市政給水管網設計中輸水方式的選擇及管網分區

引言（yán）
經濟的發展必然帶動城市的進步，帶動人（rén）們生活水平的提升。作為城市發展中（zhōng）非常關鍵的一項基礎設施，城市給水管網的建設在最近幾年非常受人們的關注。在具體開展給水管網設計（jì）工作的時候，設計人員要結合項目的（de）具體（tǐ）情況展（zhǎn）開全方位的分析，在確保運作穩定的前提之下，選取正確的輸水措施，確保（bǎo）管（guǎn）線的布局合理，以（yǐ）此來確保給水管網運行穩定，最終實現節能目的。

1 市政給水係統輸水模式的設計
1.1 輸水方式類別
最（zuì）常見的輸水方式包括三大類別，一是重力輸水、二是壓（yā）力（lì）輸水、三是前兩者結合的重壓輸水。下（xià）麵簡述幾種模（mó）式的概（gài）念及原理。重力輸水是水源所在地和用水點（diǎn）之間存在高差，且高差能滿足用水點水壓要求。在輸水模式的設計中，應該根據當地的實際地形情況來（lái）確定是否選擇重力輸水（shuǐ）方式。如果給水管網的所在（zài）地較為平緩，水源與用水點（diǎn）高差不能滿足水壓要求，或者水源所在地比用水點還要低時，建（jiàn）議設計為（wéi）壓力輸水方式，這（zhè）種情況之下，為了保證輸水管道中水壓過高，應該結合（hé）地形情況在中途增設一些加壓泵（bèng）站，分（fèn）級提升。在設計方案的確定中，應該通過對於（yú）各（gè）類數據的嚴格（gé）計（jì）算，來確定輸水（shuǐ）管的類（lèi）型和參數。若當地的地形複（fù）雜，則可以（yǐ）在設計時靈活運用重力與（yǔ）壓力，采用（yòng）二者相互結合的方式。
1.2 輸水方式的選擇方法和原則
在選擇輸水措施的時候必須要秉承著“正確、合理和可行（háng）”的（de）理念，一般情況下，給水係統設計對於輸水方式的選（xuǎn）擇都要遵（zūn）循（xún）一（yī）定原（yuán）則，不管是重力輸水還是壓（yā）力（lì）輸水，選擇（zé）之（zhī）前都要利用“Hp=Z2-Z1+h”公式來對所（suǒ）需的水壓進行計算，然後（hòu）根據計算（suàn）結果確定出適當、可行的輸水方式（shì），保證給排（pái）水係統設計的合理性。

