根據以上管網(wǎng)布置的原則，并結合該集鎮的實(shí)際情況，對集鎮管網(wǎng)進(jìn)行近期設計和遠期規劃設計。
該鎮區地形較平坦，標高在1480～1520m之間。本設計考慮集鎮區由500m³高位水池統一供水，水池設置于集鎮西北面高程1545m處。
從該集鎮規劃建設發(fā)展方向和新建水廠(chǎng)的位置關(guān)系確定，水廠(chǎng)至集鎮區各用水點(diǎn)實(shí)現全重力供水；近期集鎮中心區采用環(huán)狀管網(wǎng)布置，局部采用枝狀管網(wǎng)延伸，遠期供水管網(wǎng)覆蓋中心區以外的集鎮規劃區范圍，逐步連成環(huán)網(wǎng)，管網(wǎng)布置如圖2所示。
 
圖2 集鎮區管網(wǎng)平面布置圖
Fig 2 Towns area network layout
 
2 管材選用
（1）管材性能可靠，抗震、防爆裂性能好，能承受要求的內壓和外壓；
（2）輸水能力好，內壁光滑、不結垢，在相同條件下，輸水能力長(cháng)期保持不變；
（3）強度高、密封性好，給水管是承壓管，密封性差的管道會(huì )經(jīng)常漏水，增加了管理和運行費用；
（4）使用年限長(cháng)，壽命≥50年，維修工作量??；
（5）來(lái)源可靠，管配件齊全，貨源有保障，運輸條件好；
（6）工程造價(jià)低，技術(shù)經(jīng)濟指標合理。
室外給水管道常用管材有：鋼筋混凝土（PRC）管、鑄鐵管、玻璃鋼（PMP）管、衛生級聚氯乙烯（UPVC）管、聚乙烯（PE）管等^[2]。
在供水管網(wǎng)管材選擇中，要綜合管材的物理機械性能、耐蝕性、液體輸送能力、生物毒性等技術(shù)因素，同時(shí)還要根據工程的具體情況，對技術(shù)、經(jīng)濟、安全、工期等方面分析比選，綜合平衡后確定。
PE管及球墨鑄鐵管具有良好的物理機械性能，水力條件優(yōu)越，能夠保證重量輕，方便運輸，不需要采取防腐措施，安裝費用低，使用壽命長(cháng)，運行維護方便，長(cháng)期投資條件優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，比較適合大部分地區的埋設條件和施工條件。
因此，本供水工程管網(wǎng)管材推薦選用聚乙烯（PE）管，管道壓力等級選用0.6MPa等級。原水輸水管及清水輸水管管材推薦選用球墨鑄鐵管。局部地形復雜，穿越障礙物及河流地段推薦采用無(wú)縫鋼管。
3 管網(wǎng)附屬設施
（1）閥門(mén)的設置：供水主管每隔500m~1000m應設置一個(gè)檢修閥門(mén)；干管上的閥門(mén)在2~3支管后加設一個(gè)；支管上的閥門(mén)設置不隔斷5個(gè)以上消火栓^[3]。閥門(mén)設于支管上，以便關(guān)閉閥門(mén)時(shí)盡可能減小供水影響。直徑較小，位于人行道上或簡(jiǎn)易路面以下的閥門(mén)，可采用閥門(mén)套筒，寒冷地區不宜采用。安裝在道路下的大閥門(mén)，可采用閥門(mén)井。為減少管道埋深和減小閥門(mén)井直徑，并考慮到閥門(mén)的拆裝檢修及更換方便，本設計管徑均小于DN400的管道，因此選用伸縮閘閥。
（2）消火栓的設置：消火栓設于使用方便、易于尋找處，如街口、街沿石等位置。距道路街沿石不大于2米，距建筑物外墻不小于5米。地上式消火栓如距房屋外墻5米有困難時(shí)，可減少至1.5米。冰凍深度≤400mm的地區宜設置地下式消火栓，冰凍深度≤200mm的地區宜設置地上式消火栓。消火栓服務(wù)半徑不超過(guò)120米，設置消火栓的管道直徑不小于100毫米。本設計選用SS100-1.0地上式消火栓，根據規范，設置間距不大于120m。
（3）排氣閥的設置：在給水管網(wǎng)的最高點(diǎn)或隆起點(diǎn)設置排氣閥；長(cháng)距離管道每隔500m~1000m設置一個(gè)排氣閥。排氣閥的口徑與管道直徑之比為1:8~1:12。以保證管網(wǎng)輸水暢通和在管網(wǎng)放空時(shí)引入空氣，避免形成負壓。排氣閥安裝在排氣閥井內。
（4）排泥閥的設置：在供水管網(wǎng)各片區的最低點(diǎn)或低洼地設置排泥閥，以定期排除管網(wǎng)中的沉淀物，提高供水質(zhì)量；并在出現供水事故時(shí)，排空管道便于搶修。排泥閥的口徑與管道直徑之比為1:3~1:4。排泥閥安裝于排泥閥井內。
4 確定管徑
確定管網(wǎng)中每一管段的直徑是輸水和配水系統設計中計算的主要課題之一。管段的直徑應按分配后的流量確定。計算公式如下：
    
