摘要：管网优化技术在工程实践中运用不仅能节省大量的资金，而且还能改善整个管网的水力条件，将产生巨大的经济效益和社会效益。本文以某城市给水系统作为工程实例，对该市的管网在新建或改扩建时进行了优化布置并对其合理简化，经水力计算得出了令人满意的效果。
关键词：给水管网，设计
城市给水系统由取水、净水和输配水三个子系统组成，输配水管网是城市供水系统的重要组成部分，它担负着把水安全可靠地输配到用户，并满足用户对水量、水压和水质的要求。给水工程建设中，输配水管网的投资占整个给水工程投资的60%、80%，而且还涉及每年庞大的能量消耗，同时管网的运行状态还影响着供水水质。因此，对给水管网技术经济合理性进行研究，探讨如何对管网进行统一规划、合理布局、合理选择管径、布置泵站，以期达到降低投资，节约能量和保证安全供水的目的，对提高供水系统的经济效益和社会效益有着重要的意义。
一、城市给水管网布置原则
做好管线布置的方案比较是进行新建、改扩建管网优化设计的关键。对改扩建管网的布置应尽量利用原有管道，增设新管道，以管网改造为主。抓住管网改造的时机，有步骤地对低压缺水区进行改扩建，增设新管道或增大原有管道的管径，更换年久失修或过水断面明显缩小的管段，达到提高供水效率的目的，增强管网运行的安全可靠性。根据规划，结合原管网道路下埋有多种管线的实际情况，对管网进行改扩建时的管线布置应按以下原则进行：一是摒弃原有的严重老化、漏损的管道，采用新管代替；二是管网改造尽可能采用耐压性较好、抗腐蚀性较强的管道，以减少管道事故；三是管网改造应有利于降低运行成本，避免对水质造成二次污染；四是新管敷设尽量和原管道走向一致，以减少勘察和施工费用，同时便于和已建管段衔接；五是新管敷设应和改造的街道走向一致；六是考虑远、近期管网的有机结合。
二、给水管网的优化布置
2.1管网布置
给水管网规划、定线是管网设计的初始阶段，其布置的合理与否直接关系到供水运行的合理与否及水泵扬程的设置，对工程投资和管理维护也有很大影响；管网规划与布置是管道系统规划中的关键部分，管网工程投资巨大，一般占管道系统总投资的60%~80%，管线埋藏于地下，从而使资金浪费、供水不合理等问题不易曝露，存在的隐患较多。因此，为了彻底消除这些不合理因素，必须在管网规划和设计阶段，进行合理的规划和优化设计，并进行系统的现状、近期和远期的水力模拟校核，以期能达到设计最优化的目的。
随着城市的发展，作为城市基础设施的供水事业的发展将日益显现其重要的作用。而在供水发展规划中管网规划的科学性日益重要，需要在规划的制定过程中不断探索，使管网布局更合理。所以，在进行城市管网布置时，除满足基本要求之外，还应充分考虑地形及地质情况采用统一供水或采用分区分压供水，在管网中可设置加压泵站及高地水池，优选重力流输配水以节能。
2.2管网定线
管网定线取决于城市平面布置，供水区的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布以及河流、铁路、桥梁等的位置等。所以，管网定线时需要考虑输水管定线与干管定线的设计。
2.3改扩趁管网的现状分析
随着我国给水事业的迅速发展，各地城市给水管网均具规模，城市给水管网在其新建成的一定时期内，其供水能力是可以满足用户用水要求的。但随着人口增长和生活水平的提高，城市用水量急剧增长，给水管网供水能力逐渐不能适应用水量增长的需要。
2.4改扩建管网的管线布置
做好管线布置的方案比较是进行改扩建管网优化设计的关键。对改扩建管网的布置应尽量利用原有管道，增设新管道，以管网改造为主。
抓住对管网改扩建的时机，有步骤地对低压缺水区进行改扩建，增设新管道或增大原有管道的管径，更换年久失修或过水断面明显缩小的管段，达到提高供水效率的目的，以及增强管网运行的安全可靠性。
三、某城市管网优化设计
3.1供水现状
根据该市供水管理部门提供的有关资料，城区现有两个水厂，总供水能力为1.6万m3/d。城区配水管网呈环枝结合形式，以枝状管居多。管径最大为DN300，DN100的管道占管网总长度的80%以上。旧城区的供水管网在多敷设于50年代和70年代。管材多为灰铁管。随着城市经济发展和人口不断增加，近年来该市供水的供求矛盾将日益突出，加之该城区的某些局部地区或旧城区，仍然存在着一些主要问题，迫切需要对供水管网进行改造。
这些问题主要表现在：①现有水厂供水能力严重不足；②城区工业用水量不断增大；③城市人口增长使需水量不断增加；④旧城区供水管网不能满足用户对水量和水质的要求：a.管网布置不合理，管径偏小；b.旧城区内管网老化及管段结垢现象严重，且管道腐蚀相当严重，管网的暗漏现象普遍存在。
现状管网简化后，有58条管段，管段中，DN400的管段有2条；DN300的管段有6条；DN250的管段有4条；DN200的管段有6条；DN150的管段有21条；DN100的管段有19条。节点数为44个，其中有2个水源点。
由于管网不配套等原因，没能充分发挥其作用，不能满足城市未来的需水量。另外，供水主干管管径偏小，水头损失大，加压泵的动力消耗增大。因此，经过有关部门规划，并根据用户对供水能力的要求，必须对现有配水管网进行改造和新设，使得全管网供水均匀。
3.2优化管网
充分利用了水源地与城区地形高差的特点，新建三水厂，形成重力输水系统，2.5万m3/d水量无需二次加压，节约了动力费用。输水管采用PE100塑料管，管长3600m，公称外径630mm(0.6MPa)，供水安全性好。将55~41引节点间的枝状管网由一水厂泵房单独设加压站供水，形成局部高压供水区。若不设加压泵站，为满足局部高压地区的水压要求，造成一、二水厂的出水点的水压很高，即要求水泵的扬程很高:三水厂与配水管网的地形高差本来就大，还需要抬高20m左右;管网压力分布不均，地形低处的压力过高，造成能量浪费:这样是很不经济的。而采用优化管网，充分利用地形高差，不仅管网压力分布均匀，降低送水泵站出厂压力，水量也能满足规划要求，管网的可靠性较高，能够满足消防时、事故时的用水量和水压要求，而且减少了管网的运行费用，故能产生较大的经济效益和社会效益。
四、结束语
管网优化设计是一个复杂的优化问题。本论文针对优化设计涉及到的各个方面进行了论述，并对一些具体内容进行了深入的研究，对某市给水系统进行合理的规划和优化设计，以期能达到设计最优化的目的。
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