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村镇供水管网运行与维护

第一章 供水管网基本知识
第一节 什么是供水管网
供水管网通常是指配水管道，即由净水厂、配水厂或由水塔、高位水池等调节构筑物，向用户供水的管道。配水管道又可分为配水干管和配水支管。由于配水管道分布面广且呈网状，故称管网。
第二节 树状网与环状网
供水管网按其布置形式可以分为树状网和环状网。
树状网的供水可靠性较差，因为管网中任一段管线损坏时，在该管段以后的所有管段就会断水。另外，在树状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，甚至停滞不流动，因此水质容易变坏，有出现浑水和红水的可能。
表1 树状网和环状网的对比

优点
缺点
适用地区
树状网
管材省、投资少、构造简单
供水可靠性差、损坏导致下游断水、易“死水”
用水量不大、用户分散、建设初期
环状网
供水可靠性高、压力损失小、节省动力、减少“水锤”发生
管线长、投资大、构造复杂
用水量大、建设后期
环状网中，管线连接成环状，这类管网当任何一段管线损坏时，可以管壁附近的阀门使和其余管线格开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水的区域可以缩小，从而增加供水可靠性。环状网还可以大大减轻因水锤作用产生的危害，而在树状网中，则往往因此而使管线损坏。
第三节 管材
用于供水的管材应符合下述要求：
一、符合卫生学要求，不污染水质；
二、应符合国家现行产品标准要求:
UPVC：《给水用硬聚氯乙烯（UPVC）管材》（GB/T1002 ）
PE ：《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663）
PPR ：《冷热水用聚丙烯管道系统第二部分管材》 GB/T18742
球墨铸铁：GB/T13259-2003（ISO2531:1998（E））
三、管材的公称压力应不小于设计内水压力。
1.3.1 球墨铸铁管
铸铁管耐腐蚀、价格相对较高，管内壁涂沥青后较光滑。但是它的缺点是质硬而脆、重量大、施工困难。公称直径从DN75～DNl500，工作压力有0.45、0.75、1.00MPa等几种。铸 铁管的接头通常有承插式、法兰式和柔性接口三种。
铸铁 管按制造材质不同分为给水灰口铸铁管和给水球墨铸铁管两 种。球墨铸铁管与灰口铸铁管相比，具有强度高、韧性大、密闭性能佳、抗腐蚀能力强、安装施工方便等优点，球墨铸铁管已经成为灰口铸铁管的替代产品。 
综合比较球墨铸铁管承压、耐腐等功能以及管材造价、开挖施工、维护等各种费用，实际建 设选用管径在DN200－DN800其优势比较突出。
1.3.2 PVC－U管
PVC－U管是由硬聚氯乙烯塑料通过一定工艺制成的管道。目 前积累了较多的使用经验，技术也比较成熟。PVC－U管材不导 热，不导电，阻燃。突出应用于高腐蚀性水质的管道输送，质 量和经济效果达到最佳。
国内产品PVC－U给水管材主要规格有公称通径DNl5-DN700十多 种。管材最高许可压力为O.6MPa、0.9MPa和1.6MPa三种规格。管 道主要连接方法有承插式连接、粘结剂粘结。
硬聚氯乙烯管（PVC-U），优点是化学稳定性好，不受环境因素和管道内输送介质成分的影响；耐腐蚀性能好；管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢；相对于金属管材密度小，材质轻；施工安装方便，维护容易，是国内替代镀锌钢管和灰口铸铁管的主要管材之一。
1.3.3 PE管
PE管根据生产管道的聚乙烯原材料不同，分为PE63级(第一 代)、PE80级(第二代)、PE100级(第三代)及PE112级(第四代)聚乙烯管 材，目前给水中应用的主要是PE80级、PE100级，PE112级是今后我 们应用原材料的发展方向，由于PE63级承压较低较少用于给水 材料。也分为高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，高密度HDPE型管 要比中密度MDPE型管刚性增强、拉伸强度提高、剥离强度提高 、软化温度提高，但脆性增加、柔韧性下降、抗应力开裂性下 降。由于高密度HDPE型管应用较多，通常用高密度HDPE型管代表 PE管。
其优异的性能特点：(1)卫生条件好。PE管无毒，不含重金属 添加剂，不结垢，不滋生细菌。(2)柔韧性好，抗冲击强度高 ，耐强震、扭曲。(3)独特的电熔焊接和热熔对接技术使接口强 度高于管材本体，保征了接口的安全可靠。
HDPE给水管道国内产品分PE80及PEl00两级，又各分SDR11、13．6、17．6、26和33系列，工作压力有0．4、 0．60、0．80、1．00、1．25、1．60MPa档次。公称外径DN有16－1000 mm。
连接方式主要有电热熔、热熔对接焊和热熔承插连接。管 道敷设既可采用通常使用的直埋方式施工，也可采取插入管敷 设(主要用于旧管道改造中的插入新管，省去大开挖)。
1.3.4 PPR管
PP-R管可做冷热水用管，长期工作温度一般为60～70度，瞬时温度可达95度，一般用在室内冷热水输送，一般要求暗覆安装，采用热熔承插连接，须用专用的PP-R承插焊机（建议客户选用管材生产厂家配套的焊机）口径一般集中在D20-D110之间，也有个别厂家生产D160的PP-R管材。
如何识别真假PPR管识别方法，可参照以下几点识别方法： 
（1） 产品名称：PP-R的产品名称应为“冷热水用聚丙烯管或“冷热水用PP-R管”凡冠以超细粒子改性聚丙烯管（PP-R）或PP-R冷水管、PP-R热水管，PP-E管等，非正规名称的均为伪PP-R管。
（2） 产品测试单位属非专业单位，测试项目内容与PP-R管的标准所列内容不符，产品推荐部门或产品推广部门，对PP-R产品标准不了解或无PP-R标准的部门所出具的证书均属伪PP-R。 
