試論市政給排水設計中輸水方式及管網分區

梁 義

（貴州省水利水電勘測設計院，貴州 貴陽 550002）

1 輸水模式的分類和選擇

1.1 輸水模式的分類

市政給排水管道工程中最常見的輸水模式有重力輸水、壓力輸水和將二者進行有機結合的重壓輸水，在工程實踐中可以根據現場的實際情況選擇其中的一種或者多種聯合的方式使用。重力輸水依靠水的自重進行流通，適用于水源地和目的地之間存在足夠高度差的輸水工程，在選擇使用重力輸水模式的工程中需要對當地的地理情況進行充分調查和研究，通過合理的管道布置及水力計算復核確定。壓力輸水通過在水源地或輸水管道途中根據工程實際需要建設相應的加壓泵站，以保證原水能夠有足夠的壓力輸送至目的地，對于地勢較為平緩，水源地與目的地之間的高度差不足以產生足夠的重力以抵消輸水管道水頭損失的地區，或者目的地的海拔高于水源地的地區，壓力輸水模式更為適用。

1.2 輸水模式的選擇

市政給排水輸水管網設計方案的核心就在于輸水模式的選擇，需要滿足市政管網優化規劃的所有要求。輸水模式的選擇必須根據水源的性質等現狀情況，結合工程項目區的具體地形、地質條件等因素綜合分析后進行確定。重力輸水模式通常應用在一些鄉鎮農村飲水安全工程及部分山區城市供水工程，在給排水管網設計中應該將輸水路線盡可能的縮短，使水源的和工程項目區之間的高差達到最大值，充分發揮重力因素的作用。設計輸水管的管徑時，應該以輸水量可能出現的最大值作為設計的依據。采用重力輸水模式的給排水管道首尾兩端的高差過大，可根據水力計算及項目區高程范圍，在輸水管道的適當位置設置減壓閥。采取壓力輸水模式的輸水管道應該對設計方案的經濟性和技術性進行綜合分析，對輸水管進行分級，并且根據項目區高程范圍等情況確定泵站建設的等級和最佳位置。

2 給排水管網的分區

2.1 合理的階層數

設計工作中，第一階層分區系統的主要功能應該放在管網分布的合理化上，第二和第三階層的設計重點則是空壓、撿漏和改壓。目前我國絕大部分地區的給排水系統依然是基于兩階層管網系統的設計模式，因此管網的實際規模、建設成本等多個因素決定了階層系統的分類。具體的設計方案應該根據項目區的實際情況進行綜合分析后確定，或者將設計方案劃分為多個建設階段分步施工。

2.2 劃定區域規模

除了滿足使用者對水壓的要求以外，市政給排水管網的設計還需要對水壓的均衡性等問題進行重點考量。在設計中應該優先選擇低壓供水，將發生供水事故的可能性降到最低，最大限度的降低漏失量，達到節能的目的。通過在管網的設計中確定具體的區域規模，通常能夠對供水區域內水壓值的大小進行有效的控制。在此階段，需要對區域地形標高、水頭損失、人口密度和進水點位置等多種因素分析，并且對工程的實際投資進行充分的考慮，合理的分區可以做到各區域規模的細化，做到管網工程布局優化更貼近城市規劃發展所需，從而最大程度發揮工程效益，同時節約工程投資。分區完成之后，應結合城市規劃布局對管道流量進行重點計算，并且對可能發生的漏失量進行充分考慮。

2.3 位置和區域邊界

水壓、流量和進水點數等因素都是管網設計的關鍵，為了保障工程的安全性和可靠性，進水點的數量在滿足使用功能的前提下應該降到最低。當管網進水管的水壓控制點設置為單點進水時，工程的經濟性和安全性將達到最佳狀態。在設計事故多發區的給排水管網時，多點進水的模式更加有利于保證用水安全。由此可見，對于區域范圍較小的管網，設置兩個進水點能夠對突發事故和用數量進行兼顧。在確定管網區域邊界的過程中，應該對管網所在地的具體地形、地勢高差、水源點的供水參數等多個因素進行充分考慮。

2.4 優化區域方案

在市政管網的分區方案設計完成之后，應該組織相關人員通過模擬試驗的方式，按照科學的原則對該方案的合理性和完善性進行充分的論證，逐條分析管道的閘斷等設施的方案，使送水管道的方案得到優化。目前，市政管網規劃設計的優化計算方法已經達到了成熟階段，目前使用范圍最廣的是遺傳算法優化。這種算法以遺傳算法的管網仿真系統為基礎，不需要建立數學模型，適合于一些比較復雜的市政給排水管網的優化和分析。基于這種優勢，遺傳算法在很多市政管線項目的優化中應用范圍越來越廣，已經形成了一門獨立的學科。在市政設計等大型工程的優化中應用遺傳算法已經取得了一定的成效，充分激發了模糊控制理論的潛力。

3 結語

市政給排水管網的建設水平是衡量一個城市發展和建設水平的重要指標，市政給排水管網的設計應該對技術因素和經濟因素進行綜合考慮，對二者進行高度融合，并且結合當地的實際情況對最終的設計方案進行優化。對于地理條件比較理想的區域，設計管網時應該優先選擇重力輸水模式，兼顧方案的技術性和經濟性。市政給排水管網分區的規劃和設計應該同時對管網的成本、性能以及技術性能進行對比分析，結合具體的工程資金確定最終設計方案。