長，給水管網(wǎng)供水能力逐漸不能適應(yīng)用水量增長的需要。
　　2.4改擴(kuò)建管網(wǎng)的管線布置
　　做好管線布置的方案比較是進(jìn)行改擴(kuò)建管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。對改擴(kuò)建管網(wǎng)的布置應(yīng)盡量利用原有管道，增設(shè)新管道，以管網(wǎng)改造為主。
　　抓住對管網(wǎng)改擴(kuò)建的時機(jī)，有步驟地對低壓缺水區(qū)進(jìn)行改擴(kuò)建，增設(shè)新管道或增大原有管道的管徑，更換年久失修或過水?dāng)嗝婷黠@縮小的管段，達(dá)到提高供水效率的目的，以及增強(qiáng)管網(wǎng)運行的安全可靠性。
　　三、某城市管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計
　　3.1供水現(xiàn)狀
　　根據(jù)該市供水管理部門提供的有關(guān)資料，城區(qū)現(xiàn)有兩個水廠，總供水能力為1.6萬m3/d。城區(qū)配水管網(wǎng)呈環(huán)枝結(jié)合形式，以枝狀管居多。管徑最大為DN300，DN100的管道占管網(wǎng)總長度的80%以上。舊城區(qū)的供水管網(wǎng)在多敷設(shè)于50年代和70年代。管材多為灰鐵管。隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口不斷增加，近年來該市供水的供求矛盾將日益突出，加之該城區(qū)的某些局部地區(qū)或舊城區(qū)，仍然存在著一些主要問題，迫切需要對供水管網(wǎng)進(jìn)行改造。
　　這些問題主要表現(xiàn)在：①現(xiàn)有水廠供水能力嚴(yán)重不足；②城區(qū)工業(yè)用水量不斷增大；③城市人口增長使需水量不斷增加；④舊城區(qū)供水管網(wǎng)不能滿足用戶對水量和水質(zhì)的要求：a.管網(wǎng)布置不合理，管徑偏小；b.舊城區(qū)內(nèi)管網(wǎng)老化及管段結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，且管道腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，管網(wǎng)的暗漏現(xiàn)象普遍存在。
　　現(xiàn)狀管網(wǎng)簡化后，有58條管段，管段中，DN400的管段有2條；DN300的管段有6條；DN250的管段有4條；DN200的管段有6條；DN150的管段有21條；DN100的管段有19條。節(jié)點數(shù)為44個，其中有2個水源點。
　　由于管網(wǎng)不配套等原因，沒能充分發(fā)揮其作用，不能滿足城市未來的需水量。另外，供水主干管管徑偏小，水頭損失大，加壓泵的動力消耗增大。因此，經(jīng)過有關(guān)部門規(guī)劃，并根據(jù)用戶對供水能力的要求，必須對現(xiàn)有配水管網(wǎng)進(jìn)行改造和新設(shè)，使得全管網(wǎng)供水均勻。
　　3.2優(yōu)化管網(wǎng)
　　充分利用了水源地與城區(qū)地形高差的特點，新建三水廠，形成重力輸水系統(tǒng)，2.5萬m3/d水量無需二次加壓，節(jié)約了動力費用。輸水管采用PE100塑料管，管長3600m，公稱外徑630mm(0.6MPa)，供水安全性好。將55~41引節(jié)點間的枝狀管網(wǎng)由一水廠泵房單獨設(shè)加壓站供水，形成局部高壓供水區(qū)。若不設(shè)加壓泵站，為滿足局部高壓地區(qū)的水壓要求，造成一、二水廠的出水點的水壓很高，即要求水泵的揚程很高:三水廠與配水管網(wǎng)的地形高差本來就大，還需要抬高20m左右;管網(wǎng)壓力分布不均，地形低處的壓力過高，造成能量浪費:這樣是很不經(jīng)濟(jì)的。而采用優(yōu)化管網(wǎng)，充分利用地形高差，不僅管網(wǎng)壓力分布均勻，降低送水泵站出廠壓力，水量也能滿足規(guī)劃要求，管網(wǎng)的可靠性較高，能夠滿足消防時、事故時的用水量和水壓要求，而且減少了管網(wǎng)的運行費用，故能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
　　四、結(jié)束語
　　管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計是一個復(fù)雜的優(yōu)化問題。本論文針對優(yōu)化設(shè)計涉及到的各個方面進(jìn)行了論述，并對一些具體內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究，對某市給水系統(tǒng)進(jìn)行合理的規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計，以期能達(dá)到設(shè)計最優(yōu)化的目的。
　　
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