（3） 伪PP-R的密度比PP-R略大。 
（4） PP-R管呈白色亚光或其它色彩的亚光，伪PP-R管光泽明亮或彩色鲜艳。
（5） PP-R管完全不透光，伪PP-R管轻微透光或半透光。
（6） PP-R管手感柔和，伪PP-R管手感光滑。
（7） PP-R管落地声较沉闷，伪PP-R管落地声较清脆。
真正的PP-R管应符合标准ISO/DIS 15874.2-1999 《冷热水用塑料管道系统--PP第二部分管材》管件应符合标准ISO/DIS 15874.2-1999 ，《冷热水用塑料管道系统--PP第三部分管件》；伪PP-R管道和管件的性能是无法通过上述标准。应当指出，伪PP-R管的使用寿命仅为1-5年，而真正的PP-R管使用寿命均在50年以上。
1.3.5 选择给水用管道时应注意的问题
（1）管材和管件一定要选择正规企业的合格产品，必须有省部级以上卫生部门的卫生检验合格证或卫生许可批件。
（2）购买前要在合同中明确产品的技术参数、技术要求及使用条件。
（3）管件和橡胶圈等配套材料应尽量由一家供应商提供，管件等配套产品要符合相关标准的规定。
第四节 阀门
在管道突起点，应设自动排气阀；长距离无突起点的管道，每隔一定距离也应设自动排气阀。在管道低凹处，应设排空阀。向多个村镇输水时，分水点下游侧的干管和分水支管上均应设检修阀。室外管道上的排气阀、减压阀、消火栓、闸阀、蝶阀、泄水阀、排空阀、水表、测压表和法兰，应设置在井内，并有防冻、防淹的措施。
第五节 水表
1.5.1 IC卡水表
一户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水，用完后自动关阀断水，必须重新购水，方能重新用水。IC卡水表的优点为免抄标、预付费、避免上门抄表、方便群众生活。
1.5.2 怎样读水表
指针式水表：其表盘有四枚红指针及一枚梅花形指针组成，用户查抄时只读取四枚红针。读法和钟表的读法类似，都是顺时针转动，不同的是水表采用十进位制，每个指针都有自己的标度盘，也就是说个位针转动一周，十位针只走一刻度，就代表10m3水，十位针转动一周百位针走一个刻度，表示走了100m3水。下一个指针未到整刻度时，要读取前一位数。
跳字式水表：其表盘有五位跳字，跳字表盘为四个黑字和一个红字组成。对于跳字式水表，只读取四位黑字的有效数值，其他指针只作为水表检验时使用的，用户不必读取。
1.5.3 水表的选型和安装
在水表选型时，要根据用户用水情况进行水力计算，使用水户用水流量尽量接近水表的额定流量，对用水量大、用水变化不大的用户，宜选用水平螺翼水表；对用水量大、用水变化幅度大和居民生活用水户，宜选用旋翼式水表。
在水表安装过程中，要严格按照水表的技术要求进行安装。一是水表前后应留有一定的直线管段，表前应不少于１０倍水表口径，表后应不少于５倍水表口径；二是水表度盘要水平；三是水表前面最好安装滤网，有效阻止水中杂物进入水表；四是水表前阀门应全部开启，以保证水表计量准确。
第二章 供水管网运行维护
第一节 管网分布图
管网的背景信息(街道，建筑物，河流，铁路等)、输配水干管管线、管道信息(管径， 材料，安装信息，管长等)、规划管线走向、水源井和阀门井、阀门，测量仪表及其精确位置，其他附属实施信息(消防栓，排气阀，渐缩管等)。并应注意及时更新。
绘制清晰的管网图的好处：1、统一的管网描述；2、易于更新；3、易于快速了解情况；4、方便对管网的管理。
第二节 管网中的压力
根据《村镇供水单位资质标准》（SL308-2004）的规定：
一般情况下，供水干线末端压力不宜低于0.12MPa。经济发达、规模较大的社区，供水干线水压宜为0.28MPa。边远或条件较差的地区，服务于用户的压力不应低于0.05MPa。
供水管网每10km2应设置一个测压点，不足10km2的最少应设置二个测压点。管网测压点的压力每月应至少观测二次。
第三节 管道埋设
一、非冰冻地区，管顶覆土一般不宜小于0.7m，在松散岩基上埋设时，管顶覆土不应小于0.5m。
二、寒冷地区，管顶应埋设于冻深线以下（北京市冻土0.8米）。
三、穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土不宜小于1.0m。
四、山区由于自然原因无法满足上述埋深要求时，管道外壁应采取保温措施。
第四节 管线运行
每次通水时均应将气排净后方可投入运行。应设专人进行巡视，观测压力表，检查是否存在跑、冒、外溢和地下水的渗漏污染现象。应设专人进行巡视，严禁在管线上圈、压、埋、占。及时制止危及供水安全的行为并上报主管部门。
树状网的滞水，在余氯消失后易繁殖微生物污染水质。树状网末梢的泄水阀，每月至少应开启1次，排除滞水
管道上的排气阀是保证输水安全的重要设施，排气阀的浮球多数为橡胶材料，多次工作后易产生变形引起漏水。对管线中的排气阀，每月至少应检查维修1次，及时更换变形的浮球（水龙头有气体出现、臭氧）。
2.4.1 日常保养
应进行沿线巡视，消除影响输水安全的因素。如管网沿线有无施工情况，了解施工情况对管道的影响。
应检查、处理管线的各项附属设施有无失灵、漏水现象，井盖有无丢失损坏现象等。
2.4.2 定期维护
应每季对管线附属设施、排气阀、泄水阀等巡视和维修一次，保持它们完好。
应每年对管线维修一次，并对钢制外露部分进行油漆。
第三章 供水管网事故处理
第一节 管道腐蚀
水中化学物质的组成有些呈腐蚀性，有些呈沉淀性。久而久之，金属管材发生化学腐蚀而结垢，其他类型管材也可能由于杂质沉淀后附着在管壁上使实际管径变小，堵塞管道，导致供水能力下降，并影响管网中的水质。
实际措施：一、加快陈旧管网改造。二、推广应用新型管材。三、加强管网的水质检测。
第二节 管网漏损
管道漏水将影响正常供水并造成经济损失，管道覆土流失或被占压将影响安全，附属设施失灵将影响正常供水、安全和检修。因维修等原因临时停止供水时，应及时通告用户；发生水致传染病等影响群众身体健康的事故时，应及时向主管部门报告，查明原因，妥善处理。

