城市给水管网与节能

周俊鹏

摘要：城市给水设施是市政的基础设施，给水管网是给水设施的主要组成部分，它在工业建设和人民生活中占有重要地位。本文从分析管网承担着输配水的任务，管网的性能直接影响供水安全、漏损和能耗。因此在管网工程中，从设计、施工到运行管理都存在着节能的潜力。

关键词：给水管网；问题；措施

中图分类号： TU821.3 文献标识码： A

一、各种管道不可避免都存在着各种转弯的情况

这是由于自然条件例如道路、障碍物所决定的。在图中D600的混凝土管道要转角90°，一般做法是用一个90°弯头，再配转换管件及调整长度的直管段，画出图来，横平竖直比较整齐。但从经济的角度来看，改为2个45°角，配一段钢管更有利。

1、在城市道路转角处，多数做成圆弧。管道若转直角，必然进入慢车道，施工、管理都不方便；并且慢车道受车辆碾压，容易漏水，更不安全。

2、管道的阻力即压降，因总长度的缩短，也将减少。这是一项一次改变多年受益措施。

3、施工便捷，用一根12米钢弯，两端各做一个45°弯头，连带转换管件，可一步到位，省去3—4个现场接口。管材、管件减少，接头次数减少，土方量减少，相应的人工和施工时间也相应节省。

4、安全上有利。当突然停电，发生水锤时，45°角受力远小于90°角，而且整体管件组合，将水的冲击力平衡、抵消，并限制位移，减少漏水几率。

例如：在一个7万立方米水厂曾注意到这种情况。图中管径600mm和800mm钢管为两条出厂水干管。A、B、D三处虽然都做了混凝土墩支撑。但结果大不相同，A、B两处都有2—3次漏水，D处与A、B处距几十米，由于用一根12米钢管，两端个焊接45°弯头，运行多年从未漏水。C处为法兰堵板，予留接口位置。

二、汇流管连接

由于泵房面积有限，又为了整齐美观，泵房进出水管一般都采取横平竖直布置，遇到连接则都是直角连接，采用挖孔接口的办法。笔者从节能的目标出发，曾试用过一些改进措施。某一级泵房原设计图为D700钢管做汇流管，各支管直接以90°相连通。因为水流是单一方向，把尾接点改为异径管，D300/700异径弯管，将D300与D700挖孔接管改成在出水方向挖补一块D300的弧形管材，使D300管的出水口变为渐扩管，减小节点阻力系数。

三、增加环形管网

供水管网中既有树状网，也有环状网，多数情况是二者兼有。几乎所有自来水公司都存在着先树状后环状的过程。现在城市的街道方格状布置的为主，这些平行的管道从同一主管上接通自来水，若末端互不连接，则是树状网，若在末端互相连接则组成了环状网。环状网的优点：

1、提高供水保障率

环状网若一处支管漏水，把局部支管阀门关闭 ，其余部分仍可从不同方供水，停水范围小；若是树状网，停水处下游所有管道全部停水。

2、减小管道阻力，提高供水压力

各支管之间，由于单位的性质不同，作息时间，上下班安排等互有差异，其用水量、水压、流速各不相同，在环状网中就可互相补充，得以平衡，避免大起大落。

3、管径选择

在城市输配水的主要方向上用较大管径，而在主要输水方向管道之间的连通管根据管道长度，用户数量及用水量，可降低一个规格。当然通过平差计算，设计出准确规格更合适。

四、选择优质管材

由于市场管材供应的局限性及各地经济条件的限制，早些年使用的供水管材大部分使用的是普通灰口铸铁管、自应力或预应力水泥管、PUC塑料管，近些年才广泛使用材质较好的球墨铸铁管、PE管、PPR管、钢塑复合管等。从我们平时统计的管网维修情况看，70%以上的漏水是由于管道质量造成的，材质较好的管线则很少漏水。由于吸取了以前的教训，现在自来水行业DN200及以上管道普遍采用球墨铸铁管，DN200以下管道采用PE管或PPR管，优质的管材的选择不仅降低了漏耗，还提高了供水的保障性。

五、管网改造，减少漏失

某县级自来水公司在改制前管网漏失率达60%-70%，企业改制后通过7-8年成片网改，首先更换主干管网阀门，然后分段更新改造主管并带动成片支管网一户一表改造。管网改造前漏失非常大，城区边缘1米以上放不出自来水，通过网改，管网压力逐步上升，网改完成后城区边缘官网压力也有2KG/CM2以上。

六、勤于检漏、降低漏失

专门成立管网捡漏班组，通过白天翻看下水道井盖查看是否有非正常清水流现象，夜间则用听漏仪逐条逐片进行查漏，某自来水公司通过责任到人、查漏检漏，管网漏失逐年下降，光去年通过查漏检漏全年水厂少供100万吨水，节电、矾、氯费用20余万元，目前管网月平均漏失率控制在24%左右，另外通过观察水厂深夜送水流量变化可以分析出管网是否存在大的漏失现象。理论上当管网漏失小，深夜流量就小，如果水厂深夜流量突然増大，说明管网一点存在较大漏点。

七、前车之鉴

随着经济发展，技术进步，新材料、新产品、新工艺不断出现，各地的管网建设迅速发展，涌现出很多优质工程。但是也有个别单位因为很小的失误，造成了严重后果。今以所见所闻示人，请业者引以为戒。

