给水管网系统节能技术研究和应用

摘要：随着城市化进程的推进，给水排水已经成为工业生产和城市建设的主要设置之一，也成为工农业发展和人民生命健康的基础保障之一。在给水工程设施中，给水管网是其中的主要组成部分，是由不同的管道以及附属设备组成的一种输水网络，其主要功能是进行水资源的输送、压力的调节以及分配，从而起到保证城市用户供水的作用。本文主要探讨给水管网系统节能技术的应用。

关键词：给水管网系统 节能技术 应用

1 引言

水是工农业生产、人类生活以及社会发展的主要资源，为了满足工业企业和城市用水的需求，城市供水系统必须要使用充足的取水设施、水资源、输水设备、配水管道等系统，随着城市化进程的推进，给水排水已经成为工业生产和城市建设的主要设置之一，也成为工农业发展和人民生命健康的基础保障之一。在给水工程设施中，给水管网是其中的主要组成部分，是由不同的管道以及附属设备组成的一种输水网络，其主要功能是进行水资源的输送、压力的调节以及分配，从而起到保证城市用户供水的作用。

2 给水管网节能设计与技术的研究

2.1 给水管网输水节能设计的相关研究

2.1.1 泵站

对泵站进行科学合理的设计是给水管网设计的前提工作。一般情况下，在进行泵站设计前，需要准备好关于地理位置、工程地质、上游设计水位、下游设计水位、上游设计流量、下游设计流量等资料，对于渠道，要设计出去水位以及流量。此外，还要注意到，水泵的选型是泵站设计工作中的重要环节，其选型的科学性和合理性与泵站建成后的运行费用、建设的投资以及泵站的安全息息相关。选型不仅与水泵装置方案和水泵台数相关，且与选型方法和原则也有着密切的关系，传统选泵方式主要使用泵站装置型式和净扬程来确定扬程的曲线，再通过流量的设计来选定好水泵的损失扬程，继而确定好总扬程。这种传统的选泵方式没有考虑到扬程的使用效率，欠缺科学性。因此，水泵的选型要根据水泵的设计扬程和设计流量还有不同时期供水和排水需求进行选择，在最低和最高扬程时，水泵必须要可以稳定、安全的运行，在平均扬程时，水泵必须要在高效区运行。小型水泵的台数保持1台到2台即可，大型的水泵则可以根据水泵的实际情况将台数增加至3到9台。

其中，设计扬程流量曲线的方程为：

扬程流量的曲线方程为：

2.1.2 输水管网

输水管网根据压力方式的不同，可以分为重力式以及泵站加压式输水管网系统，重力式输水管网不需要使用水泵进行加压，水泵的扬程较高，动力费也较大，如果管道尺寸较小，那么投资也会较小，管道尺寸较大，那么投资也会较大。为了更好的反映出投资和动力费的关系，可以使用年费作为优化设计的目标，选择科学的管道规格和长度，尽量降低前期的投入。

2.1.3 调节构筑物

调节构筑物的根本目的就是调节泵站用水量和供水量间的流量差，以便能够满足用户对水质和用水水量的要求，保证供水的可靠性，同时也满足提高供水经济性，降低能耗的需求。调节构筑物设计包括地理位置选择、容积设计和数量确定三个内容，其中，最为主要的工作就是地理位置的选择。对于构筑物地理的选择，除要满足环境卫生、地质条件等要求外，还要根据构筑物的实际特征，确定好科学的技术经济方案。其中，清水池是水厂的主要组成部分之一，常常设置在水厂之内，起着消毒和调节水量的作用，因此，在设计清水池时，需要对其进行合理的布局，并保持水流的通畅性，以便保证清水池的功能能够得到正常的发挥。对于水塔和高位水池数量的确定，要根据用户用水量、泵站工作情况、用水均匀程度、水压值、管理技术经济指标、管网延伸长度、用户对于供水可靠性的实际需求进行综合确定。

2.2 给水管网节能运行技术的研究

给水管网运行的质量取决于管网压力分布的情况以及维护人员的管理质量。

2.2.1 泵站

水泵运行工况点就是水泵的扬程和管道需要水头相等的点，当管道特性曲线或者水泵特性曲线发生改变后，工况点就会出现转移。与定速供水阀门相比而言，变频供水调节的降能节耗效果更加的显著，一般水泵工况点调节方式包括变速调节、变径调节和闸阀调节三种。

2.2.2 输水管网

城市供水管网包括泵站、管道和阀门等设备组成，在城市管网的改造和更新下，输水管网的建设难度和复杂度也原来越高。为了更好的进行设计，可以将输水管网简化为数学模型，根据这一模型来分析系统的特征，从而为水厂的改建、扩建和调度提供一种科学合理的依据。管网模型包括宏观模型及微观模型两种，由于我国现行的基础条件有一些限制，难以取得管网的基础参数和拓扑关系，且在设备条件的影响下，也难以准确的得到管网节点流量，因此，使用微观模型方案难以满足系统优化的实际需求，可以使用宏观模型来进行分析。影响用户用水的因素包括气候因素、社会经济因素和用户日程安排等因素，由于用户的用水量会呈现出一种周期性的特性，反映在节点水头中也会呈现出一种周期性的特征。

2.2.3 调节构筑物

根据贮水池位置的不同，其所起的作用也不尽相同，如果在运行的过程中，净水厂的净水、取水等工艺发生故障，用水的连续性就会收到影响，因此，必须要调节好构筑物。在产大于供的情况下，很容易导致贮水池发生溢流事故，在供大于产的情况下，就容易出现贮水池抽空的情况，为了避免这类事故的发生，必须要掌握好科学的计算方式，对贮水池调节量进行计算，并合理的安排好生产工作。

贮水池调节量=贮水池最大注水量-贮水池最小注水量

贮水利用率=

贮水利用率=

科学的安排好调节量，能够最大限度的将贮水池的作用发挥出来，这也是合理生产的必然要求之一。

3 结语

目前，关于给水管网系统节能技术研究已经取得了一些进展，但是仍然有一些需要进一步深入研究的地方放，相信通过相关专家学者的努力，在不久的将来定会取得巨大的成就。

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