3.2.1 漏水原因分析
导致给水管道漏水的因素较多，即使是一处漏水或爆管，也可能是几方面的因素共同作用的结果。但归结起来，主要有以下几个方面：
一、管材问题：我国城市给水管道目前使用的管材有灰口铸铁管、预应力钢筋混凝土管、钢管、石棉水泥管、塑料管和球墨铸铁管等。
二、管道接口问题：管网中的管段在力学上相当于一根很长的承重梁，因管道不均匀沉降，造成承口处产生弯距和剪力道大．在接口柔性不够的情况下，即发生口漏、严重的会导致爆管。
三、温度变化的影响：由于管内的水温和管外的土壤温度随季节变化，使管道本身也随温度的变化而发生伸缩变化，因而在管壁上产生相应的轴向应力。由虎克定律可知，冬天管道受轴内拉应力，夏天管道受到轴向压应力，而管道的抗压温度均大于抗拉强度，因而管网冬天漏损比夏天多。
四、沉降及荷载的影响：由于地质环境差异、基础设置差异、管道的自重、管内的水重及管道上覆土的重量等因素作用，导致整条管道必将产生不均勾沉降。管道埋设深度过浅或车辆荷载过重都将增加对管道的动菏载，而这些不均匀沉降和动荷载都会导致管道发生漏损。
五、施工质量的原因：管道沟底不平而导致管道的不均匀沉降和接口施工木当均可造成管道泄漏。
六、管网运行压力过大：管网运行压力对管道破坏造成的漏水与爆管几率随压力的增大而增加。
七、管道的腐蚀问题：因出厂的水中需保持一定的余氯，故对铸铁管和钢管易发生腐蚀。同时，由于管道周边土壤环境中的电腐蚀等因素也会造成铸铁管和钢管发生腐蚀，而腐蚀使管壁变薄、强度降低，增加漏水机率和爆管的可能性。
3.2.2 检漏技术
在我国应用较广且费用较省的有直接观察和音听检漏法，此外还有相关检漏法、漏水声自动监测法和分区检漏法等。音听检漏法、相关检漏法和漏水声自动监测法是靠漏口产生的声音来探测漏点，这对无声的泄漏就没有办法了，而分区检漏法是通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在，就是所谓的最小流量法。
一、直接观察法
从地面上观察漏水迹象，如局部路面发现下沉，路面积雪局部融化，晴天出现湿润的路面等。该方法操作简单、费用低，但是方法粗略，对细微的漏损无能为力。
二、音听检漏法
音听检漏法分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于查找漏水的线索和范围，简称漏点预定位；后者用于确定漏水点位置，简称漏点精确定位。
（1）阀栓听音法
　　阀栓听音法是用听漏棒或电子放大听漏仪直接在管道暴露点(如消火栓、阀门及暴露的管道等)听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。金属管道漏水声频率一般在300～2500Hz之间，而非金属管道漏水声频率在100 ～ 700Hz之间。听测点距漏水点位置越近，听测到的漏水声越大；反之，越小，见图一。

