给排水管网布置及设计

1.6.1.1　管网布置形式

给水管网的布置应满足以下要求：

（1）按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充分的发展余地。

（2）管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小。

（3）管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压。

（4）力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。

尽管给水管网有各种各样的要求和布置，但不外乎两种基本型式：树状网（图1.6.1）和环状网（图1.6.2）。树状网一般适用于小城市和小型工矿企业，这类管网从水厂泵站或水塔到用户的管线布置成树枝状。显而易见，树状网的供水可靠性较差，因为管网中任一段管线损坏时，在该管段以后的所有管线就会断水。另外，在树状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，甚至停滞不流动，因此水质容易变坏，有出现浑水和红水的可能。

图1.6.1　树状网

图1.6.2　环状网

环状网中，管线连接成环状，这类管网当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门使其和其余管线隔开，然后进行检修，水还可从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而供水可靠性增加。环状网还可以大大减轻因水锤作用产生的危害，而在树状网中，则往往因此而使管线损坏。但是环状网的造价明显地比树状网要高。

一般，在城市建设初期可采用树状网，以后随着给水事业的发展逐步连成环状网。实际上，现有城市的给水管网，多数是将树状网和环状网结合起来。在城市中心地区，布置成环状网，在郊区则以树状网形式向四周延伸。供水可靠性要求较高的工矿企业须采用环状网，并用树状网或双管输水到个别较远的车间。

给水管网的布置既要求安全供水，又要贯彻节约投资的原则。而安全供水和节约投资之间不免会产生矛盾，为安全供水以采用环状网较好，要节约投资最好采用树状网，在管网布置时，既要考虑供水的安全，又尽量以最短的路线埋管，并考虑分期建设的可能，即先按近期规划埋管，随着用水量的增长逐步增设管线。

1.6.1.2　管网定线

1.城市管网

城市给水管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。图1.6.3中，实线表示干管，管径较大，用以输水到各地区。虚线表示分配管，它的作用是从干管取水供给用户和消火栓，管径较小，常由城市消防流量决定所需最小的管径。

图1.6.3　干管和分配管

1—水塔；2—干管；3—分配管；4—水厂

由于给水管线一般敷设在街道下，就近供水给两侧用户，所以管网的形状常随城市的总平面布置图而定。

城市管网定线取决于城市平面布置，供水区的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置等，考虑的要点如下：

定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，如图1.6.3中的箭头所示。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用500～800m。从经济上来说，给水管网的布置采用一条干管接出许多支管，形成树状网，费用最省，但从供水可靠性着想，以布置几条接近平行的干管并形成环状网为宜。

干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网。连接管的作用在于局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，从而缩小断水范围，较可靠地保证供水。连接管的间距可根据街区的大小考虑在800～1000m左右。

干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过，以减小今后检修时的困难。管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其他管道的水平净距，均应参照有关规定。

考虑了上述要求，城市管网将是树状网和若干环组成的环状网相结合的型式，管线大致均匀地分布于整个给水区。

管网中还须安排其他一些管线和附属设备，例如：在供水范围内的道路下需敷设分配管，以便把干管的水送到用户和消火栓。分配管直径至少为100mm，大城市采用150～200mm，主要原因是通过消防流量时，分配管中的水头损失不致过大，以免火灾地区的水压过低。

城市内的工厂、学校、医院等用水均从分配管接出，再通过房屋进水管接到用户。一般建筑物用一条进水管，用水要求较高的建筑物或建筑物群，有时在不同部位接入两条或数条进水管，以增加供水的可靠性。(www.xing528.com)

2.工业企业管网

工业企业内的管网布置有它的特点。根据企业内的生产用水和生活用水对水质和水压的要求，两者可以合用一个管网，或者可按水质或水压的不同要求分建两个管网。即使是生产用水，由于各车间对水质和水压要求不完全一样，因此在同一工业企业内，往往根据水质和水压要求，分别布置管网，形成分质、分压的管网系统。消防用水管网通常不单独设置，而是由生活或生产给水管网供给消防用水。

根据工业企业的特点，可采取各种管网布置型式。例如，生活用水管网不供给消防用水时，可为树状网，分别供应生产车间、仓库、辅助设施等处的生活用水。生活和消防用水合并的管网，应为环状网。

生产用水管网可按照生产工艺对给水可靠性的要求，采用树状网、环状网或两者相结合的型式。不能断水的企业，生产用水管网必须是环状网，到个别距离较远的车间可用双管代替环状网。大多数情况下，生产用水管网是环状网、双管和树状网的结合型式。

