給水管網(wǎng)布置方式探索

1、給水管網(wǎng)布置方式探索            摘要：本文作者從自己的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，進(jìn)行給水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃和布置，提出給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速公路理論和多工況控制進(jìn)行給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，編寫計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，并通過例題和黃河水源太原市80萬米3/日的管網(wǎng)擴(kuò)建實(shí)際工程進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，應(yīng)用這一全新的管網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論進(jìn)行管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使所設(shè)計(jì)的管網(wǎng)系統(tǒng)能夠滿足近期和遠(yuǎn)期的供水要求、避免在施工中出現(xiàn)的大范圍破壞路面的問題，并可節(jié)省工程投資，使供水條件更有利。 關(guān)鍵詞：管網(wǎng)

2、布置 高速公路 優(yōu)化設(shè)計(jì) 多工況  ABSTRACT With the help of their real engineering experiences and the design methods of expressway in metropolises, the authors present the expressway theory and multiple load control for layout and optimal designs of water supply net work systems. They compiled one software. T

3、he paper presents an example and a real expended water supply net work engineering, 800,000m3 per days flow of Yellow River sources of Taiyuan, Shanxi province. The research results evince that with the new theory and method, we can design the water supply net works to match the requirements of the

4、future, avoid the broken of road in construction, save investment and have good hydraulic conditions.  Keywords: net works, Expressway, Optimal design, Mutiple load, Water supply  一、概述 隨著社會的發(fā)展，我國人口的城市化比例越來越高，各城市的工業(yè)產(chǎn)值不斷提高，從而使城市供水日趨緊張，不但對水量的需求越來越大，對水質(zhì)的要求也越來越高。目前，大多數(shù)城市的用水率已進(jìn)入“S”增長的加速上升期1，水已成為

5、制約許多城市迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。城市供水部門已認(rèn)識到供水的重要性，都已開始實(shí)施大規(guī)模的引水工程，如引黃工程等。目前開始實(shí)施國家“十五”計(jì)劃，各城市的引水工程大多已進(jìn)入水廠建設(shè)階段，從而使管網(wǎng)配套工程顯得尤為迫切。給水管網(wǎng)工程投資巨大，管線埋藏于地下，從而使資金浪費(fèi)、供水不合理等問題不易曝露，存在的隱患較多。為了徹底消除這些不合理因素，必須在管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行合理的規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)狀、近期和遠(yuǎn)期的水力模擬校核，以期能達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)化的目的。本文提出給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速公路理論，利用計(jì)算機(jī)軟件加以實(shí)現(xiàn)2，并通過太原市黃河水源80萬米3/日的管網(wǎng)擴(kuò)建工程加以驗(yàn)證。結(jié)果表明，這

6、一方法可適用于大中型城市的管網(wǎng)擴(kuò)建工程。 二、 給水管網(wǎng)多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速公路理論分析 1、 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速公路理論分析給水管網(wǎng)規(guī)劃、定線是管網(wǎng)設(shè)計(jì)的初始階段，其布置的合理與否直接關(guān)系到供水運(yùn)行的合理與否及水泵揚(yáng)程的設(shè)置。在管網(wǎng)規(guī)劃和布置中存在的主要問題是，當(dāng)城市的發(fā)展重心、投資方向、城市規(guī)劃，或供水規(guī)模發(fā)生變化時(shí)，按常規(guī)方法所設(shè)計(jì)的管網(wǎng)，由于無法解決優(yōu)化及對條件變化適應(yīng)性的矛盾，使設(shè)計(jì)、管理及施工部門常常處于被動的“修補(bǔ)”地位，從而出現(xiàn)道路的多次“開膛破肚”，造成大量的破壞和人工及資源的浪費(fèi)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的根本原因，在于設(shè)計(jì)人員自始止終的下意識里就存在對管網(wǎng)系統(tǒng)“修修補(bǔ)補(bǔ)”的固有設(shè)

7、計(jì)思路，沒有從宏觀及方法上加以拓展。我們都知道，高速內(nèi)環(huán)或外環(huán)道路，可以大幅度地提高一個(gè)城市的交通運(yùn)輸能力，其投資/效益比是相當(dāng)高的。高速環(huán)線之所以能夠提高運(yùn)輸能力，主要原因是提高了車速?；谶@一思路，我們提出給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的高速公路理論，反映到管網(wǎng)的規(guī)劃及定線上，可以從以下幾個(gè)方面加以考慮： 1)對中小型城市，選擇一條縱向上可布置雙管的“主干線”或形成“內(nèi)環(huán)線”，如果是主干線，則盡量使干線到左右兩側(cè)邊緣的距離相近；如果是內(nèi)環(huán)線，則使環(huán)線到外側(cè)邊緣的距離與到環(huán)中心的距離相近。對大型城市，可以考慮建立雙環(huán)線或“中”字線。2)在環(huán)線上，使環(huán)線只與干管相連，不與支管相連，這樣在水力上可以減小局部水頭損

8、失的影響，在技術(shù)上可以避免大口徑管線與小口徑管線的連接，節(jié)省投資。在環(huán)線上之所以要盡量避免局部水頭損失，其原因在于，環(huán)線的管徑比較大，流速也大，按照hf=V2/2g，=(0.11.5)+(0.030.49) 3 ，如果取=1.0, v=2.0，則hf=0.2米，也就是說，每接一條管子，則存在0.2米的水頭損失，這樣對下游的影響較大。3)水流從環(huán)線上下來后，通過支管連接到用戶，這時(shí)可使這些支管盡量縮小，滿足最小水壓的要求即可。其原因是，城市供水的快速增長主要來自于城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新增工業(yè)、企業(yè)的發(fā)展，而在市區(qū)內(nèi)，由于人口和工業(yè)布局的相對穩(wěn)定，用水量的變化比較小。通過高速公路理論進(jìn)行管網(wǎng)布置的特點(diǎn)是，在環(huán)線建設(shè)時(shí)，盡量考慮到遠(yuǎn)期用水量的增長，使之滿足遠(yuǎn)期的供水要求，而無需考慮遠(yuǎn)期供水的方向，從而避免由于供水重心的變化而造成的管網(wǎng)的大變動，使管網(wǎng)的適應(yīng)范圍更廣。通過算例證明，應(yīng)用高速公路理論所設(shè)計(jì)的管網(wǎng)，其投資同采用常規(guī)布置并進(jìn)行管網(wǎng)優(yōu)化的方法相近。2、 給水管網(wǎng)多工況優(yōu)化計(jì)算所謂多工況優(yōu)化計(jì)算，就是在優(yōu)化過程中，同時(shí)考慮到最大用水時(shí)、事故時(shí)、消防時(shí)、