城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計探討

王 敏

（任丘市城鄉(xiāng)供水總公司， 河北 任丘 062550）

0 前言

隨著經(jīng)濟發(fā)展以及社會的不斷進步，進一步推動了我國城市化發(fā)展進程不斷加快，受其影響城市給水管網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化問題也廣受人們關(guān)注，對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)以及生活來說，供水安全性以及可靠性非常重要。取水、凈水、輸配管網(wǎng)部分是給水系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其中最為重要占比最大的就是輸配管網(wǎng)部分，占到給水系統(tǒng)六成到八成，給水系統(tǒng)建設(shè)過程中給水管網(wǎng)設(shè)計及其優(yōu)化會帶來嚴(yán)重影響作用。

1 城市積水官網(wǎng)中所存在的問題：

通過給予合理科學(xué)的管網(wǎng)設(shè)計來進一步提升整個城市及水系統(tǒng)的水平和科學(xué)性，提高水資源利用效率的方式，實現(xiàn)安全經(jīng)濟性的供水。

1.1 設(shè)備發(fā)展較為落后：

在科學(xué)技術(shù)的推動作用之下，城市給水管網(wǎng)相關(guān)的設(shè)計以及建設(shè)設(shè)備都有了非常大的改變和優(yōu)化，但從現(xiàn)階段設(shè)備使用情況來說還更多的利用傳統(tǒng)的給水管網(wǎng)設(shè)備，嚴(yán)重限制及水管網(wǎng)設(shè)計本身的科學(xué)性以及經(jīng)濟性作用的發(fā)揮。同時由于過多的使用一些老化設(shè)備，這些設(shè)備在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的故障，設(shè)備的維修成本和養(yǎng)護成本非常高。在城市資金撥備過程僅有很少一部分撥配到城市積水管網(wǎng)設(shè)備維護和養(yǎng)護，在沒有足夠的資金支持作用之下給水管網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，原有的老化設(shè)備中所存在的問題也無法及時修復(fù)，從整體上來說設(shè)備的更新發(fā)展根本無法滿足人們對給水管網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化的需求。

1.2 水質(zhì)無保障：

由于給水管網(wǎng)管道自身所處環(huán)境，它在使用過程中會受到多種環(huán)境因素的影響，比如說地質(zhì)環(huán)境的變化會造成管道出現(xiàn)變形或溶解，公路建設(shè)會造成供水管道破壞，氣候條件、氣候環(huán)境出現(xiàn)變化則會加快管道的風(fēng)化和侵蝕。尤其當(dāng)供水管道深埋地下時受到周圍土質(zhì)環(huán)境的影響，非常容易出現(xiàn)不同程度的物理或化學(xué)反應(yīng)變化。管道及其設(shè)備的損壞和破壞變化反應(yīng)都將會對管道內(nèi)的水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，人們的飲用水和生產(chǎn)用水已經(jīng)無法得到有效保障。

1.3 給水管網(wǎng)規(guī)劃布局缺乏足夠的科學(xué)性：

城市自來水進水管網(wǎng)設(shè)計本身會涉及到多項工程，比如說設(shè)計理念、專業(yè)技術(shù)能力、資金投入、地下布局不同區(qū)域、不同管道等多方面內(nèi)容，它具備綜合性和系統(tǒng)性。但我國給水管網(wǎng)規(guī)劃布局事實上還存在非常大缺陷，尤其是缺乏足夠的經(jīng)驗和優(yōu)秀的設(shè)計理念。給水系統(tǒng)在設(shè)計過程中缺乏足夠的系統(tǒng)性和科學(xué)性，這種情況在老城區(qū)尤為嚴(yán)重，無法和城市的快速發(fā)展、擴張相適應(yīng)。

2 城市積水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)和原則：

總的來說我國給水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究起步時間相對較晚，發(fā)展速度相對較快，總體水平不斷提升它經(jīng)歷了從單一型向復(fù)合型發(fā)展的過程。通過經(jīng)典優(yōu)化理論及應(yīng)用，啟發(fā)式算法研究及發(fā)展、多方法優(yōu)化地理信息系統(tǒng)多方面變化和發(fā)展，借助計算機設(shè)計技術(shù)，在官網(wǎng)優(yōu)化計算中運用新型算法更好的為積水管網(wǎng)的設(shè)計奠定基礎(chǔ)，不斷的促進其向大型化、復(fù)雜化、多樣化方向發(fā)展，這也給管網(wǎng)建設(shè)和管網(wǎng)管理工作提出更高要求。

2.1 給水管網(wǎng)友優(yōu)化布置、管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計：

給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計任務(wù)中官網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計任務(wù)主要體現(xiàn)在給水管網(wǎng)優(yōu)化布置、管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計兩部分。其中第一點給水管網(wǎng)優(yōu)化布置，通過合理的管網(wǎng)優(yōu)化布局，提升給水系統(tǒng)整體運行可靠性和經(jīng)濟性，降低管網(wǎng)運行成本。同時要注意因地制宜和不同類型城市、不同供水方式相結(jié)合，采用不同的管網(wǎng)優(yōu)化布置方案根據(jù)實際情況決定串聯(lián)或并聯(lián)，做好加壓站設(shè)置和準(zhǔn)備工作，降低供水系統(tǒng)運行費用。第二部分管徑優(yōu)化設(shè)計，系統(tǒng)布局和所承擔(dān)的根本任務(wù)會直接影響到管徑大小，比如說生活供水、生產(chǎn)供水、消防供水，不同供水需求也會對管徑有不同的要求，要從多方面因素考慮確定管徑大小，實現(xiàn)官網(wǎng)布置最優(yōu)化。

