试论市政给排水设计中输水方式及管网分区

梁 义

（贵州省水利水电勘测设计院，贵州 贵阳 550002）

1 输水模式的分类和选择

1.1 输水模式的分类

市政给排水管道工程中最常见的输水模式有重力输水、压力输水和将二者进行有机结合的重压输水，在工程实践中可以根据现场的实际情况选择其中的一种或者多种联合的方式使用。重力输水依靠水的自重进行流通，适用于水源地和目的地之间存在足够高度差的输水工程，在选择使用重力输水模式的工程中需要对当地的地理情况进行充分调查和研究，通过合理的管道布置及水力计算复核确定。压力输水通过在水源地或输水管道途中根据工程实际需要建设相应的加压泵站，以保证原水能够有足够的压力输送至目的地，对于地势较为平缓，水源地与目的地之间的高度差不足以产生足够的重力以抵消输水管道水头损失的地区，或者目的地的海拔高于水源地的地区，压力输水模式更为适用。

1.2 输水模式的选择

市政给排水输水管网设计方案的核心就在于输水模式的选择，需要满足市政管网优化规划的所有要求。输水模式的选择必须根据水源的性质等现状情况，结合工程项目区的具体地形、地质条件等因素综合分析后进行确定。重力输水模式通常应用在一些乡镇农村饮水安全工程及部分山区城市供水工程，在给排水管网设计中应该将输水路线尽可能的缩短，使水源的和工程项目区之间的高差达到最大值，充分发挥重力因素的作用。设计输水管的管径时，应该以输水量可能出现的最大值作为设计的依据。采用重力输水模式的给排水管道首尾两端的高差过大，可根据水力计算及项目区高程范围，在输水管道的适当位置设置减压阀。采取压力输水模式的输水管道应该对设计方案的经济性和技术性进行综合分析，对输水管进行分级，并且根据项目区高程范围等情况确定泵站建设的等级和最佳位置。

2 给排水管网的分区

2.1 合理的阶层数

设计工作中，第一阶层分区系统的主要功能应该放在管网分布的合理化上，第二和第三阶层的设计重点则是空压、捡漏和改压。目前我国绝大部分地区的给排水系统依然是基于两阶层管网系统的设计模式，因此管网的实际规模、建设成本等多个因素决定了阶层系统的分类。具体的设计方案应该根据项目区的实际情况进行综合分析后确定，或者将设计方案划分为多个建设阶段分步施工。

2.2 划定区域规模

除了满足使用者对水压的要求以外，市政给排水管网的设计还需要对水压的均衡性等问题进行重点考量。在设计中应该优先选择低压供水，将发生供水事故的可能性降到最低，最大限度的降低漏失量，达到节能的目的。通过在管网的设计中确定具体的区域规模，通常能够对供水区域内水压值的大小进行有效的控制。在此阶段，需要对区域地形标高、水头损失、人口密度和进水点位置等多种因素分析，并且对工程的实际投资进行充分的考虑，合理的分区可以做到各区域规模的细化，做到管网工程布局优化更贴近城市规划发展所需，从而最大程度发挥工程效益，同时节约工程投资。分区完成之后，应结合城市规划布局对管道流量进行重点计算，并且对可能发生的漏失量进行充分考虑。

2.3 位置和区域边界

水压、流量和进水点数等因素都是管网设计的关键，为了保障工程的安全性和可靠性，进水点的数量在满足使用功能的前提下应该降到最低。当管网进水管的水压控制点设置为单点进水时，工程的经济性和安全性将达到最佳状态。在设计事故多发区的给排水管网时，多点进水的模式更加有利于保证用水安全。由此可见，对于区域范围较小的管网，设置两个进水点能够对突发事故和用数量进行兼顾。在确定管网区域边界的过程中，应该对管网所在地的具体地形、地势高差、水源点的供水参数等多个因素进行充分考虑。

2.4 优化区域方案

在市政管网的分区方案设计完成之后，应该组织相关人员通过模拟试验的方式，按照科学的原则对该方案的合理性和完善性进行充分的论证，逐条分析管道的闸断等设施的方案，使送水管道的方案得到优化。目前，市政管网规划设计的优化计算方法已经达到了成熟阶段，目前使用范围最广的是遗传算法优化。这种算法以遗传算法的管网仿真系统为基础，不需要建立数学模型，适合于一些比较复杂的市政给排水管网的优化和分析。基于这种优势，遗传算法在很多市政管线项目的优化中应用范围越来越广，已经形成了一门独立的学科。在市政设计等大型工程的优化中应用遗传算法已经取得了一定的成效，充分激发了模糊控制理论的潜力。

3 结语

市政给排水管网的建设水平是衡量一个城市发展和建设水平的重要指标，市政给排水管网的设计应该对技术因素和经济因素进行综合考虑，对二者进行高度融合，并且结合当地的实际情况对最终的设计方案进行优化。对于地理条件比较理想的区域，设计管网时应该优先选择重力输水模式，兼顾方案的技术性和经济性。市政给排水管网分区的规划和设计应该同时对管网的成本、性能以及技术性能进行对比分析，结合具体的工程资金确定最终设计方案。