给水排水管道结构技术现况与发展

史晓峰

（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610021）

2020年，是我国“十三五”规划的收官之年，在此背景之下，城市给水排水工程的发展上升到新的领域，国家污水处理能力和再生水供给能力稳步提升。但是，值得警惕的是，水务行业的发展同样面临巨大的挑战，水务行业的技术革新已经刻不容缓，是行业发展的重要议题。

1 城市给水排水行业发展现状

1.1 供水需求日益增大，水质标准有待提高

由于我国水资源分配极不均衡，大部分的城市生活用水，常年处于紧张状态。随着城市的日益发展以及逐渐扩张，城市用水量和工业用水量逐年递增，城市供水能力受到了极大的挑战，同时，随着人们生活水平的提高，对于水的质量也有了更多的要求，因此，日益增多的工业废水和纯净的生活用水之间产生了一定的矛盾。另外，人们日益关注生活用水中有害物质含量，对于健康的重视程度逐渐提升。为了缓解生活用水和企业发展的矛盾，一方面亟需改进企业的排水方式，降低污染排放程度；另一方面，寻找更多健康的优秀水源，同时，提升再生水的质量等级，进一步满足供水排水行业的发展需求以及人民生活的真实意愿。

1.2 城市地下给水管道老化、漏损严重且维修困难

由于我国的室外排水管网常年被埋在地下，且大多为铸铁管、球墨铸铁管、塑料管、PE热熔管、钢管等，这些管材的铺设时间大多超过30年，并且随着城市管网的铺设范围巨大，无法保证每一条管道得到良好的维护和养护，而大多数管线由于常年使用，部分管网漏损严重，同时，更加重了出厂水质的污染程度。由于大部分铸铁管的材质较为脆弱，无法抵抗较为强烈的震动效应，部分钢管长年累月地使用，受到一定侵蚀，进而穿孔导致漏水。另外，阀门的质量较差，受当时的生产工艺影响较大，阀门本身在铸造过程中含有大量砂眼、焊接损伤等，这在某一程度上加重了设备的漏水率，进而加深了水质的污染程度。大部分的城市管网的管径是依照建国初期进行设计、施工的，后期城市发展较快，发展规模较大，而城市地下管网建设程度没有和城市规模发展程度达成一致，进而影响了大量末端小区的供水形式，降低了城市供水能力。

1.3 传统净水处理工艺净水能力堪忧

随着供水排水技术的不断更替，我国传统自来水厂的净水工艺已经无法满足人们日益增长的需求，同时也无法进一步提升水的品质，缺乏相关的加工工艺。虽然各个城市的供水技术积攒了大量的经验，但是，在设备技术方面依然保留着传统的净水工艺，如混凝、沉淀、过滤、消毒等，通过这四个净水步骤，进一步完成常规用水的净水流程，这一净水技术沿用至今。因此，主要的处理工艺依然是建立在剔除黏土胶体微粒以及致病细菌上。这一技术在我国净水工程中使用时间和范围最为广泛，同时也为我国现在城市净水工作贡献了巨大力量。但是，技术要升级、工艺要更新才能更加符合现代人的生活需求以及工业生产需求，随着环境保护的最新法规——《中华人民共和国环境保护法》的实施，进一步提高对于水质的环境要求，各地区的总体污染程度虽然在一定程度上得到有效控制，但是水源地的大量减少、地下水的逐步降低，都为城市供水能力打上问号。另外，由于一些农药、微量有机物、化学试剂等污染因素，传统的净水设备无法有效净化受污染的水资源。水厂的工艺以及设备的更新迫在眉睫，改革的风帆必将启航。

1.4 给水排水管道使用现状的若干问题及解决方法

（1）用户管线堵塞。给水、排水管线堵塞问题大多发生在排水管线，由于一些中纤维、塑料以及油脂等沉积物排水管道中无法自我降解，因而带来了大量的堵塞物，这为管道正常运行造成了极大的障碍，同时，也给管道清掏和疏通带来了极大的工作量，不少堵塞物由于自身较轻，漂浮在排水管道液体上层，当流向到抽泵站时，会对泵机造成损害，因此，需要在抽泵站处设立格栅网，格栅网每天都会拦截到大量漂浮物，有的漂浮物由于体积过小，顺利通过格栅网，进入泵房之中，导致水泵叶轮发生堵塞，造成设备损坏。虽然大量的格栅网缩小一定网格空隙，但依然无法避免大量漂浮物到达泵房，磨损叶片现象也极为严重。因此，为了解决这一问题，需要在源头上管制排水管道内减少上述垃圾的存在，降低泵机的损害几率。同时，增加人工作业，进一步拦截、清理。在源头上，控制漂浮物到达市政管网，降低城市管网的运行压力。

