【给排水】室外给水管道优化设计.doc

室外给水管道优化设计简介： 室外给水管道工程设计在各地都是必不可少的，但在整个给水系统设计中占的比重不大，并且在相关专业书籍中介绍的不多，这里结合本人和当地的工作实践谈几点体会。 关键字：室外给水管道 给水管道工程设计 在整个给水工程投资中，供水管网费用约占5070，在运行中消耗大量的能量。因此，供水管网工程必须进行各种方案的计算和比较，以达到经济合理的满足近期和远期用水的需要。给水管道工程设计在各地都是必不可少的，但是相关书籍及规范对这一方面介绍的并不多。这里结合本人和当地的工作实践谈几点体会。室外给水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、小区给水设计规范、施工及验收规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后还要结合当地地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性及安全可靠性出发综合考虑、设计。给水管道工程的优化设计，就是在保证设计水量、水压、水质和安全供水的条件下，进行不同方案的技术经济比较。1 设计流量供水管网设计流量依据室外给水设计规范、居住小区给水排水设计规范，按最高日最高时供水量和设计水压进行水力平差计算，并进行种工况和要求进行校核：1.1发生消防时的流量和消防水压的要求。1.2最大转输时的流量和水压的要求。1.3最不利管段发生故障时的事故用水量和设计水压要求。2 管线平面位置的确定配水管网应根据用水要求合理分布于全供水区。在满足各用户对水量、水压的要求及考虑施工维修方便的前提下，应尽量缩短配水管线的总长度，以便节省投资。供水管网应设计成环状，当允许间断供水时，可设计为树枝状，但应考虑将来连成环状管网的可能。相关规范中提出配水管线尽量沿现有或规划道路敷设。实际工作中，城市规划部门出于对所有地下管线的综合考虑，有可能安排在机动车道或慢车道下（国电公司至龙丰纸业DN800砼管，约3000米敷设在慢车道下）。由于好多城市规划部门重视地上，忽视地下，致使地下管线未按统一规划施工，谁先施工就占用有利位置，致使后来施工的管线相互交叉，给水管道与其他工程管线之间的最小距离很难保证。在中原路敷设的DN500球铁给水管，按规划距路沿石2.5米，但由于各种管线交叉，管线距路沿石2.04.4米不等，给施工及以后维修带来很大不便。另外随着城市道路等级的逐渐提高，以及地下管线的复杂程度的提高，规划的道路加宽，好多原来在人行道的管线埋在慢车道下，增加维修难度。要做好管道定线，需做好以下几点： 规划部门要作出长远综合规划，对地下各种管线统一考虑，减少变化。 应该建立地下信息资料共享机制，以便各单位相互参考，少走弯路。 城建监察部门应加大违章设施的查处力度，对于未按统一规划或无规划许可施工的，坚决制止。 各种管线最好随城市道路同时施工，避免管线相互交叉，同时减少征地和拆迁费用，又避免道路今天施工完毕，明天又“开肠破肚”，给市民出行带来不便。 对于交通运输繁忙或工程管线较多的机动车道、城市主干道，可以考虑综合管沟敷设，但造价较高。3 管径的确定市政给水管道管径选择一般根据管网平差计算结果和用水情况来确定。在实际中，现状管网是依据若干年的规划和建设积累而成的，可能会遇到局部管网规模与城市发展速度相比相对滞后的问题。这就涉及到长远利益与当前利益的取舍问题：当流量一定时，管径和流速的平方根成反比，流速取得小些，管径增大，相应的管网造价增加。可是管径大些，管段中的水头损失减小，水泵所需扬程降低，经常的电费可以节省。相反，如果流速用的大些，管径虽然减小，管网造价有所下降，但因水头损失增大，经常的电费势必增加。因此，管道的多种组合，必有一个最优组合，使工程投资和运行费用之和最小。所以，给水管道的优化设计，就是优化管网布置和主支管道的管径优化选择。随着各地城市发展速度的加快，最好能结合城市改造的步伐，逐步调整输、配水管网的不利点、不利管段。