秦 越 秦思敏
河南省安阳市汤阴县自来水公司， 河南 安阳 456150
摘 要：给水系统遍布城市，且各个环节错综复杂，因此需针对给水系统的所有环节进行严谨把控，优化布置给水管网。特别是一些城市的给水系统老旧，无法在暴雨天气有效运用给水系统，因此需要通过积极优化给水管网，并按照实际情况合理改造，不断地深入研究城市市政给水管网，从而设计出符合现代化城市建设发展的市政给水系统。
关键词：给水管网；布置设计；优化措施
1 给水管网类型分析
1.1 单水源给水管网系统
只有一个水源地，水源地抽取水经水厂处理后的水直接输入配水管网分配给各用户使用。常见于小城市，其优点是管理方便，管网系统简单易维护。缺点是单水源输水容易出现故障，并影响城市所有用户。
1.2 多水源给水管网系统
多水源给水系统常见于中小城市，根据城市规模或者生产需求设置，用户的用水往往来自多个不同水厂、不同水源地。用户给水的水压、水质也随之变化。此系统优点是当单一水厂出现故障时或当某一水源地被污染时不影响城市用水，安全可靠性高，缺点是后期检修不易，维护程序繁琐，改进重建困难。
1.3 不同输水方式管网系统
在实际应用中，必须依据城市所在地的实际情况，采取相应的输水方式。实际规划中常见的有两种系统。①重力给水管网系统。水源地处地势较高处，城市位于地势下方。水厂将处理后的水依靠自身重力输入给水管道，当水压过高时需设置减压站，避免水对给水系统破坏。此系统十分经济，节约成本。但是受地势因素影响，在实际规划设计中并不常见。②水泵加压给水管网系统。在水厂处理后的水由泵站加压输入高地势的城市管网，有时需要设置多个泵站，多级分别加压，此系统设计成本高昂，并带有输水损耗，在实际规划设计中并不常见。
1.4 消防给水系统
消防给水系统是整个城市给水系统必不可少的一部分，它对城市安全尤为重要。消防给水系统对水质要求不高，但要确保有足够的水量、水压。它由以下部分组成：①建筑室内消防管道；②建筑室外消防管道；③建筑室内自动灭火器；④各区，各街道消防栓；⑤加压泵：主给水管道将水分配给各支线管线，再有支线管线分配给消防栓，各建筑物消防管道当水压不足时需先由加压泵将水加压，确保消防栓水压充足。
1.5 生活给水系统
生活给水系统与人民生活密不可分，必须保证人民生活供水系统安全可靠。生活给水系统常见于多水源给水管网系统。此系统特点是水量充足，水质要求较高。供水可靠，不能出现停水、漏水等问题。水源地取水，通过水厂多项工序处理后，满足我国生活饮用水卫生标准后输入特定给水管道。
1.6 生产给水系统
生产给水系统常供水工厂、大型生产企业。根据生产项目不同对水量、水压、水质要求不定。当对水要求不同于生活给水系统时，独立设置生产给水系统，并由不同的水源地、水厂给水。我国的大型城市为了解决众多人口生活，大规模生产的需要已组成多系统联合供水的复杂给水系统。在实际规划设计中，必须考虑实际情况，合理选择给水系统。
2 给水管网优化设计和布局模型分析
以动态规划（DP）为优化工具，建立给水管网设计的数学模型，该模型能够对泵站的容量和管道规格进行优化。管道优化过程是设计模型和布局模型之间的重复转换。从目标函数的角度来看，这个过程的结果将是最优的供应线的指定路径。程序首先以最小直径的单位长度作为参考长度，然后执行转换每条路径的分支长度的过程，并且根据路径中的累积高差和参考单位长度的成本来改变路径的分支长度，利用布局模型，在管网的所有路径中找到当前的最优路径。具体模型如下：
其中：Lij是路径i中分支j的长度；Qij是流量线分支j；n是每条路径的最后一个分支。该方案的约束条件是路径入口处的流动连续性约束、各路径的所有分支中的流连续性约束、路径出口处的流动连续性约束。在每次运行中，该模型在网络路径中选择一条路径。选定的路径是所有路径中长度最小的路径。路径选择的标准是路径中所有分支的流量都不为零。
