某县城供水管网管网平差分析

文昌淑

贵州水利水电职业技术学院 贵州 贵阳 551416

引言

城市供水是城市基础设施的重要组成部分，是城市经济发展的重要物质基础。配水工程是供水工程的重要组成部分，配水工程在城市供水工程投资占比较大，合理设计配水管网十分重要，能有效提高供水的安全可靠性。配水管网要根据《室外给水设计规范》（GB50013-2018）和给水排水设计手册等相关规范的规定，从安全可靠，工程地形地质，以及后续的运行和维护管理等角度出发进行配水管网布置和管网平差，合理布置和设计配水管网。

1 工程概况

某县城水厂出水高程437.56m，城区平均供水高程385.00-395.00m。采用重力配水，为保证供水安全和节约投资，采用环状、枝状相结合的配水原则。

配水区域高程最高点为采石场407.60m，距离水厂3.0km。为了经济合理地进行流量的分配和管道管径的确定，对整个供水管网进行了管网平差计算（采用的平差软件为天正管线9.5）。本工程水厂至配水管网段为重力供水方式，设计采用最高日最高时供水量进行设计，并按消防工况进行校核。

2 管网平差计算

2.1 设计参数

本工程最高日用水量为2.4万 m³/d，时变化系数Kh=1.6，用水人口为8万人，按《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）消防校核流量取为35L/s，同一时间考虑有两处处消防流量进行校核。管网包含70条管段和55个节点共设置2个水源点，城东水厂位于节点27供水量74.07L/s，城西水厂位于节点29供水量370.37L/s，管网总配水能力444.44L/s。管网主要涉及较光滑的圆管满流紊流计算，采用海曾-威廉公式计算。水力计算中沿程损失计算公式如下：

式中，hf-沿程水头损失，m；v-流速，m/s；L-管段长度，m；D-管段直径，m；g-重力加速度，m/s2；λ-沿程阻力系数。其中沿程阻力系数λ的计算采用海曾-威廉公式计算。

式中，D-管内径，m；q流量，m3/s；Cw-海曾-威廉系数，其值与管材有关。

根据《室外给水设计规范》（GB 50013-2018[1]）的要求，城区管网采用SS100-1.0型室外地面式消火栓，设置间距不大于120m，共计162套。城区总用水管段长21183.8m，比流量qs=0.021L/s.m。

2.2 平差步骤

（1）图纸整理。打开天正管线软件，进行管网总平面布置图绘制及图纸整理。主要包括：绘制管线、清除重复管线、检查未连接管线等，再进行关联管网。注意事项：图形整理时需要对管网进行简化；管线一定要连接上，若存在未连接管段会导致管网关联不上。

（2）管网定义。包括定义集中流量、水源点及水源点流量、管供水类型、现状管、主干管、节点地面标高、最小服务水头等，定义完基础数据再进行流量初分以及管径初分。

（3）管网平差。图面整理和基础数据定义准备完成后可进行平差计算，平差计算时分为最不利点校核、消防校核和事故校核三类，计算公式选择海增威廉公式，默认管材为球墨铸铁管。平差完成可以导出计算书，检查管段水力计算结果和节点计算数据，对于不合理的管段进行调整，修改管径，再进行平差，直至满足要求，再标注节点及标注管道，最后导出并保存计算书，整理平差图纸。消防校核时需定义着火点：根据管网服务人口确定同时着火点及消防用水量，一般选取最不利点校核中的最不利点为一个着火点，其余的可选取大用户点为一处着火点[2]。经平差计算，在城区控制点以内的区域，最大用水时，最不利节点水压为26.871m，消防校核时各节点水压不小于10m，能够满足城区用水对水压的要求。

通过计算，最高日最高时工况时部分主要管段水力计算结果如表1，部分主要节点计算数据见表2[3]。

表1 部分主要管段水力计算表

表2 部分主要节点数据表

3 结束语

通过计算机进行管网平差计算，可以得出各管段的设计流量，流速，水头损失以及各节点的自由水压等水力数据。这些将为管网的运行管理提供可靠的依据，对于提高管网的运行管理效率，降低管网漏损率等有着十分重要的意义。