陳桂東

摘要：市政給水管網(wǎng)改擴建是城市給水工程中常見的后期管理工作，而管網(wǎng)改擴建工程情況復雜，資金投入多，施工難度大，同時易影響現(xiàn)有給水管網(wǎng)的正常運作。針對以上問題，本文從給水管網(wǎng)工況分析出發(fā)，對市政給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化設計進行具體的闡述。

關(guān)鍵詞：給水管網(wǎng)；優(yōu)化設計；改擴建

1 引言

隨著我國城市基礎設施建設的快速發(fā)展，作為其中一個重要分支的給水工程，因為管網(wǎng)陳舊、用水量增加及配合道路改擴建等原因，亟需進行改擴建。由于給水管網(wǎng)改擴建在施工過程中，有保障供水、配合道路交通或施工等要求，造成了管網(wǎng)改造投資大、管理費用高。全面合理、可操作性強的設計方案不僅能豐富和完善管網(wǎng)設計內(nèi)容，降低建設成本，而且能保障管網(wǎng)改擴建的順利施工，縮短施工工期，全面提高管網(wǎng)改擴建的效益。

2 改擴建的含義及設計原則

城市給水系統(tǒng)由取水、凈水和輸配水三個部分組成，輸配水管網(wǎng)是城市給水系統(tǒng)的重要組成部分，它鋪設于城市的大街小巷，擔負著把水安全地輸配到用戶，并滿足用戶對水量、水壓和水質(zhì)的要求?；蛞虺鞘杏盟康膭≡?，或因舊有管網(wǎng)規(guī)劃的不合理，或因現(xiàn)有管道陳舊，或因道路的改擴建等原因，需要對現(xiàn)有管網(wǎng)進行改擴建。給水管網(wǎng)改擴建是指給水管網(wǎng)系統(tǒng)的更新、擴大和完善，它包括改建”和“擴建”兩部分?！案慕ā笔侵冈泄芫W(wǎng)系統(tǒng)中的管道、閥門及其他給水設備經(jīng)過長期使用出現(xiàn)了老化、損壞的現(xiàn)象，影響正常供水，不能滿足使用要求，應該針對具體情況對其進行修繕、更換，以使管網(wǎng)能夠正常工作。另一方面，為配合道路改擴建的需要，現(xiàn)有給水管網(wǎng)可能影響道路施工，必須對給水管網(wǎng)進行遷改?！皵U建”有兩種實施形式，一是在不改變原有管網(wǎng)系統(tǒng)的情況下，根據(jù)新的要求在舊管網(wǎng)系統(tǒng)中增敷新管、添加新設備、建造新構(gòu)筑物等等；二是結(jié)合管網(wǎng)改建，廢除不符合使用要求的管網(wǎng)，按擴建后規(guī)模進行實施。給水管網(wǎng)改擴建必須以管網(wǎng)運行工況分析為基礎，充分結(jié)合“改建”和“擴建”，在保證原有管網(wǎng)輸配水能力的基礎上，統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、合理選擇管徑、布置構(gòu)筑物、充分發(fā)揮新舊管網(wǎng)的作用，增大供水量、擴大供水范圍，改進并建設成為一套全新的給水管網(wǎng)，滿足城市的日常用水需求。

3 改擴建優(yōu)化設計的分析

改擴建優(yōu)化設計是以現(xiàn)有給水管網(wǎng)工況為基礎的，所以改擴建優(yōu)化設計的分析包括對現(xiàn)有給水管網(wǎng)的分析及設計改擴建給水管網(wǎng)的分析。

3.1現(xiàn)有給水管網(wǎng)工況分析

管網(wǎng)工況是指管網(wǎng)的用水狀況。新建管網(wǎng)設計時，一般都是按常規(guī)設計方法，考慮最高時、最大轉(zhuǎn)輸時、消防時和事故時幾種典型工況，但由于管網(wǎng)建成投入后，由于用水的不斷變化，用水量也會發(fā)生不斷的變化，此時，管網(wǎng)的工況將會出現(xiàn)與原設計工況不同的情況，即是管網(wǎng)中會形成另一種新的工況，所以，在進行管網(wǎng)優(yōu)化設計之前，應對現(xiàn)有管網(wǎng)工況進行充分的分析，該分析有兩方面的好處，一是充分利用現(xiàn)有的管網(wǎng)，并在現(xiàn)有管網(wǎng)的基礎上進行改造，形成新的給水管網(wǎng)，既滿足了新的用水要求，也降低了工程造價；二是通過分析現(xiàn)有管網(wǎng)工況，為新管網(wǎng)的優(yōu)化設計打下基礎，以滿足新管網(wǎng)系統(tǒng)能滿足目前和未來不同工況條件下對水量和水壓的要求。

