摘要：城市给水系统是城市的重要组成部分，而城市给水管网的规划又是城市供水系统的核心部分，它第一要满足城市的基本生活用水，第二要满足城市的生活生产需求，根据需求要将水安全、有效的输送到需要到达的地方。城市给水管网的规划工程量比较大，对资金和技术的要求也比较高，整体运行状态也关系到入户给水的水质与安全。所以合理完善的规划不仅可以降低工程投资和后期维护管理费用，而且还能节约能源、保证用水安全等等。
关键词：城市；给水管网；优化设计；探讨
1、给水管网优化设计的任务和原则
1.1、给水管网优化设计的任务
给水管网优化设计一般是指在既定条件下（即水厂规模和位置已确定），通过建立管网优化模型和运行工况模拟计算，寻求投资少、能耗低、安全可靠性高的管网系统（包括管网布置、管径选择、供水分区划分及加压站设置等）最优设计方案。给水管网优化设计的任务主要有以下两个方面：（1）管网优化布置。管网优化布置是管网优化设计的基础，管网布置的合理与否，直接关系到给水系统的安全可靠性和技术经济合理性。在管网的优化布置中，对地形高差大分区供水的城市，还应注意对供水分区及其供水方式进行优化，合理选择串联供水或并联加压供水方式，合理设置加压站，以使得加压供水系统的运行费用最低。（2）管径优化设计。管网中每个管段管径的大小，与管网系统布局和该管段在管网系统中承担的任务密切相关，管径优化设计需要以最优管网布置为基础，通过管网优化模型求解。
1.2、给水管网优化设计原则
城市给水工程是一个复杂的系统工程，在给水网优化设计中应把握好以下原则：（1）要兼顾未来城市发展（特别是近期）对给水系统建设的要求。优化设计宜结合城市总体规划，合理确定城市近、远期供水量及规划布局给水干管系统。（2）优化设计的针对性要强，应重点解决好城市给水网系统现状存在的主要问题。结合现状城市给水调查，对管网及其运行中存在的问题进行深入分析，研究对主要问题的解决措施.（3）通过优化设计，在满足供水需求、保障管网运行安全可靠的前提下，力求节省投资、降低能耗，且具有实际可操作性。（4）重视对现状管道的合理利用和充分利用，避免大拆大建。
2、城市给水管网存在的问题
2.1、设备发展滞后
根据相关数据统计可以发现，在很多发展时间较长的一些老城市中给水设备发展滞后现象十分明显，尤其是在一些老城区。绝大多数的管网使用时间已经超过了30年，与此同时在管道的养护与维修方面也比较欠缺，导致给水管道堵塞现象时有出现，严重时出现爆管，不仅增加管理成本，也浪费大量的水资源，造成巨大的经济损失。
2.2、水质无保障
很多给水管网在长时间的使用过程中都会出现各类问题，例如地质环境的变化导致管道变形或溶解、公路建设损坏供水管道、气候条件导致管道出现风化等，特别是一些常年深埋地下的供水管道，很容易发生不同程度的物理变化或化学反应。
2.3、自来水给水管网规划布局不科学
城市自来水给水管网设计是一项极具综合性的系统工程，涉及到很多方面的内容，需要科学的设计理念、先进的专业技术、大量的人力参与以及巨额的资金投入才能完成。我国目前在此方面还存在一定的欠缺，经验缺乏，设计理念传统，技术相对滞后，没有对给水系统进行科学的规划和布局，尤其是一些大城市的老城区表现尤为明显，无法满足眼下的城市快速发展需求。
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3、市政给水管网设计要点分析
3.1、科学合理地选择管材
根据实际情况分析与研究，在市政给水管网当中，常见的管材主要包括五种类型：第一，复合管。钢丝网骨架塑料复合管与钢塑复合管是复合管的重要组成部分，能够有机结合塑料产品与钢管优势，不仅能够弥补塑料产品的不足之处，同样还能够对钢管自身缺陷予以有效克服；第二，塑料管。一般情况下，塑料管也被称之为PE管，其本身的柔韧性、耐腐蚀性、密封性等都较为理想，而且实际使用的时间也相对较长，在抗震与抗内冲击方面的能力极强，为此在市政给水管道安装过程中被广泛应用，属于聚乙烯管材中的以后总类型；第三，预应力钢铜混凝土管。这种类型管材的构成部分就是高强度钢丝、混凝土与薄钢板，而且自身的抗拉性与抗压抗渗性都十分理想，具有较强的密封性与耐腐蚀性能；第四，预应力混凝土管。所谓的预应力混凝土管主要是针对制作过程而言，需事先针对受拉区域施加应压力，进而构成人为应力状态。这种管材的明显优势就是对裂缝所引发的内压缺陷进行弥补；第五，承插式给水铸铁管。这种类型管材本身的强度较高，而且具有明显的承压能力，接口作业便利且施工方便。但需要注意的是，其材质较为脆弱且难以承受较大的负荷量。
3.2、科学合理地确定管径
在管径设计过程中，如果管径设计合理，那么在确保其水压满足标准要求的基础上也能够降低损耗，一定程度上还能够节省资金支出。在确定管径的过程中，需充分考虑水管的输水量进行设计。通常情况下，确定管径的情形有四种：首先，生活用水。公共建筑用水与居民生活用水是组成生活用水的重要部分，所以，必须要对生活用水量与最高日时变化的系数进行充分地分析；其次，管道漏水量与未预见水量。通常情况下，管网的漏水量与未预见水量都需要按照日用量的最高百分比进行计算并确定亦或是按照《城市给水工程规划规范》中的详细内容估算并确定用水量；再次，洒路与绿地用水。通常，洒路与绿地用水都需要考虑气候、绿化以及气候与土壤等多种因素存在紧密的联系；最后，工业用水。在工业产业发展的过程中，工业用水所指代的就是包含生产的用水量与工作人员的生活用水。为此，会将生产工艺的基本要求以及车间性质作为重要参考依据进行确定。
3.3、科学合理地开展管道平面布置工作
合理布置管道平面的目的就是确保给水管位置设计的合理性，因给水管道水流的方向会直接影响供水、施工作业与工程造价，所以，在对管道平面布置进行设计的过程中必须要对诸多因素进行考虑，采用灵活的技术手段选择使用相对应的给水管线路，进一步增强给水管道工程项目的安全程度与适用性。而在设计给水管网的时候，应综合考虑当地地形与地理位置完成管线定位的目标，尽可能不在建筑物的下方穿越亦或是架设管线，进而为后期的管线维修与维护工作开展提供便利。
3.4、管道深埋作业
在管道埋深方面，应充分考虑管材本身性能与抗冻的情况完成设计任务。在实践过程中，因给水管线会始终穿越其他管线，使得管线复杂性不断提高。这样一来，管道就会出现起伏的情况，增加了管道本身的安全隐患。为此，必须要严格遵循多顺直与少曲折的基本原则，尽量降低水头的损失。
总而言之，城市给水管网的优化设计与应用具有重大的经济效益和社会效益，本文对优化设计的一些基本原则和方法进行了探讨，为城市给水网管道的优化设计提供了技术指导。虽然目前城市给水管网优化理论研究已经取得很大进展，优化设计及计算方法日趋完善和精确，但在实际应用中仍然存在一些问题和缺陷，还需城市给水工作者努力探索和研究。
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论文作者:田涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：管网论文; 城市论文; 优化设计论文; 管道论文; 管径论文; 管线论文; 用水论文; 《基层建设》2018年第5期论文;