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給水管網(wǎng)設(shè)計時有哪些需要考慮的因素?
給水管網(wǎng)是給水工程中向用戶輸水和配水的管道系統(tǒng),由管道、配件和附屬設(shè)施組成。給水管網(wǎng)的設(shè)計與給水管系、附屬設(shè)備和管網(wǎng)布置、管網(wǎng)計算和調(diào)度有關(guān)。
1.給水管系
給水管系一般設(shè)有輸水管、干管、支管、用戶支管、閘閥、排氣閥和排水閥。
1)輸水管:從供水點(水源地或給水處理廠)到管網(wǎng)的管道,一般不直接向用戶供水,起輸水作用,稱輸水管。
2)干管:管網(wǎng)中同時起輸水和配水作用的管道稱干管。
3)支管:從干管分出向用戶供水的管道管徑為100或150毫米,起配水作用,稱支管。
4)用戶支管:從干管或支管接通用戶的稱用戶支管,管上常設(shè)水表以記錄用戶用水量。消火栓一般接在支管上。
5)閘閥:給水管網(wǎng)中適當部位設(shè)有閘閥。當管段發(fā)生故障或檢修時,可關(guān)閉適當閘閥使它從管網(wǎng)中隔離出來,以縮小停水范圍。閘閥應(yīng)按需要設(shè)置,但閘閥愈少,事故或檢修時停水地區(qū)愈大。
6)排氣閥:當管線有起伏,或管道架空過河時,在管道的隆起點需設(shè)排氣閥,以免水流挾帶的氣體或檢修時留在管道中的氣體積聚,影響水流。
7)排水閥:在管道的低凹處常設(shè)排水閥,用以放空水管。
2.附屬設(shè)施
附屬設(shè)施有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物(水池、水塔或水柱)和給水泵站等。
小型給水管網(wǎng)或大型給水管網(wǎng)的邊緣地區(qū),用水總量雖少,但流量變化較大,設(shè)置調(diào)節(jié)構(gòu)筑物可降低管網(wǎng)造價和運行費用。
再者,大型管網(wǎng)的水頭損失很大,致使管網(wǎng)起端和末端的壓力相差懸殊,如在管網(wǎng)中適當?shù)攸c設(shè)置增壓泵站,可以減小泵站前管網(wǎng)的壓力,降低輸水能耗和費用,并改善管網(wǎng)運行條件。
此外,在地面高程相差甚大的丘陵地區(qū)或山區(qū),為均衡管網(wǎng)的水壓,常按地形高低分區(qū)供水。低區(qū)管網(wǎng)和高區(qū)管網(wǎng)可以串聯(lián),在前者末端設(shè)置增壓泵站以供應(yīng)后者;也可以并聯(lián),同時從供水點向低區(qū)和高區(qū)管網(wǎng)供水。
3.管網(wǎng)布置
給水管網(wǎng)的干管呈枝狀或環(huán)狀布置。如果把枝狀管網(wǎng)的末端用水管接通,就轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)的供水條件好,但造價較高。小城鎮(zhèn)和小型工業(yè)企業(yè)一般采用枝狀管網(wǎng)。大中型城市、大工業(yè)區(qū)和供水要求高的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部,多采用環(huán)狀管網(wǎng)布置。設(shè)計時必須進行技術(shù)和經(jīng)濟評價,得出最合理的方案。
近代大型給水系統(tǒng)常有多個水源,有利于保證水量、水壓,并且供水既經(jīng)濟又可靠。隨著社會的發(fā)展,用水量在不斷增加,而優(yōu)質(zhì)水源卻由于污染而減少,于是出現(xiàn)了分質(zhì)供水的管網(wǎng),即用不同的管網(wǎng)供應(yīng)不同水質(zhì)的水。
管網(wǎng)布置實質(zhì)上是整個給水系統(tǒng)規(guī)劃的一部分,合理與否涉及整個工程的效益。給水管網(wǎng)可以建立BIM模型,充分運用BIM分析方法和計算機技術(shù)來求得最優(yōu)方案。
4.管網(wǎng)計算
在管網(wǎng)的線路布置完成后,要求通過計算確定各管段的管徑、泵站揚程和揚水量以及水塔或水池的高程和容量等。管網(wǎng)計算中首先是用水量的分析和管道流量的分配,然后是管徑的確定和水壓的計算。
計算不僅是一個水力學問題(見水流阻力和水頭損失),而且是一個經(jīng)濟問題。管徑小些,造價低了,但水頭損失大了,要求的水壓高了,泵站的電耗和運行費用也就高了。這里就有一個最優(yōu)方案問題。
環(huán)狀管網(wǎng)的水壓計算比枝狀管網(wǎng)復(fù)雜,需要采用平差方法。按照水力學原理,每個管環(huán)的水頭損失代數(shù)和應(yīng)等于零;如果不等于零,要調(diào)正分配給管段的水量,一再復(fù)算,直至符合要求。因不準管環(huán)水頭損失的代數(shù)和出現(xiàn)差額,故稱管網(wǎng)平差。
5.調(diào)度
給水管網(wǎng)特別是有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物和增壓泵站的管網(wǎng)或多水源管網(wǎng),應(yīng)合理調(diào)度以降低運行費用。檢漏和維修對降低成本很重要。此外,為了提高供水質(zhì)量,應(yīng)定點連續(xù)監(jiān)測管網(wǎng)的水壓,以發(fā)現(xiàn)低壓區(qū),并采取必要的措施。
除了考慮以上因素外,事實上,如今在進行給水管網(wǎng)設(shè)計時,很多企業(yè)都會借助BIM軟件,來分析整個管網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟性。
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