2 市政給水（shuǐ）管網分區方案的確定
2.1 選擇區域係統階層數
在分區係統的劃分（fèn）中，合理化進行配水是第一階層的功（gōng）能，空壓減漏以及改（gǎi）壓體質是第二三階層的功能。現如今，兩階層（céng）的分區係統是我國現階段市政供水官（guān）網係統所采取的。通常情況下，供水分區的階（jiē）層（céng）分類是由供水管網的（de）資金以及規（guī）模（mó）大小來（lái）決定的，在對當地的實際情況進行考慮之後，需要對此進（jìn）行分階段的實（shí）施。
2.2 區域規模的劃定
如果（guǒ）管網（wǎng）的設計已經能夠保（bǎo）證滿足用戶對於水壓的要求，則應重（chóng）點考慮的問題還包括管（guǎn）網水壓的均衡（héng）問題，從而盡（jìn）可能降低供水事故的發（fā）生，將漏失量保持在最低的限度，達到節能（néng）的目標，這就需（xū）要在設計中應（yīng）盡量采（cǎi）用低壓供水的措施。通常在供水區域之內，其水壓值是能夠有效控製的，重點在於怎樣在管網的設計中確定具體的區域（yù）規模。筆者結合自己的設計經驗，建議在此階段首先應考慮該區（qū）域（yù）地形標高差，其次應考慮（lǜ）水頭損失，在此基礎上兼顧人口密度、進水點位置等諸（zhū）多因素。在具體區域規（guī）模的劃定方麵，也應充分顧及到工程的實（shí）際投資。分區之後則應重（chóng）點計算管道流量，充分考慮到可能發生的漏失（shī）量。
2.3 方案中位置和進水（shuǐ）點數目的（de）確定
為（wéi）了減少意外事故的發生，增加（jiā）供水安全（quán）的可靠性，需要測（cè）定水壓和流量（liàng）以進行控製，範圍是在進水點數目所控製的區（qū）域內。一般來說，單點進水的時候最有利於進水管的位置以及水壓控製點的（de）確定。而多點進（jìn）水主要適（shì）用於經常發（fā）生事故的多發地區的用水安全。如果進（jìn）水點數目的設置（zhì）是在一個範（fàn）圍較小的區域的時候，需要經（jīng）過多次的水力模擬實驗來得出進水（shuǐ）點數目以及位置。
2.4 區域方案優化
當設計者作出對市政管網的分區方案，應對該方案的合理性進行充分的論證，論證應該遵（zūn）循科學的原則，通過必（bì）要的模擬仿真，對（duì）方案的完善性進行評估，對給水（shuǐ）管道的方（fāng）案進（jìn）行優化，對管道的閘斷、設施等方（fāng）案進行（háng）逐條分析，使方案（àn）得（dé）到優化。市（shì）政管（guǎn）網規劃設計的優（yōu）化計算方法（fǎ）目前逐漸成熟起來，傳統的閉環自動算法主（zhǔ）要是針對管網設計的（de）過程進行建模，而隨著市政管網的發展，有不少管（guǎn）網（wǎng）係統逐步趨向於非線性特征，有一些大型城市的管網呈現（xiàn）出完全的（de）非線性，對這（zhè）些過程進行數學建模難度較大，甚至無法建模。在這種情況下，傳統的閉環自動控製技術是難以進行精確仿真的。
本文推薦目前應用較為廣泛的遺傳算法，由於基於遺傳算法（fǎ）的管網仿真係統可以不需要（yào）數學模型的建（jiàn）立步驟，因此比較（jiào）適合對一（yī）些複雜度較大的市政給排水管網進行分析和優化。遺傳算法的（de）這個優勢使其越來越廣泛地應用（yòng）於（yú）很多市政管線項目的優化（huà）中，並且逐漸發展成為一門相對（duì）獨立的學科。
把遺傳算法用於市政設（shè）計（jì）等大型工程的優化，並且（qiě）取得了較（jiào）為滿意的效果（guǒ），模糊控製理論的潛力被激發出來（lái）。到了本世紀，日本（běn）的一些遺傳算法研究者提出了以模糊（hú）技術特有的不確定性來解決市政管網難以進行數學建模的問題（tí），從而使遺傳算法的發展進入了一個（gè）新（xīn）階段，同時（shí）也產生了不少有價值的（de）應用實踐成果。

3 市政給水（shuǐ）係統設計（jì）需要考慮的管（guǎn）網分區問題
給水係統設計中，管網分區方案的確定同樣要遵循合理、可行原則（zé），筆者認（rèn）為最好的管網分（fèn）區方案是技術合理（lǐ）、建設（shè）費用和管理費用能實現最小化的方案。在費用方麵，給水管網建設費用主要是管材（cái）及施工費用，還有部分為（wéi）附（fù）加設備設施費用。管網建設中的管道費（fèi）用取決於管材、管道（dào）數量以及市場價格（gé），附加設備費用同樣如此。管（guǎn）理費（fèi）用主要產生於泵站管理，這主要（yào）取決於水泵的揚程。管網建設想要做到經濟合理，隻能（néng）從建設費用（yòng）與管理費（fèi）用兩（liǎng）個方麵進（jìn）行壓縮，盡可能（néng）的將總（zǒng）建設費用降至最低。不論（lùn）是對管網的分區工作亦或是設計工作（zuò）來講，當我們開展設計工作的時候必須考慮兩點內容。第一點也是（shì）非（fēi）常關鍵的一個要（yào）素，即技術要素。其次是管線建設所需（xū）的資金方麵的問題。對於技術來講，當前時期，必須要強化施工（gōng）管控的力度，確保所有的工（gōng）序（xù）都能夠順暢（chàng）的開展。要適當的學習國外的優秀設計思（sī）想和（hé）設（shè）計工藝，確保管線的分區方案有（yǒu）較高的存在價值。對於資（zī）金來講，可以通過壓縮建設費（fèi）用、管理（lǐ）費用來（lái）確保管網分區的經濟合理，切實（shí）降低市政（zhèng）給排水管（guǎn）網（wǎng）工程的（de）造價成本。
4 結論
總而言之，在選擇市政給水係統輸水方式的時候，不但要考慮當地的實（shí）際（jì）情況（kuàng），還要結（jié）合一定的經濟技術手段。如果是在經濟條件較好的地區進行長距離輸水的時候（hòu），除了要對重力輸水進行首要考量之外，還要（yào）綜合經濟以及技術等兩（liǎng）方麵因素進行考慮，這是在選擇輸水方式時進行綜合考慮的。
而在設計給水管網分區的時候，最主要的是將給水管（guǎn）網的全年費用進行估算，這（zhè）個可以利用模型（xíng）來進行。之後要（yào）對比經濟技術，將給水管網的（de）全年費用確定之（zhī）後，然後對供水管網的分區進行規劃。