2.2 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計原則：

給水管網(wǎng)設(shè)計第一個原則就是需要在設(shè)計工作展開過程中和城市近期建設(shè)以及遠期建設(shè)相結(jié)合，更好的和城市整體規(guī)劃相結(jié)合。第二個原則：針對性原則額，在用水情況調(diào)查基礎(chǔ)之上開展設(shè)計方案，在滿足城市供水需求基礎(chǔ)之上著重降低成本，降低能耗。第二原則：給水管網(wǎng)設(shè)計需要充分合理的利用現(xiàn)狀管道，提高資源利用效率。

3 管網(wǎng)改建以及擴建優(yōu)化設(shè)計：

在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是低比管線設(shè)計方案，并對低壓缺水區(qū)進行逐步改建或擴建，對原有管道的管徑進行擴大處理或增設(shè)新的管道，對于其中老化嚴(yán)重?zé)o法繼續(xù)使用的以及過水?dāng)嗝婵s小的都應(yīng)該及時進行更換處理，保證供水效率能夠達到要求，提升管網(wǎng)運行的安全性以及可靠性。總的來說管網(wǎng)改建以及擴建優(yōu)化設(shè)計需要對以下四點要求進行滿足：第一點就是需要需要保證能夠?qū)υ泄艿浪诘缆啡考{入到改造范圍內(nèi)，當(dāng)和原有管道道路平行方向范圍內(nèi)存在規(guī)劃道路，則需要沿著規(guī)劃道路開展管道敷設(shè)作用。第二點：在不對原有道路進行改動并增加管道時需要沿著原有管道增加管道，如果管網(wǎng)壓力已經(jīng)滿足設(shè)計要求可以廢棄原有管道。第三點：在改建以及擴建過程中，需要更好的和城市發(fā)展需求相結(jié)合在一起，在和城市發(fā)展方向相統(tǒng)一的基礎(chǔ)之上通過近期、遠期供水量，供水壓力確定改建以及擴建目標(biāo)。第四點：在沿著既定道路基礎(chǔ)之上敷設(shè)管道，開展管網(wǎng)擴建工程，保證管網(wǎng)擴建和改建能夠更好的符合給水管網(wǎng)設(shè)計要求。

4 管網(wǎng)圖形簡化合理性：

對新建積水官網(wǎng)進行簡化應(yīng)該只保留其主干管道，通過簡化后的管網(wǎng)來體現(xiàn)實際用水情況，保證用戶的用水需求和用水量能夠保持正常，從而實現(xiàn)對城市配水系統(tǒng)的優(yōu)化。但如果簡化無法符合要求不僅僅會造成最終計算結(jié)果以及用水情況出現(xiàn)較大的偏差，還會造成資金和投資的浪費。在管網(wǎng)圖形簡化過程中需要始終保證計算結(jié)果能夠符合具體情況。

4.1 簡化原則：

管徑的大小在一般情況下都會受到城市供配水的水利條件以及管線的作用兩大因素的影響，這兩者和管徑大小之間呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。在簡化過程中可以按照官網(wǎng)內(nèi)用水標(biāo)準(zhǔn)以及人口布局合理的確定管線數(shù)量和簡化目標(biāo)，在簡化過程中需要保持謹(jǐn)慎，分析管網(wǎng)簡化對水壓、管線水頭所帶來的影響作用。如果支管末端為大用戶為保證大用戶用水需求需要避免省略以上管線。

4.2 分解管線數(shù)量整體相對較少：

當(dāng)兩條管線連接時，如果能及時確定管線流量以及流向就能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個互相連接管線進行斷開處理，并將一個管網(wǎng)分解成兩個能夠獨立使用的管網(wǎng)，再進行計算。一般來說管網(wǎng)布局采用環(huán)狀管線敷設(shè)的建設(shè)方式，在連接處會和外部管網(wǎng)相鏈接，保證區(qū)域供水壓力始終保持均衡狀態(tài)，同時一條管線出現(xiàn)故障也應(yīng)該減少管線設(shè)備維修對該區(qū)域用水所帶來的影響作用，控制停水范圍。

5 結(jié)束語

總的來說在現(xiàn)階段城市給水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計過程中應(yīng)該注重設(shè)計的合理性和經(jīng)濟性，它將會直接影響到城市經(jīng)濟以及社會效應(yīng)，但現(xiàn)階段我國城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計工作還在不斷的發(fā)展。在未來的發(fā)展過程中仍有許多發(fā)展空間，同時在給水管網(wǎng)設(shè)計實踐工作展開過程中需要通過不斷探索或者是累積經(jīng)驗，將理論和實踐工作聯(lián)系在一起，不斷提升給水管網(wǎng)設(shè)計質(zhì)量。