中国市政工程东北设计研究总院有限公司深圳分院
【摘 要】随着我国社会经济的快速发展，城市给水量不断增大，原先的管网布局满足不了经济的发展需求。因此均要进行改造，适应经济发展需要。本文根据工程案例，对供水管网改造设计中所要注意的一些事项进行探讨。
【关键词】供水管网；改造设计；注意事项
一、城市供水管网改造
某城市供水管网管道有一半以上为90年代后进行敷设，余下的就是70、80年代的时候敷设，而随着供水范围不断扩张。布局已不适应经济高速发展的今天。
（一）改造原则及思路
①政府应该支持企业将“管网改造 ”项目作为“民心工程”，全面铺开,来解决内街管网年久淤塞、缺水缺压的现象；
②应结合长远及中期的发展规划，改善管网不合理环节，合理布局，使管网系统逐步优化；
③管径较小难以满足规划水量要求的管段，则以扩管或增设并列管段，并更换易爆管段，降低管网漏损，提高管网运行的安全可靠性和管网服务水压；
④在改造次序安排上，结合每年的管网测压资料，将管龄长、水压低、管网水质不理想的地段纳入重点改造范围。选定改造对象时应遵循先严重后一般;先大后小;先易后难；
⑤通过管网改造，全面淘汰敷设年代较早、材质差、漏水爆管严重的管段，如镀锌管、砼管(石棉水泥管)、铸铁管、自应力管，有效的解决内街管网大通小塞的现象，使全市的供水管网压力及水质得到较好的提升。
（二）改造工作的难点与重点
改造项目所在区域多为老城区居住中心地带,历史悠久,或缺乏城市总体规划的农村宅基地，小区或村居住人口密度高,原市政道路、小区、村路空间窄小，埋地的各种地下管线设施繁多,在设计方案过程中，由于地下管线设施情况复杂，如何合理设计管道走向、避让各种繁杂的地下管线设施、合理设置消防栓、段阀、泄水阀、排气阀、埋深和回填管坑、管件的三通背、弯管背、管堵背等砼支墩的设计以及阀门、管材、管道配件的合理选材、沿线原有用户的接驳以及管道消毒冲洗方案的制定都是管网改造工作的重点及难点。
二、管网改造中应注意的问题
（一）管材的选用
⑴管材选用的原则
管道的安全可靠性有两方面的要求，一是不间断供水，二是管网水质要安全可靠。从水质保证角度而言，管材是影响管网水质的一个主要因素。因此，在选择管材时必须充分掌握各种管材的特性及适用环境，合理确定，在保障水质的前提下做到经济适用。
①管材的选择是经济技术的比较过程，技术上应从管材的安全性、耐腐蚀性、延伸率、压力、温度、使用环境、使用年限、安装维护方法等方面进行考虑；经济上除考虑管材本身的价格外，还包括管件、连接工具、安装工时费用、管材耗损比例以及安装可靠性的维护期限等因素。
②选用管材时还应考虑管道的连接应做到施工便捷、密封性好，采用粘合剂的管道应该保证粘合剂本身的无毒。对有特殊要求的区域还应采取必要的措施。
③在选用管材时，必须选择正规生产厂家的产品，并且管材与配件必须采用相互吻合的，以保证不同管材之间的连接紧密。
④各种给水管材在性能、安装施工工艺等方面有其相应的特点，在选择管材时应根据管道的敷设方式以及安装环境的特点合理确定，从技术和经济两方面加以比较，对不同使用场合、不同管径有不同的选择。
改造中选用的管材：适合用于净饮水管网的管材主要有钢塑复合管、离心铸造球墨铸铁管以及钢管。我们在管网改造中选用的管材如下：
①DN15～DN50mm 管道埋地、入户部分主要选用钢塑复合管。DN100～DN2200mm 管道主要选用离心铸造球墨铸铁管；
②当遇到一些特殊环境条件时，如接管、急促落差过大、穿越铁路、涵洞、过河、架空穿越障碍物等复杂多变的地段，基本上都选用钢管。