（2）地面听音法
当通过预定位方法确定漏水管段后，用电子放大听漏仪在地面听测地下管道的漏水点，并进行精确定位。听测方式为沿着漏水管道走向以一定间距逐点听测比较，当地面拾音器靠近漏水点时，听测到的漏水声越强，在漏水点上方达到最大，见图二。拾音器放置间距与管道材质有关，一般说来，金属管道间距为1～2米，而非金属管道为0.5～1米，水泥路面间距为1～2米，土路面为0.5米。

三、漏水声自动监测法
　 漏水声自动监测法（如德国SEBA的GPL99）是利用多台数据记录仪和一台控制器组成的整体化声波接收系统测定管网漏水情况。当装有专用软件的计算机对数据记录仪进行编程后，只要将记录仪放在管网的不同位置，如消火栓、阀门及其他管道暴露点等，按预设时间自动开/关记录仪，可记录管道各处的漏水声信号，该信号经数字化后自动存入记录仪中，并通过专用软件在计算机上进行处理，从而快速探测装有记录仪的管网区域内是否存在漏水。
四、相关检漏法
一套完整的相关仪主要是由一台相关仪主机、二台无线电发射机和二个高灵敏度振动传感器组成。该法是由漏水声音传播速度，即漏水声传到两个传感器的时间先后，通过计算机算出漏水地点。
相关检漏法是当前最先进最有效的一种检漏方法，特别适用于环境干扰噪声大、管道埋设太深或不适宜用地面听漏法的区域。用相关仪可快速准确地测出地下管道漏水点的精确位置。但该仪器价格昂贵，使用时需较多人力，对操作人员的技术要求较高，国内使用较少。

五、分区检漏法
分区检漏法是用水表测出漏水地点和漏水量，一般只在允许短时间停水的小范围进行。方法是把整个给水管网分成小区，凡是和其它地区相通的阀门全部关闭，小区内暂停用水，然后开启装有水表的一条进水管上的阀门，使小区进水。如小区内管网漏水，水表指针将会转动。水表装在直径10 ～20mm的旁通管上。查明小区内管网漏水后，可按需要再分成更小的小区，用同样的方法测定漏水量。这样逐步缩小范围，最后还需结合听漏法找出漏水的地点。
各类检漏仪都有其自己的特点和性能及使用范围，地下管道漏水情况十分复杂，有时要依靠各类检漏仪器和人的经验去判断，甚至有时还要借助于其它辅助手段判断，才能取得最佳效果。操作人员不能死记规程，要把规程和仪器性能融合起来应用。积累经验是十分重要的，每次检漏都要有原始记录，把有关数据记录下来，数据积累到一定数量后，可用统计分析方法找出其规律性，可提高今后的检漏效率。
第三节 管网水质恶化
管网水质恶化的原因是多方面的，主要与水质本身、同水接触的截面性质、外界许多条件相联系。另外，当管道破损时，管网外的污染物直接渗入，将直接改变系统内的水质，造成水质的恶化。
要加强对管网水质的检测，毕竟要保证的是直接“喝入口中”的水质。当出现以下情况时，更是要加大对相关指标的监测频率。见下表。

如出现以下情况
检测
复发胃肠疾病
大肠杆菌
管道腐蚀
腐蚀度、pH
深耕作物
硝酸盐、农药、大肠杆菌
采煤厂、采矿厂
金属、pH、腐蚀度
垃圾堆放、加油站、干洗店
可降解有机物、溶解性总固体、pH、
硫酸盐、氯化物、金属
刺鼻气味
硫化氢、腐蚀度、金属
水中有咸味
氯化物、溶解性总固体、钠
鱼鳞状、肥皂不起泡
硬度
处理设备损坏加快
pH、腐蚀度
水有颜色
色度、清洁剂

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