我国城市供水管网规划改扩建研究探析

文/王胜涛 山东省烟台市栖霞市自来水公司 山东栖霞 265300

城市地下供水管线是保障城市正常运行的重要基础设施和生命线，在保障经济建设和人民生活中发挥着重要的作用。供水管网在城市供水系统中的地位十分重要，一般占整个供水工程总投资的50-70%，是联系水源点和用户的重要纽带，同时供水系统运行中约30-50%的能耗用于克服管网的阻力。供水管网的运行是否安全，布局是否合理，供水量是否满足居民的日常需求，供水管网的维护管理是否智能化已成为我国供水管网改扩建研究的重要内容。

1、工程概况

通过对某市老旧城区供水系统现状进行大量的调研分析，课题组对该市供水系统的现状有了一定的了解和认识，以下主要介绍该市供水管网的现状、基本故障及存在问题，二次供水系统的现状。

某市老旧城区的供水管网拓扑图是将CAD管网结构图导入建模软件后，再导入管网所有组成部分的属性和运行数据，包括节点属性、管道属性、阀门参数、泵与泵站数据、水池数据和水量数据等得到的。（1）供水管网管材老旧、铺设不合理、管网地图资料不全，管网信息化建设落后。（2）管壁结垢多，饮用水易被二次污染；（3）管道强度差，漏失现象严重，爆管事故频繁；（4）管内阻力增大，供水能耗增加；（5）因爆管渗漏，停水维修期间，部分地区污水回流，水质受到污染，严重影响用户的用水安全。（6）随着城市的发展，老旧城区的供水管网不能满足生产生活对用水量的需求，新区的主干管的管径偏小，不能满足新区日后的发展。

2、改扩建过程

2.1 供水管网的区块化技术

供水管网的区块化技术，是将城市供水区进行适当的区域划分，分区内干管采用环网、支管和用户管采用枝状管网，但各区之间有适当的联系，以适应供水管网安全性、经济性和日常管理可操控性要求的先进管网技术。从技术上是平衡管网水压，使其不超过水管可以承受的压力，降低供水能量费用，以免损坏水管和附件，减少漏水量。

合理分区：分压针对供水区域布局、面积、高程等情况合理安排供水管网的分区分压供水。对于来水管的水压利用方式主要有三种情况：来水管水压充足时，可直接利用，进入供水区；来水管水压过高时，须设减压阀，减压后进入供水区；来水管水压过低时，须设加压泵，经升压后进入供水区。

供水分区阶层化：配水区块阶层化的构造简化了主干管或干管的功能，当某一分区出现爆管漏管等故障时，对整体影响较小，保证了供水的可靠性；当供水管网无法满足供水量需求而需要改扩建时，只需对局部进行改建，或增建小区（中区）来达到扩建的效果；便于管理，当供水管道出现故障时，容易定位，减小事故对居民用水的影响。

图1 供水管网分区

2.2 问题的解决措施

1）压力过高

由于受到特殊地形的影响，供水厂与供水区域的地形高差过大，在满足供水区域最不利点的供水需求下，造成了紧邻供水厂的A供水区域管网压力值超过了50m，完全超出了用水水压需求，这样不仅对供水管道阀门等附件容易造成破坏，同时也增加了管道爆管事故的机率和管网的漏损量。A区域水压偏高，对该区域的水压适当调节，在进水管上安装减压阀，阀口压力设为45m，通过减压阀使A区域的出水水压保持稳定。

2）B、C区压力过低

一般情况下供水管网的供水压力持正常水平，每天到用水高峰时，用户水压急剧降低，属于正常现象。对策：对老旧破损的供水管道进行维护、修补。

3）D区局部压力过低

给水主管道压力正常，附近给水管线水压正常，46-47、42-43给水管线水压较低。初步判断这两个管道存在破损泄漏的可能。对策：进行漏点查询，对漏损不严重的管段进行修补，对漏损严重的管段进行管道更新。

4）E区压力过低

（1）管网末梢。水龄较长，用户不断增多，供水管网的末端供水量不足，压力过低。表现形式：供水管网末端的水压过低导致无水，或有水压力过低无法满足用户需求。对策：提升给水管道压力或增加二次供水加压设备，可在输水管道的合适位置修建供水加压站解决该问题。

（2）用户的地势较高，供水压力过低无法满足需求。表现形式：供水高度超过市政供水压力所能达到的高度时，正常的供水模式无法满足用户需求。对策：则需采用二次或多次加压，可根据某市老旧城区供水管网的实际情况，在E区酌情增加二次供水设备。在对某市老旧城区供水管网进行压力分区的基础上，通过以上改造手段对老旧城区的供水管网进行改造，使供水主干管或干管功能简化，水头损失减小，水压过低和过高区域压力得以改善，整个供水系统的供水压力得到平衡。

2.3 效果分析

供水系统经过区块化改造后，将供水系统按水源分成多个相对独立的区域，各区域相互独立又相互联系，在供水管网水压得到平衡的基础上，供水管网的综合平均水龄将减少，余氯消耗将降低，同时水压分布将更加均衡稳定，水质会得到了明显改善；老旧城区供水管网应用区块化技术进行改造后，供水管网中的水质将得到改善，降低供水管段被腐蚀漏损的概率，减少了管网漏点；因为供水管网漏失率与压力变化成正比，平衡水压后，供水管网的整体水压降低，漏失量也随之下降。

综上所述，结合各区域的实际情况分析造成该区域管道高压或低压的原因，并给出相应的对策。基于供水管网水力风险评估进行压力分区对于 J 市供水管网改扩建的意义在于可以精准的确定改造区域，平衡水压，降低漏失，改善水质，节约能耗。

[1]张鑫,史成波,赵晴,等.我国城市供水管网规划改扩建研究探析[J].黑龙江工程学院学报(自然科学版),2011,25(02)：44-47.

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[3]王海龙.基于水平衡的供水管网漏损控制技术研究[D].长安大学,2012.