中小城鎮(zhèn)降低供水管網(wǎng)爆管率和漏損率的方法

于江杰 李 敬 任俊杰

水是寶貴的資源,伴隨社會(huì)的發(fā)展,水的供需矛盾日益突出,如何避免水資源的浪費(fèi),成為當(dāng)前全社會(huì)面臨的一個(gè)重要難題,同樣也是我國廣大中小城鎮(zhèn)急需解決的問題。中小城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)建設(shè)初期沒有進(jìn)行長遠(yuǎn)的規(guī)劃,造成亂接私接現(xiàn)象普遍,對(duì)水資源的損失浪費(fèi)較為嚴(yán)重。在中小城鎮(zhèn)運(yùn)行資金相對(duì)緊缺,供水技術(shù)相對(duì)落后的條件下,有效地降低供水管網(wǎng)爆管率和漏損率,提高供水效率,對(duì)于水務(wù)企業(yè)具有直接而且深遠(yuǎn)的意義。

1 管網(wǎng)布置改造

現(xiàn)狀城鎮(zhèn)管網(wǎng)的建設(shè)由于歷史原因,分期建設(shè),很大一部分呈現(xiàn)枝狀供水狀態(tài),除無法保障區(qū)域的供水安全性外,枝狀管網(wǎng)容易造成管網(wǎng)的靜壓增大,從而提高管網(wǎng)爆管的幾率和增大管段的漏損率。對(duì)于各方面已經(jīng)建設(shè)比較完善的城鎮(zhèn)而言,重新規(guī)劃、重新進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算顯然不現(xiàn)實(shí)。針對(duì)這種情況,立足于現(xiàn)狀管網(wǎng)的基礎(chǔ),對(duì)管網(wǎng)的布置進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充調(diào)整,通過將枝狀管網(wǎng)改造為統(tǒng)一的環(huán)狀管網(wǎng),將嚴(yán)重影響管網(wǎng)水力條件的管段進(jìn)行重新改造,重新分配管段流量、進(jìn)行水力計(jì)算模擬管網(wǎng)的整體統(tǒng)一的水力條件,避免部分管段壓力過大而造成漏損率加大甚至是爆管現(xiàn)象。管網(wǎng)改造應(yīng)遵循以下原則:對(duì)管網(wǎng)的優(yōu)化改造并不是重新規(guī)劃建設(shè);通過增設(shè)連接管,使枝狀管網(wǎng)盡可能呈環(huán)布置,以主管間距 800m～1 000m、連接管間距1 000m～1 200m為標(biāo)準(zhǔn)形成環(huán)狀供水管網(wǎng);新增和改造管道選擇承壓能力大的管材。

下面是某地區(qū)一縣城優(yōu)化管網(wǎng)布置改造的一實(shí)例。該老城區(qū)現(xiàn)狀呈枝狀管網(wǎng),管網(wǎng)沿著大道枝狀延伸至用戶。現(xiàn)狀供水管網(wǎng)呈現(xiàn)的主要問題是:由于分期建設(shè),部分后期建設(shè)的管段為適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展需求,管徑設(shè)置稍大,這使它們的上級(jí)管段管徑偏小,造成卡脖子現(xiàn)象;現(xiàn)狀部分管網(wǎng)使用年代久遠(yuǎn),管網(wǎng)的承壓能力降低,漏損嚴(yán)重。現(xiàn)狀管網(wǎng)分布狀況如圖 1所示。在現(xiàn)狀管網(wǎng)基礎(chǔ)上,進(jìn)行優(yōu)化布置,得到新的環(huán)狀管網(wǎng)供水布置圖,見圖 2。

通過對(duì)管網(wǎng)的平差模擬,可以看出新管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力合適,局部沒有過大的壓力點(diǎn)。通過將現(xiàn)狀的枝狀管網(wǎng)改造成環(huán)狀管網(wǎng),除保證區(qū)域供水安全性的基礎(chǔ)外,管網(wǎng)造成靜壓力過大的幾率降低,從而降低了管段的漏損率和爆管的可能性。