（2）设置沉淀池。由于传统的排水管网管内流量小、流速慢，很容易发生不定性沉降，造成管网淤积堵塞、管线淤堵，而管网的疏通工作耗时耗力，不仅无法立刻解决，同时也会影响日常使用。因此，为了减少全部管线的维护工作，设置沉淀式井底，并且下沉50cm最佳，这样可以暂时缓解大量沉降物对于管线的压力，但是需要定期的清掏工作，一定程度上造成地上环境的污染。

（3）设置阀槽。由于干线管道的流量和流速较大，因此，在检查井内的相关水位时，作为管道维护作业的工作人员，需要将管道内的水位进行降低或者断流，为了方便维护施工作业，建议在干管的管道的交汇处设置检查井。同时，在转弯检查井以及直线段管道中，每隔一段距离设置一个检查井，并且根据相关需求，通过阀槽的开关控制管道水的流量和流速。为了进一步方便工作人员的施工作业，使用较轻、实用的管道阻水设备。

2 城市给水排水管道技术发展趋势

给水排水管道技术虽然发展较快，但是依然无法满足当前的城市发展需求，故需要进一步提高管道内容设计结构，提高管道材质，优化现有的管道布局，提升管道的使用年限，减少维护成本和使用成本，降低因管道遗漏造成的污染和危害，全面提升城市管网的各项能力。

2.1 提高供水管道质量标准，增加使用年限

供水管道的制造水平，是一个国家整体工业体系的重要体现，因此，为了生产出杂质含量低、管材结实、耐用的高品质管道，需要集合全社会的力量。从管道自身的使用寿命上出发，大多数管材的使用年限为20年以上，因此，在现有的生产工艺中，可以提高管材的纯度，降低杂质含量，同时，使用新型不锈钢或者耐腐蚀的钢材作为管道的主要材料。虽然钢材的造价要高于铸铁，但是随着使用年限的增长，铸铁管材的使用问题逐渐增多，维护成本较高，因此，需要将众多管材的使用寿命做出坐标使用图，横轴为使用时间，纵轴为造价，确定后，进行综合比较，选出性价比最佳的管材。另一种参考办法：为了提高管材的使用寿命，在城市主要繁华场所的排水管道，使用造价高、寿命长的钢材质管材，如304不锈钢管材；另外，在一些人迹稀少、使用量较小的区域，使用传统铸铁管材，这样可以降低城市排水管道的综合造价，降低市政的总体费用支出。管道的质量不仅仅是制造工艺决定的，也是由使用方式决定的。因此，提高管道的质量，要合理规划使用线路，可以通过当前的技术优势，如大数据调查以及云加速技术，确定城市最大的水量管道路线，为管道的维护和使用提供一定帮助，同时在一些环境不稳定或者经常损坏的管道连接处，设立自动报警系统，添加监控设施，可以在事故发生最早阶段解决问题，降低损失[1]。

2.2 优化给水排水管道结构布置，降低维护成本

随着城市给水排水管道的发展，维护成本占城市地下管道综合成本的比重逐渐增加，优化给水排水管沟的结构布置势在必行。城市中的一些重点区域，由于历史遗留问题，不少管线构架复杂、纵横交错，没有任何科学性和合理性。因此，未来的城市发展必须提高认识程度，在新的建设区域，必须强化对于地下管道设施的结构布置工作，而一些分布繁杂的区域必须重新统筹、重新设计，降低地下的使用面积，优化现有的管道构架。通过科学设计，优化方案，力争将城市给水排水管道设计得简单、节能、高效、省时省力，不仅方便施工，更方便后期的维护、检查。优化管线的结构布置，是一项利国利民的大事，也是城市建设的发展的必然趋势。在这一方面，日本和德国尤为先进，可以适当派选优秀的技术人员前去学习，为城市给水排水管道的未来发展提前布局[2]。

2.3 减少污水漏损，引入新的技术应用

大部分非传统管线都面临着管道陈旧、漏损严重的情况，因此，未来的给水排水管道一定要避免这些传统弊病。提升管道质量，无论是结构设计还是安装方式，都可以全面提升城市管网使用效率。同时，降低管线由于漏损、陈旧导致的污水漏排现象。研发新型城市排水管网的同时，增加漏水收集技术，降低污染对于环境的污染和影响，同时，对于一些已经应用的管网线路，在管网外层铺垫一层防护装置，并定向引流，收集漏损的污水。加快各管线的更新工作，用新型管线替代陈旧的管线，控制污水的扩散。另外，引入给水排水领域的最新技术，如净水循环技术、管道增压技术等，以及各种新型地下管道设备，共同为管道建设贡献力量。新技术、新设备的加入，有力缓解当前的城市供水、排水压力，进一步提高管路的运输效率，为传统的管道改造工作指明了方向，进一步促进陈旧设备的更替和换新[3]。

3 结论

综上所述，给水排水设施随着城市的发展逐渐完善，管道结构技术也会日新月异，为人们带来更多方便。另外，随着当前各地区地下管道的各种改进和更新，越来越多的新设备应用到地下管线中，进一步提升了地下管道综合效益，为城市建设贡献更多的力量。