1、浅谈室外给水管道工程设计论 文浅谈室外给水管道工程设计【摘要】随着城市的不断发展，生活水平日益提高，原有的旧城区管网已不能满足用水需求，如管径偏小，老化等等诸多问题，因此各地市县都在不断新建给水管网、但给水管道设计在整个给水系统设计中占的比重不大，并且在相关专业书籍中，这一方面介绍很少。这里结合本人这几年的工作实践谈几点体会。【关键词】室外给水管道 给水管道工程设计 【前言】室外给水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、小区给水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后要结合本地的地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。
2、 一、管径 市政给水管道管径一般根据管网平差计算结果和用水量情况来确定。实际中，有些管径在若干年前已经规划，随着各地城市发展速度的加快，应结合城市改造的步伐，考虑远期发展，同时兼顾经济性和可靠性。对于已形成的城区或工业区，设计供水量根据下列各种用水确定：综合生活用水： 包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工艺要求确定；工作人员生活用水量（含淋浴用水量）根据车间性质确定。消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等
3、条件确定。未预见水量及管网漏失水量：按最高日用水量的百分比计算。对于正在兴建的新城区或工业区，虽然已有规划，但在实际发展过程中，引进的往往与规划不一致，如在招商引资过程中，企业的性质与所在地块性质规划不吻合，用水量就会有所变化，此时可根据城市给水工程规划规范 GB5028298来进行估算用水量，从而确定管径。居住小区内室外给水管道管径选择，一般依据建筑给水排水设计规范 、 居住小区给水排水设计规范等规范中居民用水定额、用水量等相关内容来确定。要注意区分最大小时流量与设计秒流量的应用范围， 居住小区给水排水设计规范中的条，根据居住人数和生活给水干管、支管，对此作出了界定。无论是市政给水管道还是居
4、住小区室外给水管都涉及到流量与管径的对应问题，一般都依据流量、流速按给水排水设计手册中的水力计算表及地方经验来确定。不过特别是居住小区的给水管道一般管径较小，单靠水力计算表不容易确定管径。可以参考水工业工程设计手册建筑和小区给水排水 （中国建筑工业出版社）中提出的一个界限流量表，并结合地方经验来确定。管径应根据设计供水量及流速确定。综合考虑管网造价与经营费用，确定经济流速，从而确定经济管径，使管网造价与经营费用之和为最小。设计时常采用平均经济流速来确定管径，当 D=100mm400mm 时，平均经济流速取 0.6m/s0.9m/s；当D400mm 时，平均经济流速取 0.9m/s1.4m/s，
5、大管取大值，小管取小值。在技术条件允许的情况下，我们还应对供水管网监测提出要求，要对全区管网进行动态监测，甚至可以进行数字建模、电子模拟，对本地的管网状况做到了然于胸，以便为合理调整、优化管段提供依据。二、平面布置 相关规范中提出配水管线尽量布置在道路外侧。实际工作中，城市规划部门出于对所有地下管线的综合考虑，有可能安排在机动车道或慢车道下。随着城市道路等级的逐渐提高，以及地下管线的复杂程度的提高，应考虑适当多增加一些甩口，以满足城市美化和生产生活的需要。同时供水主干管上也不宜开口过多，可考虑结合地下旁通式消防甩口。一般在城市规划和城市配水管网的初步设计中，较少考虑铺设复线。实际上在交通密集路
6、段、道路横断面较宽路段（规范规定大于米）以及市区输水干线管径较大的路段，都应考虑铺设复线，另外，城市地下管线布置综合管廊，距离一般城市还较遥远，如果给水管线布置在车道下面，最好尽量减少在车道上做井。除必不可少的干线闸、排气等井外，像分线闸、地下旁通式消防等井尽量甩到人行道上。对旧管道更新改造而进行的设计，在新管道定线前一定要调查清楚旧管线及其分支管的具体位置，并尽量不占据旧管线的原有位置，最好保证新旧管网之间有 1.5m 以上的间距， 并且要根据原管道连接的分支管预留管件。 这样在新管敷设过程中不至于必须拆旧管线，从而保证旧管线能正常供水， 直至并网施工全部完成以后，再彻底废除旧管线。如果规划
7、位置已被各类地下管线占满，布置新管线已无合适位置，不得不占据旧管线原有位置时，则必须采取临时供水措施，如我公司在临高行政路 DN500 供水管线设计过程中，由于新管线需占据原 DN100 旧管线的位置，旧管线势必要事先拆除，不得已沿路敷设了临时管线来解决当地居民的临时用水问题。 另外，关于大管径转角的问题，结合我这几年的设计实践中得到的一些经验，管径大于 700mm 的水平弯头应尽量避免 90。承插式管道沿曲线铺设时， DN600 以下管道的借转角度不超过 3，DN700DN800 以下管道的借转角度不超过 2，DN900 以上管道的借转角度不超过 1。三、埋深 城市管线综合规划一般都本着“有
