给水管网设计的相关防治措施--房屋建筑与市政工程通病手册

问题1：管线交叉时，污水管或合流管道敷设于给水管上方，未考虑排水管渗漏污染给水管风险因素，未采取防止给水管污染措施。

【原因分析】违反《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，2016版）第4.13.2条关于污水管道、合流管道与生活给水管道相交时应敷设在生活给水管道下面的规定，属于违反强制性条文要求。

【处理措施】按《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第7.3.6条，当给水管采用钢管或设置钢套管、钢套管伸出交叉管的长度每端不小于3m且钢套管两端采用防水材料封闭时，给水管道可敷设于污水管道或输送有毒液体管道下面。这一规定与《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，2016版）第4.13.2条关于污水或合流管道与生活给水管道交叉时应敷设在生活给水管道下面的要求不一致。考虑到城市给水管水质涉及公众安全，与污水或合流管道同步新建的给水管道应按要求高的《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，2016版）第4.13.2条执行，即给水管道与污水或合流管道交叉时，应敷设于污水或合流管道的上面。对于改（扩）建工程，若的确无法避免将给水管道敷设于污水或合流管道之下，则应按《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第7.3.6条采取防护措施，并予以必要的论证。

问题2：给水管在城市道路下敷设位置未考虑道路等级、车辆安全通行因素。

【原因分析】违反《城市快速路设计规程》（CJJ 129—2009）第3.0.7条关于不得沿快速路主路车行道下纵向设置管线和《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012，2016版）第15.2.2条关于管线敷设于车行道下井盖位置的规定。

【处理措施】城市快速路主要解决城市快速交通需求，行车速度快，车行道如有管线井盖，将影响行车舒适性，管线检修时也会有安全隐患，因此，给水管不得沿快速路主路车行道下纵向敷设。当给水管在其他等级道路车行道下敷设时，布置在车辆轮迹范围内将影响行车的安全性及舒适性，且井盖及盖座易被碾坏，如图20.1、图20.2所示。因此，设计时应避免把井盖设置在车辆轮迹碾压位置，可设置于慢车道中间位置。

图20.1　车辆轮迹范围内的管线井盖

图20.2　被碾坏的管线井盖座

问题3：给水管与其他管线及建构筑物间距未考虑施工及检修操作空间，间距不满足管线施工及后期维护检修需求。

【原因分析】违反《室外给水设计规范》（GB 50014—2006）第7.3.3条关于给水管与其他管线及建构筑物间距的规定。

【处理措施】给水管与其他管线及建构筑物间距应符合《室外给水设计规范》（GB 50014—2006）附录A的规定，以防止给水管沟槽开挖危及其他管线及建构筑物结构安全。受道路宽度及现有工程管线位置等因素限制而难以满足时，可根据实际情况采取安全措施，以减小其最小水平净距，如采取沟槽支护措施保护其他管线。

问题4：城市道路下敷设的配水管未考虑道路对侧配水需求，未结合地块性质及用户需求预留接口及过街管道。

【原因分析】违反《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012，2016版）第15.2.3条关于按规划要求预留过街管道的规定。

【处理措施】城市道路下敷设的配水管应根据城市规划布局向有用水需求的用户提供接口，使配水管能够满足道路两侧地块的供水需求。配水管预留的接口及过街管位置不合理，或数量不满足使用需求，将降低管线服务效率，道路建成后仍需开挖道路，且再施工难度大。为避免重复开挖破坏路面、影响交通，城市道路下敷设的配水管应根据需求预留接口及过街管道。一般在规划小区、建筑物分支道路位置预留接口。在地块修详规或地块管网布局未明确前，可按150～200 m间距预留配水接口；已有规划布置的地块，按规划接口位置预留配水接口。预留配水支管起始端一般设置阀门，阀门井中心宜位于道路红线或边线外1 m处。

问题5：地形高差显著的长距离给水管，未考虑水锤对管道影响，未对管道系统采取水锤综合防护措施。

【原因分析】违反《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第7.1.7条第2款、第7.1.12条关于长距离压力输水管应进行水锤分析及计算，必要时应采取消除水锤措施的规定。

【处理措施】压力输水管由于急速的流量调节等，会造成管内水流速度的急剧变化而产生水锤；地形高差显著的给水管在隆起处与压力较低部位也可能出现水柱拉断而产生弥合水锤。水锤危及管道安全，故压力输水管道应进行水锤分析。必要时应采取消除水锤的防护措施，包括设置水锤消除设施、空气阀注气和调压塔注水等，如图20.3所示。

图20.3　水锤防护措施示例

1—水锤消除器；2—防水锤空气阀；3—调压塔；4—输水管道；5—输水方向(www.xing528.com)

问题6：给水管道未做配角设计，未根据合角选配合适的弯头或弯头组合。

【原因分析】未做配角设计的给水管道工程，难以准确统计出各种规格弯头数量及控制工程造价，给施工备料及安装带来极大不便。

【处理措施】水平转角是指偏转后的管道与原管道延长线在水平面投影线之间的夹角；竖向转角是指偏转后的管道与原管道延长线在铅垂面投影线之间的夹角，根据其向上或向下偏转的偏转反向，竖向转角又分作仰角或俯角；合角是指偏转后的管道与管道延长线之间的夹角，可反映管道偏转的真实角度变化。配角设计是根据管道的水平转角和竖向转角（仰角或俯角）计算合角，从而确定是否选配弯头及弯头规格。成品弯头价格一般大大高于直管价格，在管道工程造价中占有较大比重。