式中：D―管段直徑，m；
      q―管段流量，m³/s；
      ν―流速，m/s。
從上式可知，管徑根據管段流量和流速來(lái)確定。一定年限（稱(chēng)為投資償還期）內管網(wǎng)造價(jià)和管理費用（主要是電費）之和為最小的流速，稱(chēng)為經(jīng)濟流速，以此來(lái)確定管徑^[4]。設計中采用平均經(jīng)濟流速（表3）來(lái)確定管徑。

管徑（mm）      平均經(jīng)濟流速（m/s）

D=100~400            0.6~0.9 D≥400               0.9~1.4

注意：大管徑取較大值，小管徑取較小值。
表3 平均經(jīng)濟流速
Fig 3 Average economic velocity
定額預測法一般是按照該集鎮用水量的組成（綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、澆灑道路和綠地用水、管網(wǎng)漏失水量及未預見(jiàn)水量）來(lái)預測設計用水量^[5]。用水量標準的取值主要依據《室外給水設計規范》的規定以及地區總體規劃確定指標，結合當地氣候、城市性質(zhì)、工副業(yè)發(fā)展趨勢、人口組成、建筑物特點(diǎn)等實(shí)際情況確定。
市政給水管道管徑選擇一般根據設計用水量和經(jīng)濟流速，通過(guò)鴻業(yè)市政管線(xiàn)軟件平差計算來(lái)確定最適管徑。鴻業(yè)市政管線(xiàn)軟件主要針對環(huán)狀管網(wǎng)的平差計算來(lái)確定管徑，對于輸水管道和枝狀管網(wǎng)，應依據設計流量、經(jīng)濟流速按《給水排水設計手冊》第一冊中的水力計算表及地方經(jīng)驗來(lái)確定流量和流速，進(jìn)而確定管徑。 
5 管網(wǎng)平差計算
該集鎮供水工程設計供水范圍為集鎮鎮區。在選取水源，從水源取水，通過(guò)原水輸水管將原水輸送到水廠(chǎng)，經(jīng)處理后的水通過(guò)清水輸水管送至500m³高位水池統一供水至配水管網(wǎng)。以下介紹該集鎮區配水管網(wǎng)的平差計算。圖3為鴻業(yè)市政管線(xiàn)軟件的工作界面。
 
圖4 鴻業(yè)市政管線(xiàn)軟件工作界面
     Fig 4 Hongye municipal pipelines work of software interface
在計算該集鎮設計用水量之后，按照鴻業(yè)軟件平差下拉菜單中的項，做好管網(wǎng)定線(xiàn)、管材選擇、定節點(diǎn)地面標高、定節點(diǎn)流量、預賦管徑之后，從圖面提取管道信息軟件自動(dòng)進(jìn)行管網(wǎng)平差計算，根據計算結果調節預賦的各管段的管徑，使各個(gè)管段的流速盡量在經(jīng)濟流速范圍內的管徑，即為最適管徑，平差結束。本工程給水管網(wǎng)平差結果及供水管網(wǎng)平差圖（圖4）如下。
給水管網(wǎng)平差結果
一、平差基本數據
1、平差類(lèi)型：最不利點(diǎn)校核。
2、計算公式：海曾威廉公式
V=0.44*C*(Re/C)^0.075*(g*D*I)^0.5
Re=V*D/ν
計算溫度：13，ν=0.000001
3、局部損失系數：1.10
二、節點(diǎn)參數

