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1、供水管网改造研究摘要：城市供水管网改造是提升水质的重要保证，加强水质监管力度是开展供水管网改造的推动力，是实现“城市供水一张网”的重要保障。推动城市供水管网改造，避免水质在管网中受二次污染，解决水压低问题，从而保障城市居民饮用水安全。关键词：供水管网；用水量；树状管网；中小城市 1 供水管网现状 随着改革开放不断深入，城市化规模不断扩大，人民生活水平不断提高，用水量也在不断增加，使得原有的供水管网已不能满足用水的要求。城市供水管网需要大幅度地进行改造，以达到节水、节能、节资的目的。目前，中小城市大多采用树状管网的供水方式，其具有管线短、投资省等优点，但供水安全性较差。树状管网设计和改造中，常出
2、现以下问题：其一，局部改造只将旧钢管更换为同直径的塑料管，原供水压力不变，致使供水时总水量大大增加，用水量超标，造成水资源浪费；其二，在供水端水塔高度设计时，根据设计原理，考虑了最不利管线的用水压力和用水量的要求，但在管路运行时，却出现有的出水量超标，有的用水量不足的问题。 2 树状管网计算实例 实例资料 给水系统管网布置及供水点的用水量和供水末端高。原管材为钢管，管网改造中采用新型管材UPVC管。要求各供水点自由水头为，确定各管段的直径d和供水头H。方案一：考虑使用原水塔供水；方案二：重新设计新的供水压力。 树状管网计算程序要点 计算程序主要有：首先，根据供水区域的供水要求及地形情况，做好管
3、网布置，确定各管段长度；其次，调查用水情况，确定各供水点所需水量，由连续性条件确定各管段流量和供水总量，正确选用经济流速，计算和选用管材和管径，然后计算各支管的水头损失；最后，根据各支管的水头损失、端点所需自由水头和地面高程，确定最不利管路，计算供水点的水头H。 计算公式 对于管径的确定需要正确选择经济流速。采用一定的流速使供水的总成本最低，这种流速称为经济流速。经济流速涉及的因素很多，综合实际设计经验及技术经济资料，对于中小直径的给水管路，当直径D为100400mm时，Ve=/s；当直径D400mm时，Ve=/s，但这也因地因时而略有不同。 为保证各管路的供水量及端点水头，以各分叉串联管路计
4、算中所需水头最大的管线作为设计管路或称为设计最不利管路。最不利管路上水源与该管路自由端点的能量方程为：H=hfj+he+ze。 H为供水点到某一基准面的总水头，m；hfj为支管j管段的水头损失，m；i为1m管长的水头损失，m；Q为管段计算流量，m3/s；dj为管道内径，m；Lj为j段管长，m；he和Ze为计算管路上端点自由水头、地面高程。 管材为钢管时管径及水头损失计算 具体计算公式如前所示，计算结果。初选经济流速为：Ve=。 对于线3-2-1-A：H=hfj+he+Ze=+8+15= 对于线4-2-1-A：H=hfj+he+Ze=+8+14= 对于线5-1-A：H=hfj+he+Ze底=+8
5、+12= 由上述计算可知，管线3-2-1-A的总水头最大，则以此为设计依据。考虑局部水头及流速水头的影响，计入沿程水头损失的5%10%，则供水水头为。 管材为UPVC管时管径及水头损失计算 当管材为UPVC管时，各管段的直径及水头损失计算。 对于线3-2-1-A：H=hfj+he+Ze=+8+15= 对于线4-2-1-A：H=hfj+he+Ze=+8+14= 对于线5-1-A：H=hfj+he+Ze=+8+12= 管线3-2-1-A总水头为最大，以此作为设计依据。考虑局部水头及流速水头的影响，计入沿程水头损失的5%10%，总水头为。 3 结果分析 钢管和UPVC塑料管材的比较 钢管供水水头为，
6、所需水塔高度为，而UPVC 塑料管材需要的供水水头为，水塔高度只需，比钢管小得多。这是由于糙率减小、水流能量损失减小所致。对于UPVC塑料管材。 各用水点的出口自由水压he、高程Ze和管长L、管径不变时，供水头H与流量Q成一定的比例关系，当水头增大，流量也增大。如果还用原来的供水水头，则各用水点的出水量增加，必然造成水量和电力资源的浪费。特别是学校、医院、宾馆等公共场所，水管出口用手动阀控制流量，出水量增加很多，用水超标最为严重。因而对于供水管网，只要增加和减少一个支线管路均要重新进行管路计算，采取有效措施，保证正常供水。 校核各出水点的水头 采用UPVC塑料管材，供水水头取。但还有新的问题，
7、在供水水头作用下，计算各支线末端剩余水头，发现有两个支线超过要求的出口自由水头，特别如支线A-1-5，5出口水头为，超出要求的自由水头。 对于管段1-5，当hfj=+=，Lj=200m，d=150mm=，代入式得流量Q=52L/s，大大超出了原来要求的出水量，因而必须对该管道进行调节。首先考虑调节直径。取供水位为。对于本例各个支管超出水头的计算。管5-1直径由原来的150mm调为100mm，可改变水量的不平衡状态，而且节省了管材的费用。因而在管路设计时，对于树状管网，必须核算各个管段，将输入流量大于所需流量的管道直径重新设计、调整。必须注意的是，有时超出水头并不大管径不能调节，则可在各个支管处
8、安装调节阀，调节流量使其达到设计要求即可。 4 结论 树状管网供水系统的改造和重建工程，要正确选用供水水量、供水水头，必须重新设计。 在设计时，必须计算校核各支线及出口的供水水头是否与原计算相符，如有变化应及时调整管径或采用其他措施，以达到满足供水且节水、节资的要求。 在树状管网运行中，只要有一个单位的用水量超标，就会波及别的用户的用水量，因而还需要采取以下措施： 一是加强用水管理，加强城市各方面用水监测和用水量控制。二是在管网的各支管处和各个用户取水处加设调节阀，既可以在检修时使用，也可以起到调节水量和压力的作用。三是大力宣传节约用水，发挥城市生活用水水价的调控作用，加强节水宣传和梯级水价的实施，强化节水措施。四是大力推广节水器具，如节水卫生器具和节水龙头等。 参考文献张耀先，丁新求.水力学M.郑州：黄河水利出版社，2002：149-150.上海工程设计研究院.给排水设计手册：城镇给水M.北京：中国建筑工业出版社，2004：24-25.吕宏兴，裴国霞，杨玲霞.水力学M.北京：中国农业出版社，2002：152-153.吴季松，冯广志.水利技术标准汇编：供水节水卷M.北京：中国水利电力出版社，2002：525-526.