平面转角可直接在平面图上量取，竖向转角可在竖向比例与横向比例相同的纵断面图上量取。根据合角余弦值等于平面转角余弦值与竖向转角余弦值之积可求得合角，从而确定是否选配弯头及弯头规格。铸铁管一般采用成品弯头，主要有90°、45°、22.5°三种规格，部分厂商提供11.25°弯头；钢制弯头主要有90°、60°、45°、30°、22.5°、11.25°六种规格，其他角度弯头可按需定制；塑料管一般采用成品弯头，一般仅90°、45°两种规格。采用柔性接口铸铁管允许借转角度如表20.1所示。塑料管小的偏转角度主要通过管道弯曲来实现。

表20.1　柔性接口铸铁管允许借转角度

问题7：高差起伏较大的长距离配水管道，未考虑管线高差带来负压影响因素，未根据水压线校核管道在各种运行工况下是否出现负压。

【原因分析】违反《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第7.1.4条关于输水管道系统应保证在各种设计工况下管道不出现负压的规定。

图20.4　给水管水压线图

1—总水头线；2—水压（测压管水头）线；3—管道高程线

【处理措施】根据恒定总流伯努利方程，对于两个断面之间的流段，单位时间流入上游断面的能量等于单位时间流出下游断面的能量加上流段损失的能量。在上游断面输入能量一定的情况下，流体位能、压能、动能所分别对应的位置水头、压力水头、流速水头在扣除损失的能量后相互进行转换，位置水头、流速水头的增大可能导致压力水头下降。对于高差起伏较大的山地城市，在地形隆起点、流速急剧增大点、长距离输水管尾段，压力水头都可能降低甚至成为负值。例如，图20.4中节点50～60之间的给水管道位于水压线之上，管道处于负压状态。输水管出现负压后，水中空气易析出形成气团妨碍通水，另外也可能使管外水体渗入造成污染。山地城市配水管道设计过程中，应对管道压力进行分析计算，确保管道在各种运行工况下不出现负压。输水管一般设置于水压线以下，以保证管道水流在正压下运行。

问题8：距离供水厂较远或中途设有调蓄构筑物的城市给水管道工程，未考虑管网消毒剂余量对管网给水安全影响，未设置消毒剂投加设施或为消毒剂投加设施预留接口。

【原因分析】违反《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第3.0.8条关于生活用水给水系统的供水水质必须符合生活饮用水卫生标准要求和《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）第4.1.6条关于管网末梢水中消毒剂余量的规定。

【处理措施】大量工程实践结果显示，距离供水厂的管道长度超过5 km或中途设有调蓄构筑物的城市给水管网，其管网消毒剂余量的检测结果难以满足生活饮用水卫生标准要求，此时，管网应设置消毒剂投加设施或为消毒剂投加设施预留接口。设计可根据消毒剂出厂浓度和输水量，对监测措施、消毒剂投加剂量等提出管理建议，供运营单位参考。

问题9：纵向高差较大的道路，未考虑给水管网供水分区条件，管材及阀件选择未考虑供水分区因素。

【原因分析】违反《室外给水设计规范》（GB 50013—2006）第3.0.2条关于地形高差大或局部地形较高的区域采用分区供水和第7.4.1条关于输配水管道材质应根据内压等因素综合分析确定的规定。

【处理措施】为避免输配水管网运行压力过大，减少漏损水量，降低供水能耗，给水区域大、地形高差显著、输水距离长的城市给水系统通常采用分区给水系统。关于分区给水系统中分区最大工作压力，参照《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS 193：2005）第3.2.6条关于单级加压方式的加压总扬程不大于90 m的规定，推断工作压力超过0.90 MPa时宜采用分区给水系统。长度较长、高差较大道路的不同路段可能处于城市给水系统的不同给水分区，按同一给水分区确定管材及阀件运行压力可能会影响运行安全或经济合理性差。长度较长、高差较大的道路给水管设计不应局限于道路范围内的给水系统分析，应根据道路所处区域，分析道路给水管道与城市供水系统的关系，按分区设计压力确定管材及阀件承压等级。

问题10：接自市政给水管的道路绿地灌溉给水管，未考虑回流而造成的水源污染风险，未采取防止回流污染措施。

【原因分析】违反《城市绿地设计规范》（GB 50420—2007）第8.1.3条关于自生活给水系统接出的绿地给水系统应采取防止回流污染措施的规定，属于违反强制性条文要求。

【处理措施】道路绿地作为城市绿地的组成部分，可根据需要配备灌溉设施。我国为贫水国家，道路绿化浇灌给水首选中水、雨水等非传统水源，但非传统水源建造困难时，也可直接由市政给水管供水。绿地浇灌给水系统所采用的地下式洒水喷头或自取水口接出软管进行人工浇灌的方式，易导致回流污染而威胁市政供水水质安全，故自市政给水管接出的道路绿地灌溉给水引入管应设置倒流防止器或真空破坏器。倒流防止器及真空破坏器的选用，可分别参见国标图集《倒流防止器选用及安装》（12S108-1）及《真空破坏器选用与安装》（12S108-2）。