3 给水管网优化布置与设计措施
3.1 设计原则
①明确城市给水需求，根据实地考察，城市实际情况，确定给水系统类别，城市需求水量、水压、水质。②通过城市最初的整体规划，找准水源地，设计建立水厂、泵站（减压站）等。设立给水管网的服务范围，确保所有居民、用水企业，都能有合适的水量、水压。③主次有序。先确定输水管网干线，再设计分支线路。④协调与其他管网，电线等线路关系，避免冲突。⑤保证所有供水线路的安全和可靠，保证其中一条线路出现故障，不会影响到其他线路，且线路方便检修。⑥必须符合消防等安全要求。⑦保证施工，后期维护方便。⑧充分考虑给水系统在设计使用年限内安全可靠，后期方便维护，并且考虑满足城市未来发展对给水的需要。
3.2 与污水排水优化进行有效结合
主排水道的设计应与当地道路的建设相结合，以便有规划地实施设计。合理划分排污水的区域，并通过缩短主干道的长度和深度来减少工程经费。设计人员应根据当地的道路规划确定排水管道的位置。对于没有管道综合的区域，通过确定城市管道数量、道路宽度、城市管道和排水管道之间的关系来确定排水管的位置。应尽可能将排水管放置在慢车道下方，以有效满足管道坡度和深度要求。如果城市道路的宽度超过40cm，为便于收集污水，应减少横向穿越管的数量，并在道路两侧安装排水管。
3.3 城市内外防洪系统的优化设计
近年来，我国许多地方经常发生洪涝灾害，不仅给人民群众的生命财产造成巨大损失，同时也对城市内外的防洪排涝系统提出了要求。因此，给水系统的设计人员应以外洪、内洪为主要对象，设计防洪大堤，做好外围的防洪排涝工程。此外，设计人员应针对城市的排洪面积，制定科学合理的防洪排涝规划，进一步优化设计方案，使其满足城市防洪排涝的基本要求。
3.4 给水管网的人性化设计
给水管网关乎人民群众的切身利益，也是一个城市经济发展的主要衡量指标。因此，设计人员在设计给水管网时，必须保障管网的科学优化配置，综合衡量城市未来的发展速度以及城市规模，对城市近年来人口增长或减少态势有一个清晰的了解。同时，遵循人性化设计理念，使给水管网能够保障居民的基本用水需求，使城市实现健康可持续发展。
3.5 优化整体布局
为了更好地优化给水系统，工作人员需先进行总体布局。布局整个市政给水系统时需按照城市实际情况进行设计，市政给水系统的布局需符合当地城市总体规划以及城市发展规律，还需预留一定的城市发展空间，要保证城市给水系统近、中、远期供水的合理性，只有这样才能适应城市未来的发展要求。布局市政给水系统时需考虑成本因素、自然条件因素、公路铁路因素以及建筑情况等，施工人员需在满足城市给水需求条件下最大程度地缩短管道铺设的距离，从而达到降低施工成本的目的。设计完整体布局之后需多方论证，保证无疑后方可实施工程。
3.6 加强给水管网优化监测
工作人员估测出的不同地区的气象条件及实际降水量，为优化给水管网系统建立了可靠的依据。强化市政给水管网管理工作也能有效优化市政给水系统，为建立完善的管理体系，需严格管理从规划到实施之间的所有环节，保障工程质量，进而有效提升管理能力，使之全面掌控整个给水管网系统，合理调配水资源，有效完成污水排放及污水治理工作。
结束语:
综上所述，本文主要研究了城市给水管网系统的类型，并提出相关措施。给水管网是一座城市开展生活生产的最基础也是最核心的系统。为了给水系统能更好节省损耗，达到城市用水需求，就必须做好给水系统的研究与规划，才能为未来给水管网系统的施工与后期维护夯实基础。
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