王媛霞 江苏省工程咨询中心
江苏省南京市 210003
摘要：面对着我国城市化的发展进程在逐渐加快，给排水设计作为市政建设项目中的主要组成部分，其设计的质量对于我国城市化的建设及发展具有重要的影响。输水方式及管网分区方案设计是作为给排水设计中的重点，其方案设计的合理性是该项目施工建设的依据，因此需要相关设计人员给予足够的重视。笔者针对市政给排水设计中的输水方式及管网分区设计进行以下论述，以期提高整体给排水设计方案的科学合理性，提升市政整体给排水工程建设质量。
关键词：市政工程；给排水设计；输水方式；管网分区
给排水系统是市政工程中的重要组成部分，其设计质量直接关系到人们的生活质量。随着我国科学技术的不断发展与创新，人们对于给排水设计也有了更高的要求。在我国大力提倡节能降耗的情况下，市政给排水设计中的输水方式及管网设计应在满足人们日常生活的基础上，减少水资源的浪费情况。管网分区设计应满足越来越大的管网面积增加情况，设计的标准应坚持服务性原则及经济性原则，在不断的实践中创新设计方法，以期满足市政给排水行业的发展需求。
1市政给排水输水模式的设计
1．1输水方式类别
最常见的输水方式包括三大类别，一是重力输水、二是压力输水、三是前两者结合的重压输水。下面简述几种模式的概念及原理。重力输水是依赖于地球对于水的重力而导致的水流，如果水源所在地和水资源用户之间存在着高度差，则重力输水方式就十分适用，因此在输水模式的设计中，应该根据当地的实际地理情况来确定是否选择重力输水模式。如果给排水管网的所在地较为平缓，重力难以与管网对水源的滞留相抵消，或者水源所在地比用户所在地还要低时，建议设计为压力输水方式，这种情况之下，为了保证水资源能够顺利抵达用户处，应该结合实际情况在中途增设一些加压泵。在设计方案的确定中，应该通过对于各类数据的严格计算，来确定输水管的类型和参数，并且结合当地的地形高差，综合考虑管网本身对于压力的承受等各因素。
1．2输水方式的选择
为了适应市政管网优化规划的需要，输水方式的选择是给排水设计方案中的核心，选择哪种方式的关键在于当地的地质条件以及水源所在地的现状，笔者推荐一个计算公式:Hp=Z1－Z2+h，公式中，Hp的含义是水源泵站的扬程最大值，Z1的含义是水源的水位值，Z2则表示水厂的水位，h代表输水过程中的水头损失值。在设计具体的输水方式时，以上几个参数均应已经确定。假若采取了重力流输水模式，则通常是在一些山区城市中，为了使重力因素能够充分发挥作用，应尽量使输水的路线足够短，使水源和用户之间的高差足够大，对于输水管径的设计，则应使之能够适应可能出现的输水量最大值。假若重力输水管线途径高差过大的区域，应在合适的地点位置配置减压阀;假若采取了压力输水的模式，则应综合分析其技术性与经济型，为压力输水管进行分级，并在合适的位置配置泵站，结合具体情况设置泵站的位置和等级。
2管网分区方案的确定
管网分区方案的主要内容是在保证技术科学、合理的基础之上，最大限度的控制建筑工程的费用，使建筑工程所花费的费用最小。对于管网工程的费用主要包括两部分，一部分为管网的建筑费用，主要取决于管道管材的费用；另一部分为管理费用，主要取决于泵站运行费用。目前我国的管网工程主要采用年折算费用发对管网分区的方案进行经济上的评价，进而合理确定管网分区的最优方案。
2.1管道造价年费用
管道的造价年费用包括管道造价、挖沟填埋、接头、管网附件及附属构筑物、试压、消毒、路面恢复等施工费用及折旧、大修费。
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2.2管网年平均动力费用
给水管网中，供水所耗电能一方面用于水的位能，另一方面用于克服管段摩阻，二者综合反映在管网泵站的扬程上，因此管网年运行费用可由这两项费用之和表示。
2.3泵站造价年费用
水泵泵站的年费资金投入，此费用主要包括水泵泵站及其相关建筑物仪器的折旧费用其相关的影响因素包括：水泵泵站的自身供水总量、大型维修基金的提存率以及每千瓦的水泵泵站造价。
2.4区域方案优化
当设计者作出对于市政管网的分区方案，应该组织相关的人员对该方案的合理性进行充分的论证，论证应该遵循科学的原则，通过必要的模拟仿真，对方案的完善性进行评估，对送水管道的方案进行优化，对管道的闸断、设施等方案进行逐条分析，使方案得到优化。市政管网规划设计的优化计算方法目前逐渐成熟起来，传统的闭环自动算法主要是针对管网设计的典型的过程进行建模，而随着市政管网的发展，有不少管网系统逐步趋向于非线性特征，有一些大型城市的管网呈现出完全的非线性，对这些过程进行数学建模难度较大，甚至无法建模。在这种情况下，传统的闭环自动控制技术是难以进行精确仿真的。本文推荐目前应用较为广泛的遗传算法优化，由于基于遗传算法的管网仿真系统可以不需要数学模型的建立步骤，因此比较适合对一些复杂度较大的市政给排水管网进行分析和优化。遗传算法的这个优势使其越来越广泛地应用于很多市政管线项目的优化中，并且逐渐发展成为一门相对独立的学科。把遗传算法用于市政设计等大型工程的优化，并且取得了较为满意的效果，模糊控制理论的潜力被激发出来。到了本世纪，日本的一些遗传算法研究者提出了以模糊技术特有的不确定性来解决市政管网难以进行数学建模的问题，从而使遗传算法的发展进入了一个新阶段，同时也产生了不少有价值的应用实践成果。
2.5关键问题分析
通常在一座城市的市政管线中，各类管网的位置是早已规划好的，因此基本上相对是固定的。结合笔者的设计实践，在低于45m的道路上，没有必要分两侧进行管线的布设，这样能够使给排水管线的数量尽可能少，还可以避免由于预留管减少而导致的主管投资增加的情况。可知在管网设计时应重点考虑管位的合理性。其次还应对管线标高进行重点考虑，这与给排水工程的成本密切相关。给排水管线进入市区，往往会横穿道路以及布设支线，只有对管线标高进行合理的计算，才能避免对于另外的管线的影响。第三，应将同类管线布设在专门的管沟内，这样能够提升对管沟应用的经济型。这种设计模式十分适合于城市中交通繁忙、不适宜经常开挖的路段。在对综合管沟进行设计时还应注意，这种管沟往往涉及到较大的投资，所以必须在设计中能够充分协调各类管线的规划。
结语：结合上文可知，市政给排水设计中的输水方式设计及管网分区设计中的方法及策略。一般城市中的给排水管线设计具有相对完善的规划方案，但是在以往的输水方式设计及管网分区设计中，存在一定的不足，面对我国科学技术的发展，相关设计人员需要认识到设计技术提升以及设计理念创新的重要性，并结合当地的实际情况进行综合性的分析。在实际的给排水设计中需要充分的的考虑到其设计中的经济性、实用性因素，以此提高设计的合理性，以此为市政给排水项目的实施提供有效的设计依据。
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[5]市政给排水设计中输水方式的选择及管网分区[J].单琦.科技创新与应用.2015(13)
论文作者:王媛霞
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月下
论文发表时间:2018/11/1
标签：管网论文; 给排水论文; 市政论文; 分区论文; 泵站论文; 管线论文; 方式论文; 《中国住宅设施》2018年2月下论文;