上海城投水务（集团）有限公司上海200086
摘要：城市供水系统是城市不可缺少的基础设施，承担着为人民生产和生活提供用水的重要任务。在降低工程建设成本的基础上，优化供水管网设计，改善供水管网水力条件，保障城市供水安全。本文在分析城市供水管网存在问题的基础上，以城市供水管网工程为研究视角，提出了给水管道优化设计原则及施工优化策略，
关键词：城市；供水管网规划；措施
前言
城市供水管网施工设计对城市供水管网建设及城市发展产生重要的影响。但我国供水管网类型多样，并未设定有利于选择城市供水管网的统一规范。本文从城市供水管网常见的问题入手，在深入分析这些问题的基础上，提出城市给水管网优化设计遵循的原则及施工优化设计方法，以保障城市安全、可靠地供水。
1城市供水管网的现状分析
1.1部分管道腐蚀情况严重
在城市发展早期建立的供水管道网络中，多数管道建设所采用的管材为灰口铸铁管以及镀锌钢管；这两种管材一般为单层管道，不具有现今管道的内衬部分，较易发生锈蚀以及容易因水质矿物质凝结而结垢的现象。管道发生锈蚀以及结垢以后，一旦水流方向发生改变，或者水流因人为原因产生停流、突然加速的现象，管道内壁的锈蚀产物以及水垢将直接随着水流进入城市居民的生产生活中，对人们的生活质量造成威胁。另外，随着管道内部的锈蚀以及结垢部分不断加厚，管道的容积将日益减小，由此将直接增加管道内的水压，由此可能导致水表计量失误、管道出现安全隐患、管道疏水能力下降等后果。总之，锈蚀与结垢不仅对供给城市居民使用的水源造成污染，长期还将直接影响管道管壁的承载力和厚度等属性，对供水管道的安全运作造成威胁。
1.2供水管网管理存在缺陷
除了在城市供水管道施工方面存在缺陷外，供水管网的管理问题同样也是目前城市基础设施管理工作的薄弱环节。城市供水管网的管理可分为日常运行管理以及技术管理两方面。在供水管网的技术管理层面，由于部分供水管道建立时间较长，且相关建设档案缺失；有关管理部门缺少可对供水管网进行科学管理和维护的历史依据，使得管理人员无法针对已有管道的使用年限、管材以及管道的基本属性等因素进行科学管理和维护。其次，供水管网的部分管理部门缺乏高水平的供水管道施工以及管理知识，在许多管理工作中存在经验主义倾向，使得工作过程以及成果缺乏科学性和可靠性。
2城市供水管网规划改扩建的措施研究
在城市总体及区域供水工程规划设计中，其优化设计一般可采取以下措施和步骤：
2.1结合城市总体规划
合理确定近远期的供水范围、城市用水量、供水水源及规模。《室外给水设计规范（GB50013-2006）》提出，供水工程设计应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计，近期设计年限宜采用5~10年，远期规划设计年限宜采用10~20年。
2.2研究城市规划布局和地形地势
调查和收集城市供水量、城市用水量、水厂、管网等基础资料，划分供水区域，布置供水管网系统，建立供水管网结构数据库。输配水干管的布置和定线应根据城市规划布局、水源及调节池位置、供水区域地形地势、大用户的分布，以及河流、铁路、桥梁等的位置进行合理确定。大、中型城市一般城市建设区的面积都很大，各区域之间存在有不同程度的地形高差，供水系统往往很复杂，管网系统布置有多种形式，需要进行技术经济比较，寻找最优的管网布置方案。
2.3研究流量优化分配方案
对环状管网的每一个基环分配一个管段流量，则其余管段的流量就可通过节点连续性方程求出，也就得到一种流量分配方案。对于不同的流量分配方案，就对应不同的投资。环状管网最优分配方案就是从上述方案中选出一个投资最小的设计方案。
2.4根据流量分配结果研究管线的规划布置
主干管线的规划要考虑水源与泵站位置，以及符合城镇路网规划要求，沿原有城市道路和规划道路铺设。主干管线隔一段距离要设置联络管，间距易在800~1000m，以保证管网在事故时仍能按设计要求供水。水源的选择和管线的走向布置应尽可能保证水流方向一致，以免造成过多的水头损失，管线应在高处要设排气阀，低处设泄气阀。
2.5确定旧管网更新方案
供水规划设计一般主要涉及到新增供水干管、调整管道的管径、更换老化和漏损严重的管道、扩建和增设加压泵站等几个方面。旧城区供水出现了管网布置不合理、管径偏小、管道老化及漏损严重、局部区域供水压力低等诸多问题，为提高供水质量和保障安全供水，许多城市都迫切需要对供水管网进行改造。规划设计人员应通过查看管网图，分析主、支管道、过路管道的走向及具体分布情况，收集管线管材、管龄、水质、水压、漏损情况等信息，确定需要更新的现状管网，并根据规划用水量，计算确定新管道管径，制定新旧管道碰接的具体措施。
2.6选用新型管材，优化管网设计
一般来说，供水管道由于需要长期与水源以及水源中含有的少量微生物以及矿物质相接触；因此，在进行供水管道选材时必须首先考虑防腐方面的问题，可有效防止管道内壁腐蚀的现象发生。根据上海实际情况，按照因地制宜的原则，推广使用球墨铸铁管、各类给水塑料管以及钢管，保证安全供水和防止水质二次污染，满足城市供水需要。加强对陈旧老化的供水区域管道维修、改造更新，减少漏水。大口径的供水管，宜采用球墨铸铁管或钢管，运输方便和施工现场宽敞的也可选用预应力砼管，玻璃钢管由于易老化而应该慎用；中小口径的供水管，宜经过技术经济比较选用球墨铸铁管、PE管、PVC管、PPR管。应淘汰灰口铸铁管、冷镀锌钢管等易爆、易锈、易污染的劣质管材。
通过积极采用新型管材，提高施工质量，严格按照国家行业标准规范进行。很多管网毁损造成的漏损是由于施工不规范造成的。因此，提高施工人员的业务技能，严格要求他们按照行业标准进行施工，在接口处理、阀门安装、地基挖掘、土方回填等方面进行规范操作，最大限度通过规范施工保证管网的安全，是防止漏损的关键环节。加强内外管壁防腐处理采用新技术新工艺进行接口处理，选择合适的阀门并正确维护保养，这三者是配合规范施工的必要基础，只有选择合适的材料，才能通过采用正确的施工方法来保证管网的正常运行，如果没有质量性能符合的管材，一切都是徒劳。
2.7建立供水管网优化设计模型，通过模型软件系统，合理简化管网拓扑图
确定管道水头损失的计算公式，以及新旧管道的粗糙系数。通过水力平差计算得出管网模拟运行结果，使其达到在投资（管径）及常年运行费用（水泵扬程）最小的情况下，满足用户对水量和水压的要求。根据历史纪录和经验，在一般情况下，供水管网中管段直径小于1m时，经济流速在0.5~1.0m/s之间，对于大于1.0m的管径，经济流速在1.0~2.0m/s之间。
结束语
供水系统要合理利用现有的供水设施，新增设施与现有设施有机结合，结合现状供水条件，充分考虑地形特征，节能、运行管理方便和供水安全。该项目现状配水管网的建设已基本完善，运行正常，并能够基本满足水量加大后的配水要求。
参考文献
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