（二）管网阀门的应用
⑴管网是给水系统中的“动脉”，而管网阀门在管网中，对于管网管段的流量、流向、局部管网水压的调节起控制作用，是确保管网正常运行的关键设施。管网中的阀门要求启闭灵、关得严、开启足，无内泄、外漏。因此在管网阀门选型上，应该遵循的原则是：选择优质、可靠、适用性强的阀门，对于长期以来不能满足要求的类型，应考虑采用新型的，更为先进的阀门。
⑵改造中的阀门选择。在管网改造过程中，选用的阀门有闸阀和蝶阀。
①闸阀选型说明：在管网改造中，闸阀使用的比例相当大，一般采用的闸阀为软密封闸阀(亦称“弹性座封闸阀”)。DN100～DN600mm 管道中主要采用软密封闸阀。软密封闸阀现在已经广泛应用在新装管网上，并且逐步将陈旧及漏水严重的阀门给予更换。
②蝶阀选型说明：蝶阀一般用于管径大于 DN600mm的管道上面，并且 DN600～DN1200mm 采用软密封的蝶阀，而 DN＞1200mm 时则选用硬密封的蝶阀。
⑶改造中的其他相关的阀门及附件的设置
排水阀的设置：
DN300 及以上新装管道在两分段阀门之间必须设置排水阀，枝状管网末端必须设置排水阀设备(排水阀或消防栓)。其作用是：抢修管道时作放空之用；定期排出在管网内停留时间较长的饮用净水。排水阀设置位置：①须安装在输水管线的最低点，过河、过涌管道两边也必须设置排水阀。②新安装输水管线、旧管道更新改造，必须在两阀门之间设置至少一个排水阀。③对不能自流排水的新管段，设计时应在阀门井侧设置集水井，通过排水泵将水排出。排水阀口径经计算硧定，一般按表 1 配置：
自动排气阀的设置：在实际工程中经常被忽略没安装排气阀，使管道被气阻，管道投产后发生爆管或出现“牛奶水”现象，应特别注意。自动排气阀的作用是：避免管道内水流变化过大造成水锤。在给水管网的运行中，由于给水水泵的抽吸作用吸入空气，或者管道中压力发生变化时，又或者安装、维修管道后空气排不净等原因增加水锤破坏力，严重时会引起爆管。规范中要求排气阀的口径及数量通过计算确定，按经验，在 DN400及以上管道必须设置排气阀；口径一般不小于输水管径的 1/6～1/8，对于要求严格的管段，可按排气量及水管充水的快慢程度和排气阀的性能参数等求排出气阀的口径。自动排气阀一般选用双口自动排气阀。排气阀设置位置：①输水管线最高点；②垂直拐点的最高点(如：过河管、爬坡、n 型管等)；③直线管段不超过 3 公里安装一个；④水泵出水附近；⑤平坦地区在两个分段阀间宜安装排气阀。
管道加固：
在安装球墨铸铁管三通背、弯管背、管堵背、乙字管、竖直向上弯管及竖直向下弯管等处必须按要求捣筑相应砼背墩。支墩可参照《柔性接口给水管道支墩》(03ss505)设置。在钢管上捣制的沿直力加固墩(含加固环)必须按要求施工，并保证沿直力加固墩未经扰动或经夯实(密实度不小于 90%)的背土厚度不小于 5.0m，沿直力加固墩与钢制柔性承口的距离约为 1.5m。
沟槽挖掘和回填：
①槽底部的挖掘宽度的计算：
B=D1+2(b1+b2+b3)
式中：B———管道沟槽底部的开挖宽度(mm)；
D1———管道结构的外缘宽度(mm)；
b1———管道一侧的工作面宽度(mm)；
b2———管道一侧的支撑宽度，一般取 150～200mm；
b3———现场浇筑混凝土或钢筋混凝土管渠一侧模板的厚度(mm)。
②管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材性能、抗浮要求及与其他管道交叉等因素确定；露天管道应有调管道伸缩设施，并设置保证管道整体稳定的措施，还应根据需要采取防冻保温措施；在农田下，应保证耕作层，管道的管面复土不得小于 0.7m。