这就又对供水管网监测提出要求，在技术条件允许的情况下，要对全区管网进行动态监测，甚至可以进行数字建模、电子模拟，对本地的管网状况做到了然于胸，以便为合理调整、优化管段提供依据。这也是供水企业科技转化为生产力的一个方向。居住小区内室外给水管道管径选择，一般依据建筑给水排水设计规范、居住小区给水排水设计规范等规范中居民用水定额、用水量等相关内容来确定。要注意区分最大小时流量与设计秒流量的应用范围，居住小区给水排水设计规范中的条，根据居住人数和生活给水干管、支管，对此作出了界定。无论是市政给水管道还是居住小区室外给水管都涉及到流量与管径的对应问题，一般都依据流量、流速按给水排水设计手册中的水力计算表及地方经验来确定。不过特别是居住小区的给水管道一般管径较小，单靠水力计算表不容易确定管径。可以参考水工业工程设计手册建筑和小区给水排水（中国建筑工业出版社）中提出的一个界限流量表，并结合地方经验来确定。4 管材的选择供水企业的根本任务就是向用户提供清洁的饮用水，连续供应有压力的水，对于供水管道管材的选择，主要考虑：密封性能好，供水管网是承压管网，管道应具有良好的密闭性；输送水质佳，自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，因此要求管道内壁既要有耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质；水利条件好，供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失，确保服务水头；管材管件规格齐全，城市供水管道的分支管件规格较多，对管材的管件要求规格齐全，能适应安装需要；城市道路下面管线种类多，布置紧凑，立体交错，要求管材的适应性强，拆装方便；建设投资省，供水管网的建设费用较高，应通过技术经济比较，恰当选用满足使用要求，工程综合造价较低的管材。根据以上要求，管材原则按以下方案确定：4.1 DN200MM的配水支管采用PE管。4.2 200MM600MM的配水干管采用水泥砂浆衬里球墨铸铁管。4.3 600MM的配水干管采用预应力砼管。5 管道埋深管道的埋设深度，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。露天管道应有调节管道伸缩设施，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。城市管线综合规划一般都本着“有压让无压”的原则。规划部门在管线交叉时，喜欢将给水管线深埋；而水司在满足冰冻和荷载的情况下，出于维护和造价的考虑，喜欢浅埋。在实际工作中，市政地下管线越来越复杂，给水管线在不断穿越其他管线后，可能会造成给水管道频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气、增大水头损失，还可能增加隐患点。所以在管线穿越障碍时，尽量从全段角度综合考虑，局部上返还是下返，少陡峭变化，多平缓过渡；少一些曲折，多一些顺直。综合以上各种因素，管道埋深一般为：5.1 人行道敷设的管道，管顶覆土厚度不小于1.2米（考虑到人行道与路面交叉时覆土厚度减少）。5.2 生活小区内管网，管顶覆土厚度不小于0.8米（管道横穿道路时，必须加钢套管，管径大两级）。6 管道附属物6.1 阀门阀门是用来调节管线中的流量和水压，阀门的布置要数量少而调度灵活。干管上的阀门应放在支管的下游，并在支管上设阀门。干管上的阀门间距一般为5001000米。城市管网干、支管上的消火栓，均应在消火栓前安装阀门。6.2 排气阀主要用于管道最高点或闭气的地方，来排出管内气体，来疏通管道，使管道运转正常，如停电、停泵管内会出现负压力引起管道振动或破裂，排气阀则随时排气，确保管道安全。一般采用单口或双口排气阀，垂直安装在水平管线上。排气阀口径与管线直径之比一般为1：81：12。6.3 泄水阀在管线的最低处须安装泄水阀，排水管应与母管底部平接并应具有一定的坡度，用以排除沉淀物以及检修时放空管内存水。排水阀和排水管的直径应根据要求的放空时间计算确定，一般情况下，排水管与母管的直径之比为1：3。6.4其他国家标准图集对闸井尺寸的考