2 管網(wǎng)改造

城鎮(zhèn)管網(wǎng)的分期建設(shè)同時(shí)也使得不同的管網(wǎng)各呈特點(diǎn)。埋設(shè)時(shí)間的不同使相同管道的承壓性、漏損性能不同;伴隨著管道技術(shù)的改進(jìn),更優(yōu)質(zhì)的管道的應(yīng)用可以大大降低管道的漏損率和爆管率。通過建立城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)信息系統(tǒng),利用供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)基本數(shù)據(jù)的分類和查詢,是管網(wǎng)更新改造的基礎(chǔ)。管網(wǎng)的基本信息包括管徑、材質(zhì)、埋設(shè)時(shí)間、接口形式、預(yù)計(jì)使用年限等等,通過對(duì)以上管網(wǎng)基本信息的綜合分析,擬定對(duì)年代久遠(yuǎn)和特殊管網(wǎng)的更新淘汰措施,可以有效的降低管網(wǎng)的漏損和避免爆管現(xiàn)象。管網(wǎng)更新改造應(yīng)遵循如下原則:使用時(shí)間久遠(yuǎn)的管段為主要更換對(duì)象;新替換管段的承壓性能優(yōu)于被替換管段的承壓性能;根據(jù)敷設(shè)管段具體的環(huán)境情況,選擇最合適的管材。

我國城市供水管道十年前主要使用的管材有灰口鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、石棉水泥管、塑料管、球墨鑄鐵管、鋼管等。某市兩年間各種管材破損情況如表 1所示。

表1 管材破損情況表

我國當(dāng)前常用給水管道管材主要有鋼管、球墨鑄鐵管、UPVC給水管和PE給水管。各種管材的主要特點(diǎn)如表 2所示。

綜合分析比較,在對(duì)城鎮(zhèn)老舊供水管網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí),給水管道管徑不大于DN 100mm,采用PE給水管,管徑大于DN 100mm,采用球墨鑄鐵管給水管,要求給水管道承壓能力大于0.6MPa。

3 管網(wǎng)分區(qū)

在城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)之上建立管網(wǎng)分區(qū)控制技術(shù),并不是簡(jiǎn)單的按照自然地理?xiàng)l件或行政區(qū)域劃分,而是結(jié)合流量、地形、管網(wǎng)壓力等各方面因素綜合考慮,將管網(wǎng)系統(tǒng)分為不同的管理控制區(qū)域,通過合理均衡管網(wǎng)壓力來降低能耗,提高供水運(yùn)行安全性,降低管網(wǎng)的漏損率。目前受到廣泛研究的 DMA分區(qū)技術(shù),即是通過關(guān)閉閥門或斷開管線,形成 500～3 000用戶的獨(dú)立用水區(qū)域,通過在該區(qū)域進(jìn)入點(diǎn)進(jìn)行流量控制和壓力控制,降低管網(wǎng)漏損。通過進(jìn)行合理的分區(qū),對(duì)區(qū)域水廠以及供水井(小城鎮(zhèn)供水深井是很重要的水源地)供水能力、用戶用水類型、地面地形標(biāo)高為劃分的參考要素進(jìn)行管網(wǎng)的合理分區(qū),分析已鋪設(shè)管道的承壓指標(biāo),從而便于估測(cè)和檢查爆管可能性和漏損位置;同時(shí)通過分析管網(wǎng)系統(tǒng)的水力條件,在不影響供水可靠性的前提下,在管段高壓力區(qū)域安裝相應(yīng)的設(shè)備,降低管網(wǎng)由于壓力過大導(dǎo)致爆管的可能性,使漏水損失降到最小點(diǎn)。由于我國的管網(wǎng)特別是中小城鎮(zhèn)的供水管網(wǎng)發(fā)展無序,分段規(guī)劃不合理,所以合理的管網(wǎng)分區(qū)對(duì)中小城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)漏損控制具有深遠(yuǎn)的意義。

表2 管材比較表

4 結(jié)語

對(duì)中小城鎮(zhèn)枝狀管網(wǎng)進(jìn)行合理的環(huán)狀布置,逐步改造老舊管網(wǎng),最后通過合理的分區(qū)管理,綜合改造,以達(dá)到降低供水管網(wǎng)的爆管率和漏損率的目的,這些方法在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上要求相對(duì)較低,具有可操作性強(qiáng)、開展普及相對(duì)容易的特點(diǎn),適合中小城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)管理運(yùn)行實(shí)踐。

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