8、压让无压”的原则。规划部门在管线交叉时，喜欢将给水管线深埋；而水司在满足冰冻和荷载的情况下，出于维护和造价的考虑，喜欢浅埋。在实际工作中，市政地下管线越来越复杂，给水管线在不断穿越其他管线后，可能会造成给水管道频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气、增大水头损失，还可能增加隐患点。另外，在闸门、排气等处的埋深还要考虑井室的形状和大小。一般井室对埋深有最小要求，所以在涉及到井室处的管段埋深要考虑对井室的影响。国家标准图集对闸井尺寸的考虑过去主要出于闸阀的尺寸较大，而现在在体积较小的蝶阀和新型闸阀被日益广泛采用的情况下，几十年一贯制的国家标准图集就显得有些跟不上形势。因此，总结起来，管道埋设深度应考
9、虑以下几种因素：（1）根据冰冻层厚度、外部荷载、最小管顶覆土厚度等综合考虑进行设 计。 （2）在设有阀门、排气等处管道的埋深，要考虑井室的形状、大小及井 内阀门实际尺寸和操作尺寸。 （3） 管道埋设深度不是越深越好，要考虑工程造价和将来管道维修费用。在非冰冻地区，管顶覆土厚度可采用 0.8m1.2m，在冰冻地区还要考虑冰冻厚度。 （4）在市政地下管线复杂的地段，给水管线穿越障碍时，要从全段管道综合考虑，尽量平缓、顺直过渡。四、管材的选择 、 （1）选择的管材必须有足够的强度，能承受各种内外荷载。 （2）选用的管材应具有很高的水密性能。供水管道是承压的管道，管道的水密性差，以至经常漏水，而增加管
10、理费用和导致经济上的损失。同时，管网漏水严重时，也会冲刷地层引起严重事故。 （3）为降低净水厂的常年运转费，选择的管材要水力条件好，内壁不结垢、光滑、管路畅通，水头损失小。 （4）选用管材的价格相对要低，使用年限长，尽量降低工程造价，并有较高的防水和土壤的侵蚀能力。（5）管道实际上是一个大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，产生新反应，这些反应有生 物性的、感官性的以及物理性的。因此，选择的管材要既耐腐蚀，又不会向 水中析出有害物质，最大限度地降低配水管网的二次污染。 （6）穿越河道、铁路和地震区时，应选用钢管。钢管埋地敷设时，管材会受到土壤、地下
11、水的浸蚀，同时还会受到地下杂散电流的影响，使金属表面产生电化学作用而损坏金属表层，故必须采取能隔绝对管道腐蚀及减少杂散电流对管道电化作用的防腐绝缘层，以延长管道使用寿命。埋地钢管一般采用水泥砂浆内或无毒饮水漆防腐， 外防腐一般采用石油沥青及环氧煤沥青， 分普通级、加强级、特加强级 3 个等级，设计时应根据具体情况合理选择。五、管道附属设施（1）检修阀：供水主管每 500m1000m 应设置一个检修阀门，主要管道和次要管道交接处的阀门设在次要管道上。 （2）伸缩节：供水管上设置的检修阀门应加设伸缩节，当阀门需要更换时，可以减少阀门更换的时间，缩短停水区域的停水时间。露天管道应设伸缩节。 （3）
12、排气阀：排气阀设置位置： 管道局部最高点； 管道下降坡度变大点； 管道上升坡度变小点； 长距离无折点上升或下降管道每隔 500m1000m 设置 一个排气阀；长距离水平管道每隔 500m1000m 设置一个排气阀。排气阀的口径：排气阀的口径与管道直径之比为 18112。排气阀与管道连接之间应设置阀门，可避免拆换排气阀时大面积停水。 （4）排水阀和排水管：在管道下凹处或阀门间管段最低处需设置排水阀和排水管，以便排除管内沉积物或检修时放空管道。排水管应与母管管底平接并具有一定坡度。若地形高程允许，应直接排入河道、沟谷；如地形高程不能满足直接排放时，可建湿井或集水井，再用抽水机具将水排出。 排水管和
13、排气阀的口径与母管道直径之比为 1314。 （5）消火栓：两个消火栓之间的间距一般为 100m120m，距车行道边不大于 2m，距建筑物外墙不小于5m.冰冻深度400mm 的地区宜设置地下式消火栓，冰冻深度200mm 的地区宜设置地上式消火栓。 （6）阀门井：由于管网中的附件设计在阀门井内，为了降低造价，配件和附件应布置紧凑。阀井的平面尺寸，取决于管道直径以及附件的种类和数量。但应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸。井的深度由管道埋深及阀门尺寸确定。但是井底到管道承口或法兰盘底的距离至少为 0.1m，法兰盘底和井壁的距离宜大于 0.15m，从承口到外缘井壁的距离，应在0.3m 以上，
14、以便于接口施工。阀门井的形式根据所安装的附件种类、大小和路面材料而定。直径较小，位于人行道上或简易路面以下的阀门，可采用阀门套筒，寒冷地区不宜采用。安装在街道下的大阀门，应采用阀门井。 （7）支墩：当管径大于或等于 300mm 的管线的弯转处、三通处、水管末端的盖板上以及缩管处，都会产生拉力，接口可能因此松动脱节，而使管线漏水，因此，在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故。当管径小于 300mm，且试验压力小于 1MPa 时，在一般土壤地区，接口本身能承受拉力，可不设支墩；在松软土壤中，要根据管道试验压力和土壤条件，计算后确定是否需要设置支墩。当管道转弯角度小于 10时，可不设支墩。六、结束语以上是本人这几年给水设计中总结出的一些经验，希望能够给予各位同行一些建议和帮助。参考文献:【1】 严煦世 范瑾初 给水工程（第四版） 中国建筑工业出版社【2】 城镇给水排水工程规范 中国建筑工业出版社【3】 给水排水设计手册城镇给水 中国建筑工业出版社
