市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)方案探討

文/韓貴賢 廣東東莞 523000

市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇與管網(wǎng)分區(qū)方案探討

文/韓貴賢 廣東東莞 523000

市政給排水處理控制中，輸水方式、管網(wǎng)分區(qū)屬于重點(diǎn)環(huán)節(jié)。為了提高城市供水的合理性、科學(xué)性、可行性，需要充分加強(qiáng)給水設(shè)計(jì)的有效處理。本文對(duì)市政給水的輸水方式、管網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在實(shí)現(xiàn)科學(xué)布局、合理設(shè)計(jì)、成本降低、資源有效利用的新局面。

輸水方式；管網(wǎng)分區(qū)；市政給排水；資源利用；成本費(fèi)用

城市化進(jìn)展加速，對(duì)應(yīng)城市用水需求量不斷增加，為了保證城市供水的科學(xué)性、合理性，避免供水不足引起的負(fù)面效應(yīng)，需要充分加強(qiáng)供水管網(wǎng)、輸水方式的科學(xué)選取，借助現(xiàn)代科技水平提高給排水設(shè)計(jì)的合理性。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低能源不必要損耗、提高供水效率的目的，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、工程項(xiàng)目建設(shè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

1、給水技術(shù)分析

1.1 增壓設(shè)備設(shè)施

城市供水處理中，部分地區(qū)存在供水不足的狀況，后期實(shí)踐調(diào)研結(jié)果表明，供水不足的主要原因在于水廠發(fā)展滯后于居民建筑、公共設(shè)備設(shè)施的發(fā)展?，F(xiàn)階段，常用的增壓手段為三大類：水泵、氣壓給水、變頻調(diào)速。三種給水設(shè)備仍處于不斷發(fā)展完善狀態(tài)。

1.2 儲(chǔ)水裝置

儲(chǔ)水一般借助水箱實(shí)現(xiàn)，材料、加工方面需要不斷優(yōu)化改革。材質(zhì)包括：鍍鋅、搪瓷、涂塑水箱等，水箱的材質(zhì)主要從長(zhǎng)期儲(chǔ)水的防腐控制角度出發(fā)，避免水箱、水接觸，內(nèi)表面被腐蝕、進(jìn)而污染供水狀況的發(fā)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(shè)計(jì)處理中需要采取集中模式進(jìn)行處理，分類包括：重力流輸水、壓力流輸水、二者結(jié)合輸水幾大類。

重力流輸水處理中是借助重力、水位差實(shí)現(xiàn)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(dāng)然水廠建立初期也和結(jié)合當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)重力流輸水控制的應(yīng)用。工程實(shí)踐中，若當(dāng)?shù)貨](méi)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(shí)現(xiàn)操作，為了保證壓力足夠一般在中途進(jìn)行加壓泵、一級(jí)加泵站的設(shè)立。壓力輸水操作中需要對(duì)管材承壓力、地形條件、位差和阻力將等進(jìn)行綜合分析，可借助伯努利方程進(jìn)行理論計(jì)算分析。對(duì)于地形條件復(fù)雜的狀況，需要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)具體分析，可采取重力、壓力流輸水相結(jié)合法方法進(jìn)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(xué)選取，需要結(jié)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(lái)表示，流量我們用Q來(lái)表示，同時(shí)在確定輸水方式時(shí)，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(jìn)而選擇科學(xué)、合理的輸水方式。

當(dāng) Z1＜Z2，用重力輸水方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水源輸水，應(yīng)通過(guò)合理設(shè)置加壓水泵來(lái)完成輸水，最重要的要合理確定水泵的揚(yáng)程，其計(jì)算方式如下：

在上述式子中，HP表示加壓泵站水泵揚(yáng)程；h表示輸水過(guò)程中水頭損失。

當(dāng) Z1＜Z2，按照相關(guān)要求，可以采用重力輸水方式來(lái)完成水源輸水，這就需要明確重力輸水管水力坡度和平均地形坡度，其中用if表示重力輸水管水力坡度，用i0表示平均地形坡度，兩者關(guān)系如下：if≤i0，其中，i0=（Z1-Z2）/I （2）

為了達(dá)到重力輸水要求，需要設(shè)置一定的水力坡度，但是這樣就會(huì)加大管徑以及管線長(zhǎng)度，進(jìn)而提高建造費(fèi)用，如果有：F1＞F2+F3+F4（3）

