黑月明

摘 要：為了滿足不斷增長的人口的用水需求，必須通過設計的管網(wǎng)提供足夠均勻的水量。主要水源，面積人口，用水需求，水泵供水量，配電網(wǎng)和水箱等方面基礎屬性對供水水系統(tǒng)的有效設計至關重要。本次工作著重介紹了供水系統(tǒng)設計流程，借助所有這些信息并通過應用EPANET軟件為該地區(qū)設計供水方案。本次設計的供水方案可以為該地區(qū)提供適當?shù)墓┧⒛軡M足該地區(qū)的日常供水需求。

關鍵詞：EPANET；供水管網(wǎng)；供水方案設計

中圖分類號：TV674 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0107-02

前言

為了滿足持續(xù)增長的人口的用水需求，需要通過設計的管網(wǎng)來提供足夠均勻的水量，通過管網(wǎng)來提供均勻水量稱為供水。供水基礎設施對用水進行收集，傳輸，處理，儲存和分配等一系列過程來滿足家庭，商業(yè)場所，工業(yè)和灌溉用水的需求，以及消防和街道沖洗等公共用水的需求，供水系統(tǒng)也必須滿足公共，商業(yè)和工業(yè)活動的要求，在任何情況下，供水必須滿足水質(zhì)和水量的要求。本供水系統(tǒng)計劃是根據(jù)該地區(qū)供水部門提供的數(shù)據(jù)和EPANET軟件提供的信息制定的。

1 EPANET

EPANET是一種計算機程序，可在加壓管網(wǎng)內(nèi)水壓和水質(zhì)的延長時期模擬。管道網(wǎng)絡由管道，節(jié)點（管道），泵，閥門和儲罐或水庫組成。EPANET跟蹤每個管道中的水流量，每個節(jié)點處的壓力，每個罐中的水的高度，以及在由多個時間步驟組成的模擬期間的整個網(wǎng)絡中的化學物質(zhì)的濃度，除模擬化學物質(zhì)濃度外，還可以模擬水齡和進行水源追蹤。EPANET旨在成為一種研究工具，用于提高我們對配送系統(tǒng)中飲用水組分的運動過程的理解。 EPANET有助于對管理策略進行選擇性的評估，以改善整個系統(tǒng)的水質(zhì)，這些功能包括：（1）改善多個源系統(tǒng)中的水源利用率；（2）改善泵送和罐裝/排空時間表；（3）使用衛(wèi)星處理，如儲罐再氯化；（4）目標管道清洗和更換。

2 設計背景

本次設計配水系統(tǒng)的地區(qū)是M村。該地區(qū)的人口為990人，這里設計的供水分配系統(tǒng)是樹狀管網(wǎng)。通過使用EPANET，導入相關的節(jié)點數(shù)、需求量、高程、水池和管道數(shù)量的數(shù)據(jù)，設計了相應的分配系統(tǒng)。這里設計的節(jié)點數(shù)為36個和2個架空水箱。人口的確定是規(guī)劃中最重要的因素之一，如果項目必須在一定的設計時期為社區(qū)服務，通常選擇20至40年的設計時間，人口將是設計階段結(jié)束時的基本問題。這里設計的節(jié)點數(shù)為36個和2個架空水箱，管網(wǎng)拓撲關系如下圖1所示：

3 人口預測

3.1 算術(shù)增加方法

這是人口預測最簡單的方法，盡管它通常得到較低的結(jié)果。在這種方法中，假設人口從十年到十歲的增長是不變的。在數(shù)學上，這個假設可以表示為：

從過去30～40年的人口普查數(shù)據(jù)可以看出每十年人口增長情況，并可以得出平均增長量。對于未來的每一個十年，這個平均增量是相加的。未來幾十年的人口可以表示為：

3.2 幾何增加方法

在這種方法中，假設從十年到十年的人口增長率是不變的。從前三，四年人口數(shù)據(jù)看，人口增長率達到平均水平。如果Ig是每十年的平均百分比增長，或rg是以十進制表示的每十年的增長，未來幾十年的人口可以表示為：

這種方法給出了更準確的結(jié)果，因為增加的百分比永遠不會保持不變，而是隨著城市的增長達到飽和而減少。

4 供水系統(tǒng)損失

供水系統(tǒng)的損失包括服務水庫的泄漏和過度流量，主管道和服務管道連接的泄漏，用戶房屋的泄漏和損失，當他們獲得不定期的房屋供應，供應儀表的不足注冊和大量泄漏或浪費從公共標簽。在維護良好，配量齊全的配水系統(tǒng)的情況下，損失可能難以超過總消費量的20%。在供應不足的系統(tǒng)中，損失可能高達總供應量的50%。

5 管道流量

根據(jù)人口密度，分布區(qū)（住宅，商業(yè)等）類型和消防等要求，計算每條管線的流量。消火栓在直線道路和街道交界處的間隔距離為50至100m。配水管線的尺寸是固定的，使得在所有點保持最小必需的壓頭，承載高峰時段的小時流量。管道的設計應為平均供水量的2.25～3倍。對于5萬以上的人口，配水管道的平均供應能力應為225%，而人口在5000以下；配水管道的平均供應能力應為300%。消防所需的流量應加到這個最大流量，以獲得供水管網(wǎng)總流量。管道應該能夠承載這個總流量，而不會有過大的壓降。

6 供水管網(wǎng)布局

對于重型和正常交通，最小溝槽深度應為15+D+30+≥145cm，其他情況下為15+D+30+≥115cm，其中D為管外徑，cm為15cm，30cm是壓實的覆蓋層厚度，剩余的是回填的壓實厚度。管道上的最小深度不應小于0.8m，以防止交通負荷，以防止管道中氣候變化對水的影響。對于7.5cm至25cm的分布網(wǎng)絡，溝槽的最小和最大寬度應分別為45cm和80cm。

7 結(jié)束語

在本次工作中，配水系統(tǒng)已經(jīng)在EPANET的幫助下進行了設計，使用了節(jié)點數(shù)、高程、管道數(shù)量和該地區(qū)的用水需求。首先，我們對該地區(qū)進行了調(diào)查，并收集了人口和人均需求情況。

在白天的時段，這是早上時段的高峰時段，水的需求比其他時間更多，所以每天最多供應8小時。從EPANET獲得的圖表中也可以得出結(jié)論，高峰時段的需求量更多。不同的節(jié)點顯示不同的壓力和需求變化，因為與其他節(jié)點相比，節(jié)點19，24，32，29的需求更多，節(jié)點24，25，26處的壓力更多是由于它們的升高。

這里使用的分配方法是重力和泵送系統(tǒng)的組合，首先借助離心泵從地下水源（即從含水層）泵送水，然后將其提升到頂置水箱，并通過重力的幫助系統(tǒng)被傳送到主上升管。這里使用的分布布局是根據(jù)M村的布局的樹狀系統(tǒng)。

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