探讨道路给水管网流量计算及设计技术优化分析

周永骞

摘要：道路给水管网是由许多给水管道组成的，遍布城市地下，这些管道可以分成输水管和配水管。选择正确的计算方法是计算流量的关键。由于水管网是必不可少的，改进水管分布，提高水流量，可以促进城市水循环。

关键词：流量计算技术优化

1、水管网流量的计算

我国现行的《建筑给排水规范》规定在确定建筑物内生活给水系统流量时有两个基本公式，即最大小时流量和设计秒流量计算公式。

在我国的城市规划中，城市给水管网的流量按式（1）计算。因为城市管网服务区域较大，卫生设备数量及使用人数多，而且参差交错，整体显得用水比较均匀。对于单个建筑（如一栋住宅楼），其生活用水量多集中在若干的短时间内完成，用水的不均匀规律也与小时变化系数有所不同。（小时变化系数是利用给水管网内小时用水变化规律反映居住小区的用水变化状况，以小时变化系数表达。）所以室内给水管网通常按（2）式计算，有时也按式（1）计算，但何时用式（1）何时用式（2）不好确定，为了解决这一问题，又產生一种分界理论，提出“分界流量”、“分界当量”或“分界人数”，但其具体数据或经验公式千变万化，争议颇多。我们认为，住宅小区室外给水管网的流量因其用水的不均匀性处于城市给水管网与住宅室内给水管网之间，根据住宅小区规模的大小，居住人口多少有所区别。如果完全按式（2）或式（1）计算，在城市规划的计算中均存在不足之处。

2、道路给水管存在的问题

据相关部门调查，尽管地球上百分之70以上都是水但是淡水资源仅占百分之0.002，除去冰川，岩层里的淡水，和不可以利用的地下水，真正能被人类饮用的淡水只有百分之0.0009。水量的降低，水资源的浪费，很多地区的旱季越来越长，连正常的生活都难以维持。这不得不引起全人类的反思。

随着我国环境的日益恶化，现今我国大河流势随着环境的变化发生着改变，有的地方涵闸工程脱河无法引水；有的地方由于河流两岸水土流失的防范措施不到位，导致水流冲击两岸，河底由于泥沙的沉积，水位上升，引水能力下降；有的地方河道淤积、渠道淤积，水头降低，造成供水能力降低。

正是因为这些原因，所以我国现在的给水管急需很大的改善，才能很好地解决供水问题，同时也能节约大量水资源。

2.1成本问题对给水管网设计的影响

高端的技术，也意味着成本的提高。对给水管网的设计来说，成本问题也是一个非常重要的因素。除此之外，因为地形需求可能会增大给水管网的面积，给施工造成困难，从而增加成本。有些不良商家，为了节约成本采取了一些卑鄙措施，不惜以浪费水源，破坏环境为代价使用劣质材料，在施工时也极其马虎，造成种种失误和悲剧的发生，带来的损失更是不可估量。所以我们在节约成本的同时，一定要注意技术的提高和质量的保证。只有这样才能将损失降到最低，在不破坏环境的同时对自身的利益也有了保障。

2.2地质问题对水管网设计的影响

每个城市的地形不同，地质不同，在安排给水管道的时候会根据地形的需要还有地下水流势去安装。当遇到像西藏，青海这样的高原地带或者是四川这样的盆地，又或是像广西这样的喀斯特地貌。种种这样的特殊地形都给给水管道的排布，建设，施工等方面造成困扰。

地质问题对给水管网的影响对施工和技术方面要求也特别高，地势的复杂多样、地下水的流向不定、河道地形的改变所引起的河流改道、自然灾害的发生都给城市给水管网的设计增加了难度。

3.技术优化分析

随着科技的进步，各种新兴技术的出现，在城市建设中针对给水管网的设计的问题，也有了很大的改善。同时城市建设规划部门也提出了越来越多的设计方案来解决用水，合理分配水资源，节约成本的一些新方案。

我国新修订的《建筑给排水规范》首次涉及了居住小区给水排水的设计内容，为给水排水设计人员提供了小区给排水设计的依据，然而其中部分内容过于简洁，一些细节尚未交代清楚或与实际情况有所出入，给设计工作带来不便。

新修订的《建筑给排水规范》对住宅按普通住宅和别墅分别确定最高日用水定额。随着全国大部分地区的水资源短缺和水污染问题日益严重，国家鼓励一定规模的住宅小区建设循环用水设施，以达到节约用水的目的。部分缺水城市还对此实行强制性规定，凡循环用水设施建设资金、设计不落实的建设项目，有关部门将不再审批；建造了循环用水设施却不投入使用的建筑项目，监管部门也将不予验收。如果按规定启用循环用水设施，使用水量必将大大减少。

如果城市的给水问题能够很好地解决，我们也可以把它应用到调水工程中去，就可以很好地解决南涝北旱的问题了。有效地响应了我国南水北调的计划。不单只是城市用水问题。每节约一滴水，日积月累就可以节约上亿吨。节约用水不但要从小事做起，更要从身边做起。

3.1环状网管

环状网管可以简单地分为两种类型，分别是单水源环状网管和多水源环状网管。

单水源环状网管是一种特殊的设计，它的每一段管都可以无限多地分配流量。在分配流量的时候每一个节点都应该符合流量平衡条件，即流向该节点的流量应等于从该节点流出的流量。

多水源环状管网也是环状管网的一种。环状管网流量分配时，应按照管网的主要供水方向，先拟定每个管道的水流方向，然后从管网起点的节点开始，顺水流方向按照每一个节点的流量平衡条件，求得每一段中的流量。多源管网可以从不同水源的节点开始分配，各水源供水范围内的节点流量总和加上分界线上由水源供应的节点流量总和，就等于该水源的供水量。

3.2流量分配

在节点流量确定以后，即可进行流量分配，初步确定管网各管段的流量，据此确定管径。根据；流量的分配不同，流量的计算上可以分为沿线流量和节点流量：

沿线流量——指供给该管段两侧用户所需流量

节点流量——指一个节点上总体流量，节点流量跟方向无关，只要通过节点的单位量的集合就是节点流量。

4、计算方法：

4.1在给水管网中，按长度比流量的方法计算：Qj=∑沿线流量/2

4.2在给水管网中，按长度人均配水当量的方法计算：Qj=人均配水当量*节点设计人口+大用户用水量。

合理的流量分配，可以改善给水方式，更好的给城市供水，也能节约大量水资源，节约成本，是解决城市给水问题的关键所在。我们可以通过计算，根据不同的地势和环境，采取不同的设计方案，通过实地考察来尽可能的减小成本的损耗和水资源的浪费。

5、结语

在水资源如此紧张的今天，保护水资源已成为全球的当务之急，解决给水管网的正是非常关键的一步，因为它涉及到家家户户的日常生活，有着举足轻重的意义。而给水管贯穿着整个城市，与生活息息相关，但是经常会出现一些堵塞，断裂等问题急需改善。这无疑意味着，我们迫切需要改进技术，除此之外还会节省大量资金，不仅如此还能使道路给水管网更加顺畅，给生活带来方便，更为了节约水资源做出贡献。

参考文献：

[1]夏定纯，徐涛.人工智能技术与方法.华中科技大学出版社.2004

[2]张学魁，景绒.建筑灭火设施.中国人民公安大学出版社.2004