在上式子中，F(xiàn)1為重力輸水管的建造費(fèi)用；F2為壓力輸水管的建造費(fèi)用；F3為泵站建造費(fèi)用；F4為管理運(yùn)行費(fèi)用。這時(shí)仍采用加壓輸水。如果:F1＜F2+F3+F4（4）

采取重力輸水法，需要對(duì)管徑進(jìn)行合理選取，管徑需要滿足最大流量運(yùn)輸，同時(shí)水利坡度需要低于地形坡度。一般情況下，地形不平緩、山區(qū)條件下的環(huán)境可借助重力輸水實(shí)現(xiàn)操作，原因在于山區(qū)地勢(shì)地形變化影響，借助地理優(yōu)勢(shì)可縮短管線的實(shí)際長(zhǎng)度，從而借助減壓閥等輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)科學(xué)安裝的目的，一般需要對(duì)減壓閥的位置進(jìn)行合理安裝，避免阻力過(guò)大增加能量耗損。

3、管網(wǎng)分區(qū)的分析

3.1 區(qū)域系統(tǒng)階層的選擇

分區(qū)系統(tǒng)中第一階層需要實(shí)現(xiàn)配水科學(xué)化；第二、第三階層是完成空壓、改壓操作，提高水質(zhì)的功效。為此，市政給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)處理需要綜合規(guī)模、成本費(fèi)用等進(jìn)行分階段處理控制。

3.2 區(qū)域規(guī)模分析

管網(wǎng)設(shè)計(jì)需要滿足用戶水壓均衡性要求，避免供水事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制目標(biāo)，為此需要盡量采取低壓供水的方法進(jìn)行操作。供水區(qū)域內(nèi)，水壓值需要在一定范圍內(nèi)。工程經(jīng)驗(yàn)表明，針對(duì)地形標(biāo)高進(jìn)行壓頭損失的計(jì)算，再?gòu)娜丝诿芏?、用水量、進(jìn)水位置等進(jìn)行考慮，保證管道流量滿足實(shí)際要求。

3.3 位置和區(qū)域邊界

管網(wǎng)設(shè)計(jì)操作中，需要對(duì)進(jìn)水點(diǎn)數(shù)、水壓、流量合理規(guī)劃，原則是保證安全性、可靠性操作。一般進(jìn)水點(diǎn)樹(shù)木需要在滿足用水需求的前提下，盡量維持最小值。管網(wǎng)進(jìn)水管的壓力采取單點(diǎn)設(shè)置未成本低、費(fèi)用少的模式，若設(shè)計(jì)區(qū)域?qū)儆谑鹿识喟l(fā)地區(qū)，則需要對(duì)進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)行數(shù)量規(guī)劃，避免用水事故的發(fā)生為首要原則。一般針對(duì)區(qū)域范圍不大的地區(qū)，進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目為兩個(gè)最好，可兼顧事故、用水量之間的匹配性。對(duì)于區(qū)域邊界的分析，需要綜合各個(gè)要素的集成作用結(jié)果，如地形、高度差、水源點(diǎn)、參數(shù)設(shè)置等，合理分析各個(gè)要素后方可確立管網(wǎng)區(qū)域邊界。

3.4 區(qū)域方案的優(yōu)化

借助科學(xué)論證、模擬仿真實(shí)現(xiàn)處理，便于管網(wǎng)規(guī)劃的合理設(shè)計(jì)從中。現(xiàn)階段，管網(wǎng)系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)為非線性趨勢(shì)，建模難度高，傳統(tǒng)閉環(huán)自動(dòng)控制體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確仿真操作，本文借助遺傳算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理，對(duì)復(fù)雜度高、綜合性強(qiáng)的管網(wǎng)尤為適用。遺傳算法在城市管線的優(yōu)化設(shè)計(jì)中已經(jīng)發(fā)展為獨(dú)立學(xué)科，相應(yīng)模糊控制理論輔助效果得到多數(shù)研究學(xué)者的認(rèn)可，其實(shí)際應(yīng)用前景較為廣闊。

結(jié)語(yǔ)：

提高市政管網(wǎng)發(fā)展的合理性，是提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)途徑，加強(qiáng)技術(shù)研究、經(jīng)濟(jì)分析多方面要素的融合，保證設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)費(fèi)用最低、性能最高的目標(biāo)。

［1］徐月，冷栢雙．市政工程給排水輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用．2014(07):119．

［2］單琦．市政給排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用．2015(13):143．

［3］張?。姓o排水設(shè)計(jì)中輸水方式的選擇及管網(wǎng)分區(qū)方案的確定［J］．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品．2015(10):124．

韓貴賢（身份證號(hào)碼：5102281972XXXX53 02）。