1、滥用膨胀水泥

铸铁管接口，一般都使用石棉、水泥，但打口要分层，每层打两遍，费力费时。使用膨胀水泥，用水较多，拌和成膏状，抹平轻压即可。但是不同种类膨胀水泥的特性相差较大，对操作要求较高。尤其是后膨胀性能对接口的承口有很大破坏力，稍有差错即可造成承口开裂。

例1、早些年某公司在湖北某大型工程中，施工D600承插口铸管10km，使用膨胀水泥，在试压时多处漏水，最后全部返工。

例2、1972年某市自来水公司，提出用膨胀水泥代替普通水泥。他们在一条管道工程中，选择两个接口做试验。后来因发现漏水而返工，重新用普通水泥打口。总的说他们试验虽失败，但损失较小。

例3、湖北某县自来水公司，铸铁管全部使用膨胀水泥。施工时，为加速凝固，找一些木材、旧轮胎在承口外燃烧加热。结果造成该公司自来水漏失特别严重，供销差率达75%，在全国少见。修理时发现大部分接口漏水，其中多数为承口裂开，水泥块冲出。主要大道上的一处漏水点在水泥路面下，因承口漏水，冲开一个大空洞，运来10车沙子才填平。现在公司已下决定决心，投资几千万，用五年时间把全城旧的铸铁管全部更换。可以想象在一个县城内，几十公里管道全部更换是多么大的工程量，其困难和阻力是多么大。

2、一个小疏忽的代价

某市自来水公司，1988年投资2千多万的工程完工。在通水庆典上，省、市领导参加，各界代表到场，鸣炮、奏乐、讲话之后，掌声中开始启动水泵，压力上升很快，开启阀门后，流量却上不去。马上派人沿管道检查，途中一个阀门打不开，费了九牛二虎之力，始终没有打开，庆典会只好草草收场。后来把管子破开检查，原来与蝶阀相连的法兰短管，法兰内圆有铁瘤子，挡住阀板只能打开一条缝隙，不能旋转到位。用錾子剔除铁瘤子，再用砂轮磨平，很快恢复正常。过去使用闸阀、阀板上下滑动，对法兰短管的内园要求不严格。上世纪八十年代，碟阀刚流行不久，从管件制造厂到管道施工人员对此缺少经验，一个小的疏忽，造成很大麻烦。另外，也是八十年代，另外一些城市在安装阀门时先把所有管件全部在地面预先组装，并试验启闭操作，检查能否关闭严密，开启到位，然后再把整个组件下吊安装，无论从安装速度和质量上都比较理想。

3、1987年某市自来水公司安装DN600自应力水泥管道2.6公里。过去没有独立施工水泥管的经验，预先派管道队职工到大城市参观学习。领导人在开工前安排：安装越紧越好，不能漏水。

按外地经验他们把沟底平整，只有承口着地，管身悬空。拉紧工具用的是绞磨，第一个接口把φ14的钢丝绳拉断了，可见用力太大了。完工后做水压试验时，压力升到7kg/cm2，再也不升了，停泵后迅速下降。当时未发现明显漏水，投产后一个月内两处漏水，以后经常发生漏水。前后持续漏水4年，达46次，成为公司一大心病。其中一次漏水淹了商店，赔偿数万元。水泥管制造厂、安装队共同到现场检查。绝大多数漏水是承口裂开，胶圈露出。安装队抱怨水泥管质量不合格，制管厂虽承认那一批水泥管性能不稳定，后膨胀超标，但提出主要原因是安装不规范，拉力过大，超过规定位置。公司派人到北京国家建材研究院，找到负责引进水泥管的有关专家，专家给以明确答复。施工要求：首先，管沟平直，借角＜1°，接口处挖工作坑，使管身平稳着地。其次，水泥管插口止胶台的外沿与承口平齐，误差±2mm。不能过紧、过松。

根据专家的答复，管道队职工认真总结经验教训，深入学习严格执行操作规程。以后又施工DN800管道5km，DN200—DN500管道数十公里，基本杜绝了接口漏水现象。

结束语

这是一些关于给水管网节能工程的技术总结，这是在水厂建设、运行、管理过程中，有关节能工作的经验，体现了给水工作者专心致力于节能工作的精神风貌。通过一步步的改造总结；再改造，再总结，最后取得了显著的经济效益，某些单项指标达到了本单位历史最好成绩，或进入国内同行业的先进行列。

目前全国有几千个中小型小厂，随着国家日益富强，社会主义新农村建设的持续开展，将会有更多小型水厂建成投产。2005年底，全国乡镇总数达到35473个，每年若有5%的乡镇建设自来水厂，将会有1770座水厂投产。平均每厂每天供水3000m3，日供水总量将达到531万m3，其建设资金应在30多亿元。因此在小型水厂建设、运行和管理的过程中，超前设计，规范施工，科学管理，注重各个环节的节能措施，在运行中达到高质量、高效益、低能耗，将是全国供水工作者共同的奋斗目标。

当前全国县镇两级水厂超过1万座，平均日供应水5000 m3，共有日供水能力5000万m3。小型水厂的供水单耗多数在300—500kw•h之间，以400kw•h/k m3计算，每日耗电量2000万kw•h，若每个厂都能根据自己的情况，挖潜改造，平均降低电耗5%，每天节电量将达到100万kw•h，年节电量36500万kw•h，相当于一个中型火电厂的年发电量。

本文所涉及到的一些经验、观点、理论对于给水管道工程管理人员以及正在设计或建设过程中的管理人员，可能有一些参考作用。