大型工业企业的各车间用水量一般较大，所以生产用水管网不像城市管网那样易于划分干管和分配管，定线和计算时全部管线都要加以考虑。

工业企业内的管网定线比城市管网简单，因为厂区内车间位置明确，车间用水量大且比较集中，易于做到以最短的管线到达用水量大的车间的要求。但是，由于某些工业企业有许多地下建筑物和管线，地面上又有各种运输设施，以致定线比较困难。

1.6.1.3　输水管渠定线

从水源到水厂或水厂到相距较远管网的管、渠叫做输水管渠。当水源、水厂和给水区的位置相近时，输水管渠的定线问题并不突出。但是由于需水量的快速增长以及水源污染的日趋严重，为了从水量充沛、水质良好、便于防护的水源取水。就需有几十千米甚至几百千米外取水的远距离输水管渠，定线就比较复杂。

输水管渠在整个给水系统中是很重要的。它的一般特点是距离长，因此与河流、高地、交通路线等的交叉较多。

输水管渠有多种型式，常用的有压力输水管渠和无压输水管渠。远距离输水时，可按具体情况，采用不同的管渠型式。用得较多的是压力输水管渠，特别是输水管。

多数情况下，输水管渠定线时，缺乏现成的地形平面图可以参照。如有地形图时，应先在图上初步选定几种可能的定线方案，然后到现场沿线踏勘了解，从投资、施工、管理等方面，对各种方案进行技术经济比较后再做决定。缺乏地形图时，则需在踏勘选线的基础上，进行地形测量，绘出地形图，然后在图上确定管线位置。

输水管渠定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证供水安全；选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。这些是输水管渠定线的基本原则。

当输水管渠定线时，经常会遇到山嘴、山谷、山岳等障碍物以及穿越河流和干沟等。这时应考虑：在山嘴地段是绕过山嘴还是开凿山嘴；在山谷地段是延长路线绕过还是用倒虹管；遇独山时是从远处绕过还是开凿隧洞通过；穿越河流或干沟时是用过河管还是倒虹管等。即使在平原地带，为了避开工程地质不良地段或其他障碍物，也须绕道而行或采取有效措施穿过。

输水管渠定线时，前述原则难以全部做到，但因输水管渠投资很大，特别是远距离输水时，必须重视这些原则，并根据具体情况灵活运用。

路线选定后，接下来要考虑采用单管渠输水还是双管渠输水，管线上应布置哪些附属构筑物，以及输水管的排气和检修放空等问题。

为保证安全供水，可以用一条输水管渠而在用水区附近建造水池进行流量调节，或者采用两条输水管渠。输水管渠条数主要根据输水量、事故时需保证的用水量、输水管渠长度、当地有无其他水源和用水量增长情况而定。供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条。当输水量小、输水管长、或有其他水源可以利用时，可考虑单管渠输水另加调节水池的方案。

输水管渠的输水方式可分成两类：第一类是水源低于给水区，例如，取用江河水时，需要采用泵站加压输水，根据地形高差、管线长度和水管承压能力等情况，有时需在输水途中再设置加压泵站；第二类是水源位置高于给水区，例如，取用蓄水库水时，有可能采用重力管渠输水。

根据水源和给水区的地形高差及地形变化，输水管渠可以是重力式或压力式。远距离输水时，地形往往有起有伏，采用压力式的较多。重力管渠的定线比较简单，可敷设在水力坡线以下并且尽量按最短的距离供水。

远距离输水时，一般情况往往是加压和重力输水两者的结合形式。有时虽然水源低于给水区，但个别地段也可借重力自流输水；水源高于给水区时，个别地段也有可能采用加压输水，如图1.6.4所示，在1、3处设泵站加压，上坡部分如1—2和3—4段用压力管，下坡部分根据地形采用无压或有压管渠，以节省投资。

为避免输水管渠局部损坏时，输水量降低过多，可在平行的2条或3条输水管渠之间设置连接管，并装置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。

输水管的最小坡度应大于1∶5D，D为管径，以mm计。输水管线坡度小于1∶1000时，应每隔0.5～1km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应人为地做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每千米设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。管线埋深应按当地条件决定，在严寒地区敷设的管线应注意防止冰冻。

图1.6.5为输水管的平面和纵断面图。

图1.6.4　重力管和压力管相结合输水

1、3—泵站；2、4—高位水池

图1.6.5　输水管平面和纵断面