3.2設計給水管網(wǎng)工況分析

設計階段是工程進行的準備階段，而工況分析是設計階段的準備階段。改擴建給水管網(wǎng)工況分析，是給水管網(wǎng)改擴建工程的重要前提，也是必不可少的環(huán)節(jié)。工況分析不僅要滿足管網(wǎng)系統(tǒng)能滿足目前和未來不同工況條件下對水量和水壓的要求，同時也要滿足管網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性，做到管網(wǎng)運行經(jīng)濟高效。

4 改擴建優(yōu)化設計的措施

通過對改擴建給水管的工況分析之后，就要對新管網(wǎng)進行設計，而在多個不同的設計方案中，要篩選出對該改造項目最優(yōu)化的設計方案，就要全面把握項目進行中的各個方面，主要可以通過以下措施來優(yōu)化設計。

4.1管網(wǎng)的管線布置

做好管線布置的方案比較是進行新建、改擴建管網(wǎng)優(yōu)化設計的關(guān)鍵。對改擴建管網(wǎng)的布置應盡量利用原有管道，增設新管道，以管網(wǎng)改造為主。抓住管網(wǎng)改造的時機，有步驟地對低壓缺水區(qū)進行改擴建，增設新管道或增大原有管道的管徑，更換年久失修或過水斷面明顯縮小的管段，達到提高供水效率的目的，增強管網(wǎng)運行的安全可靠性。根據(jù)規(guī)劃，結(jié)合原管網(wǎng)道路下埋有多種管線的實際情況，對管網(wǎng)進行改擴建時的管線布置應按以下原則進行：

（1）、淘汰原有的嚴重老化、漏損的管道，采用新管代替；

（2）、輸水管線的根數(shù)即單線或雙線供水應根據(jù)給水系統(tǒng)的重要性、輸水量大小、分期建設安排等因素全面考慮；

（3）、管網(wǎng)改造應有利于降低運行成本，避免對水質(zhì)造成二次污染；

（4）、新設計的管線，一般不占據(jù)原舊管線的原有位置，要根據(jù)原管道連接的分支管預留管件，這樣在新管線敷設過程中不至于必須拆掉舊管，從而保證舊管線能正常供水直至并網(wǎng)施工全部完成以后再徹底廢除舊管線。新管敷設盡量和原管道走向一致，以減少勘察和施工費用，同時便于和已建管段銜接；

（5）、配合市政工程道路改造，將管道設計在車道下，如果給水管線布置在車道下，要盡量減少在車道上砌井。除必不可少的干線閘閥、排氣閥井處，像分支管閥門井、消防栓井盡量設計在人行道上；

（6）、新管敷設應和改造的街道走向一致；

（7）、考慮遠、近期管網(wǎng)的有機結(jié)合。

4.2管徑的選擇

在給水工程中，管道工程造價占很大的比例，經(jīng)濟合理地選擇管徑是進行管道設計的首要問題。管徑選擇與流速密切相關(guān)，呈反比關(guān)系。在同一工程中，輸送相同流量的條件下，管道設計流速越大，管徑越小，工程建設費用越低；但設計流速大導致管道水頭損失增大，給水廠水泵揚程越高，電能消耗增加，制水成本提高。因此，給水管道流速大小，不僅影響給水工程造價，也關(guān)系到凈水廠的運行管理費用，在給水管道的規(guī)劃設計中確定管徑時，應先通過對建設費用和運行管理費用之和為最低的求解，推求出不同管徑的經(jīng)濟流速。

