市政給排水設計中輸水方式的選擇及管網分析

王 丹

（濟寧市市政設計院有限公司，山東 濟寧 272000）

輸水方式以及管網分區是市政給排水系統設計和建設的重點，在確保給水、排水質量的基礎上，還應當對其效率予以整體把握，即通過優化設計輸水方式、合理規劃管網系統，來提高供排水效率。

1 市政給排水工程輸水方式優化設計

1.1 輸水方式合理選型

城市給排水工程以及管網系統非常的復雜，涉及很多方面的影響因素，因此實踐中應當科學選擇輸水方式，才能提高給排水效率。城市建設過程中的給排水輸水方式選擇時，應當對市政工程建設布局和市政建設用水實際情況相結合，二者不能出現脫節。目前，國內市政給排水工程項目建設過程中，最常用的輸水方式有三種，即壓力流、重力流和混合型三種輸水方式，具體分析如下：

第一，壓力輸水型。該種類型的壓力輸水方式在現階段市政工程項目建設過程中應用非常的廣泛。從原理層面來看，其主要是通過對給水源施加壓力使其水位提高，從而實現水源輸送之目的。從應用實踐來看，若采用壓力輸水法，則需在水源周圍建設加壓設施，同時還要全面考察輸水情況以及客觀需求等，優化整合以及科學設計水壓數值。值得一提的是，壓力輸水方法的應用，對輸水管道會產生壓力，實踐中應當合理選擇輸水管材，以確保輸水管道運行安全可靠性。

第二，重力輸水型。市政給排水工程施工建設實踐中，給排水管道網絡系統對于城市供水而言非常重要，實踐中應當充分利用各地區的地勢條件，有效發揮重力作用，即重力輸水。該種方式本質上就是將重力變成輸水動能，在現代市政工程給排水系統設計過程中選擇重力輸水法，對城市的地形條件有較高的要求。

第三，混合輸水型。顧名思義，市政給排水系統設計時采用的混合型輸水方式，實際上就是上述兩種方式的優化組合應用，即結合地形地貌，采用合理的壓力輸送水源方式，實現綜合供排水。

1.2 合理選擇輸水方式及注意事項

基于上述三種類型的水源輸送方式分析可知，在選擇輸水方式時應當堅持因地制宜的原則，采用高效方式輸送水源。在具體選擇輸水方式時，應當充分考慮以下兩個因素，即坡度、距離。市政給排水工程建設時，應當注重水源直線輸送距離的計算，全面分析輸水時坡度對其重力產生的作用和影響，結合多方面的因素合理選擇最佳輸水方式。值得一提的是，選擇好輸送水源的方式以后，還要注意以下幾個方面的事項。

第一，過河法。市政給排水系統設計時，如果需要輸水管網過河，則應當考察管道輸水壓力及其重力情況，優選管道型號以及材質，對輸水設施的實際利用情況全面考慮。首先，架空過河。輸水管線布設時，進程會跨越復雜的地帶，比如過河。針對該種情況，筆者認為應當對輸水管道架空過河進行優化設計，輸水管道架空過河時需借助橋梁對管線提供鋪設作用，以順著橋梁為宜，從上方通過并對輸水管道進行架空。在優化設計輸水管道架空過河方案時，應當準確把握輸水管道尺寸，特別是其直徑、管內壓力等，堅決避免對橋梁受力性能產生不利影響。

第二，河底埋設過河。實踐中，將輸水管道在河床上的適當位置合理埋設，確保輸水能夠順利過河。輸水管道河底埋設過河過程中，最為關鍵的是應當選擇抗腐蝕性能良好的管道，以免長期浸泡影響管道輸水效果和質量。

第三，合理選擇排氣閥。排氣閥是輸水管道的重要設施之一，其對管道輸水質量和效率所起的作用不可小覷。比如，輸水管道內中水快要排盡時，排氣閥就會大量吸氣，以此來避免管道因負壓而受到損壞。如果輸水管道需灌水，則排氣閥大量排氣，可以實現快速灌水。

1.3 長距離輸水

我國水資源分布不均，城市給排水系統設計難度較大，部分城市甚至不具有安全無污染的水源。對于上述城市而言，在市政給排水系統建設過程中，應當對長距離輸水進行綜合考量。目前國內最為典型的長距離輸水項目即南水北調，工程建設投資較大，而且技術性和安全性要求比較高。長距離輸水過程中，管線內會產生大量空氣，不僅影響輸水效率，而且不利于安全輸水。為此，實踐中應當采取針對性措施，有效解決管道中存在空氣的問題，比如對空氣閥布設位置進行綜合權衡。

2 市政給排水系統中的管網分區問題研究

2.1 管網系統架構

就目前國內市政給排水系統而言，管網設計過程中應當根據實際需要劃分層級，并且由主管線逐級向下遞減。具體而言，可將首層管網系統根據其功能要求確認為一級管網，二層與三層級管網設計是為了改壓、減漏以及空壓等。目前國內多數城市給排水系統建設過程中，管網分布一般都保持兩個層級數，層級數的確立依據與市政供水管網造價與規模等關系密切。

2.2 確定管網邊界和取水點

市政給排水管網系統區域劃分過程中，確認實際邊界的通常需考慮很多因素，其中城市地形地貌特征是重要因素，供水水源點、水資源用戶位置以及二者的地形地勢條件等，都是需要重點參考的數據。設計部門在綜合分析和判斷各種影響因素的情況下，應當合理確定管網布設邊界，在保證輸送水源質量和效率的條件下，最大限度地降低管網分布成本。在考量管網系統取水點時，應當在確保輸送水源穩定性的基礎上，管網取水點應當盡可能減少。取水點少，說明確定因素少，實踐中對未說明特殊區域的城區管網布設時，建議采用單水源地取水方法，這有利于嚴格控制輸水管網中的水壓和管內流量。

2.3 輸水管理方案的優化

在設計市政給排水系統時，管網設計是關鍵，而且也并非一蹴而就的事情。通常情況下，在初步分區方案成型以后，設計人員與決策人員應當對比分析方案，利用計算機輔助技術手段模擬實驗，并且深入挖掘設計方案中的問題。通過上述步驟，對各分區輸水方案進行細化，在此過程中涉及很多的元素和影響因素，比如輸水管道、閘斷設施的設置等。同時，還應當嚴格控制建設成本，其主要部分是指市政給排水系統管線材料和成本，管材成本源于所用的管道材料和長度、橫截面積等。實踐中應當進行科學合理的規劃設計，采用性價比最高的管道材料，盡可能縮短管線，只需滿足正常安全輸送水源即可。在此過程中，還應當采用先進的技術手段和方法，比如疊壓輸水方法以及先進的節水設施等，這有利于降低水資源輸送過程中的資源浪費，而且有利于水源與終端水用戶之間的無縫鏈接；輸送水源在內循環系統中運行，淘汰了以往的蓄水池儲水設備，避免出現水資源的二次污染。

3 結語

總而言之，隨著城市化建設進程的不斷加快，國內市政給排水工程項目建設難度逐漸增大，實踐中應當因地制宜，根據本市的實際情況以及地形地貌等合理選擇給排水方式和方法，并且對管網進行合理分區，這樣才能滿足城市發展要求，才能提高供排水效率，促進城市的可持續發展。