根據(jù)以上管網(wǎng)布置的原則，并結(jié)合該集鎮(zhèn)的實(shí)際情況，對(duì)集鎮(zhèn)管網(wǎng)進(jìn)行近期設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)。
該鎮(zhèn)區(qū)地形較平坦，標(biāo)高在1480～1520m之間。本設(shè)計(jì)考慮集鎮(zhèn)區(qū)由500m³高位水池統(tǒng)一供水，水池設(shè)置于集鎮(zhèn)西北面高程1545m處。
從該集鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)發(fā)展方向和新建水廠的位置關(guān)系確定，水廠至集鎮(zhèn)區(qū)各用水點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全重力供水；近期集鎮(zhèn)中心區(qū)采用環(huán)狀管網(wǎng)布置，局部采用枝狀管網(wǎng)延伸，遠(yuǎn)期供水管網(wǎng)覆蓋中心區(qū)以外的集鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)范圍，逐步連成環(huán)網(wǎng)，管網(wǎng)布置如圖2所示。
 
圖2 集鎮(zhèn)區(qū)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(nèi)壓和外壓；
（2）輸水能力好，內(nèi)壁光滑、不結(jié)垢，在相同條件下，輸水能力長期保持不變；
（3）強(qiáng)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(yùn)行費(fèi)用；
（4）使用年限長，壽命≥50年，維修工作量小；
（5）來源可靠，管配件齊全，貨源有保障，運(yùn)輸條件好；
（6）工程造價(jià)低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(wèi)生級(jí)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(jī)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(jù)工程的具體情況，對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、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(jī)械性能，水力條件優(yōu)越，能夠保證重量輕，方便運(yùn)輸，不需要采取防腐措施，安裝費(fèi)用低，使用壽命長，運(yùn)行維護(hù)方便，長期投資條件優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，比較適合大部分地區(qū)的埋設(shè)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(jí)選用0.6MPa等級(jí)。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(fù)雜，穿越障礙物及河流地段推薦采用無縫鋼管。
3 管網(wǎng)附屬設(shè)施
（1）閥門的設(shè)置：供水主管每隔500m~1000m應(yīng)設(shè)置一個(gè)檢修閥門；干管上的閥門在2~3支管后加設(shè)一個(gè)；支管上的閥門設(shè)置不隔斷5個(gè)以上消火栓^[3]。閥門設(shè)于支管上，以便關(guān)閉閥門時(shí)盡可能減小供水影響。直徑較小，位于人行道上或簡易路面以下的閥門，可采用閥門套筒，寒冷地區(qū)不宜采用。安裝在道路下的大閥門，可采用閥門井。為減少管道埋深和減小閥門井直徑，并考慮到閥門的拆裝檢修及更換方便，本設(shè)計(jì)管徑均小于DN400的管道，因此選用伸縮閘閥。
（2）消火栓的設(shè)置：消火栓設(shè)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(qū)宜設(shè)置地下式消火栓，冰凍深度≤200mm的地區(qū)宜設(shè)置地上式消火栓。消火栓服務(wù)半徑不超過120米，設(shè)置消火栓的管道直徑不小于100毫米。本設(shè)計(jì)選用SS100-1.0地上式消火栓，根據(jù)規(guī)范，設(shè)置間距不大于120m。
（3）排氣閥的設(shè)置：在給水管網(wǎng)的最高點(diǎn)或隆起點(diǎn)設(shè)置排氣閥；長距離管道每隔500m~1000m設(shè)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(fù)壓。排氣閥安裝在排氣閥井內(nèi)。
（4）排泥閥的設(shè)置：在供水管網(wǎng)各片區(qū)的最低點(diǎn)或低洼地設(shè)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(xiàn)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(nèi)。
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(tǒng)設(shè)計(jì)中計(jì)算的主要課題之一。管段的直徑應(yīng)按分配后的流量確定。計(jì)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(jù)管段流量和流速來確定。一定年限（稱為投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用（主要是電費(fèi)）之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟(jì)流速，以此來確定管徑^[4]。設(shè)計(jì)中采用平均經(jīng)濟(jì)流速（表3）來確定管徑。