室外消火栓的设置：
我们在管网改造设计中，严格按照国家相关规范并结合自来水公司的企业技术标准对消火栓进行布置的，布置原则如下：
①在城市建在区，消火栓的间距不应大于 120m。在非建成区，消火栓的间距可按工、企业和居民点的分布个别设置。
② 消火栓的接管口径不得小于DN100mm，要DN300mm 及以上口径管道上接出的消火栓，在消火栓前设阀门。
③为加强消火栓管理，保证消火栓的正常使用，减少市政消火栓被撞后发生爆漏所造成的社会影响和经济损失，2007 年自来水公司开始推广使用防撞型消火栓。凡在路口、车库出入口、宾馆、机关、工厂门口、城市郊区公路旁、加油站附近等车流量较大的地点必须选用防撞型消火栓。在内街人行道、绿化带等非车行地段新安装的消火栓可采用普通室外消火栓。
④直接负有消防给水任务的管道，其分段阀门间距不应超过连续 5 个消防栓的布置长度。
⑤有人行道的应设置在人行道上，距车行道边线不应小于 0.7Om,距建筑物尽量不小于 5m。消火栓三个出口的方向必须方便消防人员取水，其中口径为 DN100mm的出水口应面向道路，以便消防车接水。
管道消毒冲洗方案制定的一些注意事项：
方案内容包括管道工程的位置、冲洗水源、冲洗流速流量、排水口位置、口径和数量、消毒冲洗的详细操作步骤等内容。
管道的消毒要求使用次氯化钠(NaCIO)作为消毒；投加浓度以有效氯 100mg/L 计算。
投加量的计算：
NaCIO(kg)投加量
=Q×100×75.5/C ×1000×73
=3.14×D×D×L×100×75.5/4×C×1000×73
=0.08×D×D×L/C
其中：
Q———管道容积(m3)
100———有效氯浓度 mg/L
D———管道直径(m)
1000———单位转换系数；
L———管道长度(m)
73———CL2 的分子量
C———NaCIO 商品的百分比浓度
75.5———NaCIO 的分子量
浸泡时间:DN200 及以上管道浸泡时间不少于 12小时；DN200 以下浸泡时间不少于 4 小时。
排水管管径：最小排水管径应为所冲洗管道的1/2；如管道冲洗及不同管径的管道共用排水管的，排水管管径应取所冲洗管道中最大管径的 1/2。
排水口、采样口的设置：应设置专门的排水口，不能以消防栓作排水口，排水口必须设在能冲洗管道全线的位置，一般设在管道未端，保证排水须畅，并做好消能措施。DN200 及以上管道工程必须安装 DN500 采样口；如管道度超 2 千米时，需分段进行冲冼，每段设置相应的排水口和采样口。冲洗水的流速应达到 1.0 米 / 秒以上以保证冲洗水压和水量。
与用户管道的接驳：
水压试验合格后，新装管道沿线必须全部接回原有用户后方可拆除原管。新装管道接驳入户管时,户外部分水管全部换新管至表前阀门，用户水表前露出地面部分采用钢塑管材及管件。
三、结束语
随着社会经济的快速发展，供水管网的改造无非是保证用户用水的安全供给，同时布局更趋于经济合理化。在找出不合理的环节，应用最少的投资进行改造设计，以充分满足用户的用水要求，为经济发展筑起一道强有力的墙。
论文作者:冯立喆
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第4期
论文发表时间:2016/8/20
标签：管网论文; 管道论文; 管材论文; 消火栓论文; 阀门论文; 闸阀论文; 排水口论文; 《低碳地产》2015年第4期论文;