供水管网改造研究分析（张拥军 施春雷）

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1、供水管网改造研究分析（张拥军施春雷）　　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

2、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 2.1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8.0m，确定各管段的直径d和

3、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。 2.2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。 2.3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

4、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100～400mm时，Ve=0.5～1.0m/s；当直径D>400mm时，Ve=1.0～1.4m/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=Σhfj+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

5、，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。 2.4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=1.0m。 　　对于线3-2-1-A：H=Σhfj+he+Ze=9.09+1.08+1.09+8+15=34.26 　　对于线4-2-1-A：H=Σhfj+he+Ze=8.50+1.08+1.09+8+14=32.67 　　对于线5-1-A：H=Σhfj+he+Ze底=1.91+1.09+8+12=23.0 　　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

6、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34.83～35.4m。 　　2.5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=Σhfj+he+Ze=4.10+0.52+0.53+8+15=28.15 　　对于线4-2-1-A：H=Σhfj+he+Ze=3.78+0.52+0.53+8+14=26.83 　　对于线5-1-A：H=Σhfj+he+Ze=0.90+0.53+8+12=21.43 　　管线3-2-1-A总水头28.1

7、5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28.41～28.66m。 3结果分析 3.1钢管和UPVC塑料管材的比较 　　钢管供水水头为34.26m，所需水塔高度为14.26m，而UPVC塑料管材需要的供水水头为28.15m，水塔高度只需8.15m，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34.26m，则各

8、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