節點(diǎn)編號	流量(L/s)	地面標高(m)	節點(diǎn)水壓(m)	自由水頭(m)
1	-15.200	1545.000	1548.000	3.000
2	1.222	1520.500	1546.778	26.278
3	1.450	1515.680	1544.355	28.675
4	1.752	1495.200	1542.412	47.212
5	1.329	1496.980	1541.474	44.494
6	1.555	1498.000	1540.399	42.399
7	1.588	1483.260	1540.147	56.887
8	1.188	1480.300	1540.107	59.807
9	1.368	1489.290	1540.147	50.857
10	1.049	1494.090	1540.381	46.291
11	0.982	1485.340	1540.905	55.565
12	1.037	1505.110	1541.956	36.846
13	0.674	1517.120	1543.963	26.843

三、管道參數

管道編號	管徑(mm)	管長(cháng)(m)	流量(L/s)	流速(m/s)	千米損失(m)	管道損失(m)
1-2	150	176.0	15.194	0.795	6.945	1.222
2-13	100	200.3	7.683	0.904	14.055	2.815
3-2	100	249.7	6.289	0.740	9.704	2.423
4-3	100	325.1	4.839	0.570	5.976	1.943
5-12	100	331.8	2.253	0.265	1.453	0.482
5-4	100	360.5	3.087	0.363	2.602	0.938
6-5	100	254.5	4.011	0.472	4.222	1.075
7-9	100	288.0	0.011	0.001	0.000	0.000
7-6	100	196.2	2.112	0.249	1.289	0.253
8-7	100	385.3	0.534	0.063	0.101	0.039
9-8	100	265.6	0.654	0.077	0.147	0.039
10-9	100	195.6	2.032	0.239	1.200	0.235
10-6	100	401.1	0.344	0.041	0.045	0.018
11-10	100	251.6	2.737	0.322	2.083	0.524
12-11	100	286.1	3.719	0.438	3.672	1.051
13-12	100	169.2	7.009	0.825	11.859	2.007

四、管網(wǎng)平差結果特征參數
水源點(diǎn)1:節點(diǎn)流量(L/s):-15.200
節點(diǎn)壓力(m):1548.00                  
最大管徑(mm):150.00最小管徑(mm):100.00                  
最大流速(m/s):0.904  最小流速(m/s):0.001                  
水壓最低點(diǎn)8,壓力(m):1540.11
自由水頭最低1,自由水頭(m):3.00
從水力計算結果來(lái)看：①在管網(wǎng)水力計算中，對供水管道作了主次干管之分，主干管主要負責轉輸近、遠期等工況下水量，次管道主要保證供水到用戶(hù)。②管徑的確定上，主干管一般不小于DN100，以保證消防用水及留有一定的余地。③計算得出，管網(wǎng)中最大自由水頭不超過(guò)60m，管道自由水壓均大于10m，滿(mǎn)足設計供水水壓要求。
 
圖5 供水管網(wǎng)平差圖
     Fig 5 Water supply network of adjustment figure
管網(wǎng)建設后，在集鎮主要街區及路口布置消火栓，保證集鎮發(fā)生火災時(shí)管網(wǎng)能有足夠的水量及水壓，保障集鎮消防安全。為滿(mǎn)足消火栓的設置，干管最小選用DN100的管徑，可能導致局部流速偏低，不在經(jīng)濟流速范圍以?xún)取?br />  
6 結語(yǔ)
 
室外給水管道工程設計看似簡(jiǎn)單，但卻與人們的生活密切相關(guān)，關(guān)系到人民的身心健康。從確保室外給水管網(wǎng)的安全、環(huán)保、可持續性角度出發(fā)，充足計算設計給水量，合理選用給水管道材料，綜合好城市地下管線(xiàn)，都應引起設計人員的高度重視?？偟膩?lái)說(shuō)，室外給水管道工程設計是一個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗與能動(dòng)性相結合的過(guò)程。在滿(mǎn)足規范要求的前提下，要結合區域的實(shí)際情況，因地制宜，盡量做到經(jīng)濟合理，造福人民。