市政給排水設計中輸水方式的選擇與管網分區方案探討

[摘要]市政給排水處理控制中，輸水方式、管網分區屬于重點環節。為了提高城市供水的臺理性、科學性、可行性，需要充分加強給水設計的有效處理。本文對市政給水的輸水方式、管網分區進行了詳細分析，旨在實現科學布局、合理設計、成本降低、資源有效利用的新局面。

[關鍵詞]輸水方式；管網分區市政給排水；資源利用；成本費用

城市化進展加速，對應城市用水需求量不斷增加，為了保證城市供水的科學性、合理性，避免供水不足引起的負面效應，需要充分加強供水管網、輸水方式的科學選取，借助現代科技水平提高給排水設計的合理性。進而實現降低能源不必要損耗、提高供水效率的目的，促進社會經濟效益、工程項目建設的長期穩定發展。

1、給水技術分析

1.1增壓設備設施

城市供水處理中，部分地區存在供水不足的狀況，后期實踐調研結果表明，供水不足的主要原因在于水廠發展滯后于居民建筑、公共設備設施的發展。現階段，常用的增壓手段為三大類：水泵、氣壓給水、變頻調速。三種給水設備仍處于不斷發展完善狀態。

1.2儲水裝置

儲水一般借助水箱實現，材料、加工方面需要不斷優化改革。材質包括：鍍鋅、搪瓷、涂塑水箱等，水箱的材質主要從長期儲水的防腐控制角度出發，避免水箱、水接觸，內表面被腐蝕、進而污染供水狀況的發生。

2、輸水方式的選取

2.1輸水方式的分類

輸水方式一般不是單一模式類型，一般在設計處理中需要采取集中模式進行處理，分類包括.重力流輸水、壓力流輸水、二者結合輸水幾大類。

重力流輸水處理中是借助重力、水位差實現的供水操作。該方法在水廠水池比水源低的狀況下較為常用，需要二者水位差大于管線阻力降和壓頭損失之和，當然水廠建立初期也和結合當地地理條件進行設計，實現重力流輸水控制的應用。工程實踐中，若當地沒有重力作用，也可采取壓力輸水方法僅操作，如水源水位較水池偏低的狀況下，便可借助壓力輸水實現操作，為了保證壓力足夠一般在中途進行加壓泵、一級加泵站的設立。壓力輸水操作中需要對管材承壓力、地形條件、位差和阻力將等進行綜合分析，可借助伯努利方程進行理論計算分析。對于地形條件復雜的狀況，需要根據項目特點具體分析，可采取重力、壓力流輸水相結合法方法進行輸水操作。

2.2輸水方式的選擇

為了保證輸水方式的科學選取，需要結合三要素充分探討：供水水源、距離、流量。其中供水距離我們用I來表示，流量我們用O來表示，同時茌確定輸水方式時，還要充分考慮水源水位和水廠水池，其中水源水位可以用Z1表示，水廠水池水位用Z2表示，進而選擇科學、合理的輸水方式。

當Z1

HP=Z1-Z2+h（1）

茌上述式子中，HP表示加壓泵站水泵揚程：h表示輸水過程中水頭損失。

當Z1

為了達到重力輸水要求，需要設置一定的水力坡度，但是這樣就會加大管徑以及管線長度，進而提高建造費用，如果有：F1>F2+F3+F4（3）

在上式子中，F1為重力輸水管的建造費用；F2為壓力輸水管的建造費用；F3為泵站建造費用；F4為管理運行費用。這時仍采用加壓輸水。如果：F1

采取重力輸水法，需要對管徑進行合理選取，管徑需要滿足最大流量運輸，同時水利坡度需要低于地形坡度。一般情況下，地形不平緩、山區條件下的環境可借助重力輸水實現操作，原因在于山區地勢地形變化影響，借助地理優勢可縮短管線的實際長度，從而借助減壓閥等輔助設備實現科學安裝的目的，一般需要對減壓閥的位置進行合理安裝，避免阻力過大增加能量耗損。

3、管網分區的分析

3.1區域系統階層的選擇

分區系統中第一階層需要實現配水科學化；第二、第三階層是完成空壓、改壓操作，提高水質的功效。為此，市政給水管網的設計處理需要綜合規模、成本費用等進行分階段處理控制。

3.2區域規模分析

管網設計需要滿足用戶水壓均衡性要求，避免供水事故的發生，實現節能控制目標，為此需要盡量采取低壓供水的方法進行操作。供水區域內，水壓值需要在一定范圍內。工程經驗表明，針對地形標高進行壓頭損失的計算，再從人口密度、用水量、進水位置等進行考慮，保證管道流量滿足實際要求。

3.3位置和區域邊界

管網設計操作中，需要對進水點數、水壓、流量合理規劃，原則是保證安全性、可靠性操作。一般進水點樹木需要在滿足用水需求的前提下，盡量維持最小值。管網進水管的壓力采取單點設置未成本低、費用少的模式，若設計區域屬于事故多發地區，則需要對進水點進行數量規劃，避免用水事故的發生為首要原則。一般針對區域范圍不大的地區，進水點數目為兩個最好，可兼顧事故、用水量之間的匹配性。對于區域邊界的分析，需要綜合各個要素的集成作用結果，如地形、高度差、水源點、參數設置等，合理分析各個要素后方可確立管網區域邊界。

3.4區域方案的優化

借助科學論證、模擬仿真實現處理，便于管網規劃的合理設計從中。現階段，管網系統逐漸呈現為非線性趨勢，建模難度高，傳統閉環自動控制體系無法實現精確仿真操作，本文借助遺傳算法實現優化處理，對復雜度高、綜合性強的管網尤為適用。遺傳算法在城市管線的優化設計中已經發展為獨立學科，相應模糊控制理論輔助效果得到多數研究學者的認可，其實際應用前景較為廣闊。

結語：

提高市政管網發展的合理性，是提高當地經濟發展的基礎途徑，加強技術研究、經濟分析多方面要素的融合，保證設計方案的最優化，進而實現管網費用最低、性能最高的目標。