關(guān)系確定管徑的另一個重要因素是用水量。用水量的確定應綜合考慮遠近期的用水量，并兼顧經(jīng)濟性和可靠。設計用水量應該包括以下幾種用水。

（1）、綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根據(jù)居民生活用水定額或綜合生活用水定額及最高日時變化系數(shù)綜合分析確定。

（2）、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水：生產(chǎn)用水量根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定；工作人員生活用水量（含淋浴用水量）根據(jù)車間性質(zhì)確定。

（3）、消防用水：消防用水量、水壓及延續(xù)時間等根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定確定。

（4）、澆灑道路和綠地用水：根據(jù)路面、綠化、氣候和土壤等條件確定。

（5）、未預見水量及管網(wǎng)漏失水量：按最高日用水量的百分比計。

綜合考慮經(jīng)濟流速和供水量，即可求出設計給水管線的管徑，該管徑也應該是最優(yōu)的管徑。

4.3管材的選擇

隨著技術(shù)的進步，新型管材層出不窮，但大體上可分為兩類：金屬管和非金屬管。目前推廣應用較多的金屬管材有：鋼管和球墨鑄鐵管。非金屬管材有：聚乙烯管（PE 管）、硬聚氯乙烯管（UPVC管）、預應力鋼筒混凝土管（PCCP 管）、玻璃鋼夾砂管等。

管材的選擇應符合以下的選用原則：（1）符合國家現(xiàn)行標準。比如生活用水輸水管必須符合生活飲用水衛(wèi)生標準。（2）充分考慮供水管道敷設路段上的地質(zhì)情況、壓力情況和使用要求，因地制宜地采用不同的材質(zhì)。（3）管網(wǎng)改造中盡可能采用耐壓性較好、抗腐蝕性較強的管道，以減少管道事故；管材選用，應力求做到技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，安全可靠，經(jīng)久耐用，以保證工程質(zhì)量，降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。

4.4施工方案的選擇

給水管網(wǎng)改擴建施工過程中，情況多變復雜，一要配合道路施工，二要避讓現(xiàn)狀其他地下管線，所以在施工過程常出現(xiàn)設計變更和施工變更，而變更是增加工程造價和延長工期的主要因素，因此在設計過程中，應深入現(xiàn)場，調(diào)查研究，綜合規(guī)劃，選擇合理的供水線路和管位，考慮路面結(jié)構(gòu)、道路綠化和建（構(gòu)）筑物，減少管道施工破壞，考慮城市雨污管道及其他地下管線的鋪設情況，減少管線交叉，減少跨越障礙次數(shù)，減少河底鋪設，減少架空，防止管線從建筑物下穿越，保證日后管線維修方便、安全。并在設計階段就制定管道使用明挖施工或非開挖放工，盡量減少變更的發(fā)生。

4.5建設費用的控制

一般來講，給水管網(wǎng)占整個給水系統(tǒng)投資的60%—80%，可見，管網(wǎng)建設費用是給水系統(tǒng)的重頭戲，另外，管網(wǎng)運行過程中還涉及每年龐大的能量消耗，所以在設計階段，應該對管網(wǎng)建設進行全壽命周期分析，不僅要降低管網(wǎng)的建設費用，還要綜合考慮管網(wǎng)的運行費用，以充分滿足管網(wǎng)的經(jīng)濟性要求。在設計階段，控制建設費用主要有：（1）提高成本控制意識，注重成本核算觀念，實行限額設計；（2）充分分析管網(wǎng)工況，優(yōu)化設計，結(jié)合施工條件，細化施工圖設計，盡量減少設計變更和施工變更的發(fā)生。

5 結(jié)束語

近年來，由于城市化的快速發(fā)展，城市人口快速增長，各城市對用水量和水質(zhì)提出了更高的要求，以及舊有管網(wǎng)陳舊的客觀情況，各地區(qū)加大力度開展供水管網(wǎng)改造，各級政府和各水司都按照項目法定程序和科學合理的途徑對所屬的供水管網(wǎng)進行規(guī)劃、設計和施工。以上筆者簡述對供水管網(wǎng)改擴建過程中的設計方案優(yōu)化，希望有助于參考解決城市供水管網(wǎng)改造中存在的問題。

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