城市供水管网优化设计研究

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1、城市供水管网优化设计研究摘要：城市供水管网是城市十分重要的基础设施，保证了城市的正常运行，管网优化设计可以提高管网系统的布局合理性、运行经济性和供水安全可靠性。为了更好地保证城市供水管网的有序运行，本文分析了如何对城市供水管网进行优化设计。关键词：城市供水管网；优化；设计中图分类号：S611文献标识码：A1、城市供水管网的现状及问题随着我国城市的迅猛发展，各地供水管网已具规模，但随着人口增长和生活水平的提高，以及城市产业布局的调整，城市区域用水量有所变化，管网系统在各方面存在一系列问题：(1)一些城市供水管网

2、出现老化，老城区问题尤为突出，供水管网铺设时间大多在30年以上，管材质量差，年久失修，老化严重，造成爆管以及各种形式的明漏、暗漏。(2)供水管网的布局不合理，部分还停留在以前的规划控制中，并没有随着需求的改变而改变，供水安全性较差,供水效益也有待提高。(3)城填供水管网的更新、改造和扩建，导致管网压力分布不均，高压区的供水能力浪费，而管网末梢服务压力却明显不足。为了保持供水满足正常的生活需要，在大、中型城市当中，供水管网通常都会使用环状管网，这种管网建设的规模大、费用也大，将其进行优化，找出最为经济且实用的方

3、案,是目前的当务之急。2、供水管网设计的发展及趋势管网优化设计在国外始于20世纪60年代，管网优化技术研究经历了从单一型向复合型的发展历程，传统的给水管网计算步骤为：（1）分配管段流量，根据管段流量从经济流量表中选择经济管径；（2）管网平差计算，确定实际管段流量；（3）检验各管段，若不满足经济流量，则调整管径，返回步骤2；若满足则进入步骤4；（4）选择水泵，进行流量、水压校核，满足要求则中止计算，否则或重选泵，或调整部分管径，再平差直至满意。上述方法的缺陷在于，（1）经济管径、经济流速等概念是从单管的优化计算

4、中近似而来，在管网中，特别是在大型复杂管网系统中应用就会带来一定误差，甚至是较大误差；（2）经过步骤2的平差计算后，难以保证新得到的管段流量仍在所选管径允许的经济流速范围内，可能还需要调整管径往复试算，这种凭经验试算的方式在数学方法上不是有效的。因此，对供水管网进行优化设计已在国内外引起广泛重视，随着最优化理论的发展、计算机的出现以及其应用软件的发展，给水管网水力计算有了很大的发展，在理论及算法上日趋完善。信息技术的飞速发展，为管网设计与管理提供强有力的支持和推动，管网水力计算从人工计算转为利用模型软件精确计

5、算，如何调整模型、保持模型精度，成为了新的工作任务。3、城市供水管网优化设计内容供水管网优化设计一般是指在既定条件下(即水厂规模和位置已确定)，寻求投资少、能耗低、安全可靠性高的管网系统，包括管网布置、管网定线、管径选择、供水区域划分及加压站设置等的最优设计方案。通过对管网的优化设计计算，可以节省总投资的5%〜10%,对供水系统的经济效益和社会效益存在重要意义。供水管网优化设计的内容主要有以下几个方面：(1)管网优化布置是管网优化设计的基础，在管网规划设计阶段，进行合理的规划和优化设计，并进行系统现状、近期和

6、远期的水力模拟校核，以期达到设计最优化的目的。在进行城市管网布置时，除满足基本要求之外，还应充分考虑地形及地质情况采用统一供水或采用分区分压供水。(2)管网定线取决于城市平面布置，供水区域的地形,水源和泵站位置，街区和用户的分布以及河流、铁路、桥梁等的位置等。管网定线时需要考虑输水管定线与主干管定线的设计，布置供水管网时应坚持工程量最小、水流畅通以及最大限度上节省能量的原则。(3)管径优化设计。管网中每个管段管径的大小，与管网系统布局、区域用水量、该管段在管网系统中承担的任务密切相关，管径优化设计需要以最优管

7、网布置为基础，通过管网模型运行求解。(1)充分考虑地形及地质情况釆用统一供水或采用分区分压供水，在管网中可设置加压泵站，优选重力流输配水以节能。4、城市供水管网优化设计的措施研究在城市总体及区域供水工程规划设计中，其优化设计一般可采取以下措施和步骤：(1)结合城市总体规划，合理确定近远期的供水范围、城市用水量、供水水源及规模。《室外给水设计规范(GB50013-2006)))提出，供水工程设计应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计，近期设计年限宜采用5〜10年，远期规划设计年限宜采用10〜20年。

8、(2)研究城市规划布局和地形地势，调查和收集城市供水量、城市用水量、水厂、管网等基础资料，划分供水区域，布置供水管网系统，建立供水管网结构数据库。输配水干管的布置和定线应根据城市规划布局、水源及调节池位置、供水区域地形地势、大用户的分布，以及河流、铁路、桥梁等的位置进行合理确定。大、中型城市一般城市建设区的面积都很大，各区域之间存在有不同程度的地形高差，供水系统往往很复杂，管网系统布置有多种形式，需