管徑（mm）      平均經(jīng)濟(jì)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(jì)流速
Fig 3 Average economic velocity
定額預(yù)測(cè)法一般是按照該集鎮(zhèn)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(yù)見水量）來預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)用水量^[5]。用水量標(biāo)準(zhǔn)的取值主要依據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定以及地區(qū)總體規(guī)劃確定指標(biāo)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颉⒊鞘行再|(zhì)、工副業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、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(jù)設(shè)計(jì)用水量和經(jīng)濟(jì)流速，通過鴻業(yè)市政管線軟件平差計(jì)算來確定最適管徑。鴻業(yè)市政管線軟件主要針對(duì)環(huán)狀管網(wǎng)的平差計(jì)算來確定管徑，對(duì)于輸水管道和枝狀管網(wǎng)，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)流量、經(jīng)濟(jì)流速按《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)中的水力計(jì)算表及地方經(jīng)驗(yàn)來確定流量和流速，進(jìn)而確定管徑。 
5 管網(wǎng)平差計(jì)算
該集鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)供水范圍為集鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)。在選取水源，從水源取水，通過原水輸水管將原水輸送到水廠，經(jīng)處理后的水通過清水輸水管送至500m³高位水池統(tǒng)一供水至配水管網(wǎng)。以下介紹該集鎮(zhèn)區(qū)配水管網(wǎng)的平差計(jì)算。圖3為鴻業(yè)市政管線軟件的工作界面。
 
圖4 鴻業(yè)市政管線軟件工作界面
     Fig 4 Hongye municipal pipelines work of software interface
在計(jì)算該集鎮(zhèn)設(shè)計(jì)用水量之后，按照鴻業(yè)軟件平差下拉菜單中的項(xiàng)，做好管網(wǎng)定線、管材選擇、定節(jié)點(diǎn)地面標(biāo)高、定節(jié)點(diǎn)流量、預(yù)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(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)預(yù)賦的各管段的管徑，使各個(gè)管段的流速盡量在經(jīng)濟(jì)流速范圍內(nèi)的管徑，即為最適管徑，平差結(jié)束。本工程給水管網(wǎng)平差結(jié)果及供水管網(wǎng)平差圖（圖4）如下。
給水管網(wǎng)平差結(jié)果
一、平差基本數(shù)據(jù)
1、平差類型：最不利點(diǎn)校核。
2、計(jì)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(jì)算溫度：13，ν=0.000001
3、局部損失系數(shù)：1.10
二、節(jié)點(diǎn)參數(shù)

節(jié)點(diǎn)編號(hào)	流量(L/s)	地面標(biāo)高(m)	節(jié)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(shù)

管道編號(hào)	管徑(mm)	管長(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(jié)果特征參數(shù)
水源點(diǎn)1:節(jié)點(diǎn)流量(L/s):-15.200
節(jié)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(jì)算結(jié)果來看：①在管網(wǎng)水力計(jì)算中，對(duì)供水管道作了主次干管之分，主干管主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)輸近、遠(yuǎn)期等工況下水量，次管道主要保證供水到用戶。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(jì)算得出，管網(wǎng)中最大自由水頭不超過60m，管道自由水壓均大于10m，滿足設(shè)計(jì)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(shè)后，在集鎮(zhèn)主要街區(qū)及路口布置消火栓，保證集鎮(zhèn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)能有足夠的水量及水壓，保障集鎮(zhèn)消防安全。為滿足消火栓的設(shè)置，干管最小選用DN100的管徑，可能導(dǎo)致局部流速偏低，不在經(jīng)濟(jì)流速范圍以內(nèi)。
 
6 結(jié)語
 
室外給水管道工程設(shè)計(jì)看似簡單，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(xù)性角度出發(fā)，充足計(jì)算設(shè)計(jì)給水量，合理選用給水管道材料，綜合好城市地下管線，都應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的高度重視。總的來說，室外給水管道工程設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與能動(dòng)性相結(jié)合的過程。在滿足規(guī)范要求的前提下，要結(jié)合區(qū)域的實(shí)際情況，因地制宜，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理，造福人民。