本文研究了老舊城區供水管網改造的優先等級，分析了影響管網健康狀態的因素，包括管材、管齡、管徑和供水壓力。基于這些因素，提出了一種供水管網安全評價方法，并以華南地區F市老舊城區供水管網為例進行了驗證。該方法將管段風險等級分為四個等級，為管網改造提供了可行性的指導，有助于降低改造費用并提高供水效率。
老舊城區供水管網使用的管材主要有球墨鑄鐵管、灰口鑄鐵管、UPVC 管等。灰口鑄鐵管材本身的物理、化學和機械性能缺陷是造成鑄鐵管爆、漏損事故發生率高的根本原因。采用連續澆鑄法鑄造而成的普通灰口鑄鐵管,管材質地脆，不耐沖擊、不耐震動、抗彎抗拉能力有待提高。盡管球墨鑄鐵管具有耐腐蝕、抗壓能力強和壽命長的優點，但長期埋設在地下，受復雜的地質條件、地表荷載、管道接口方式和土壤持久腐蝕的影響，仍無法避免爆管和漏損事故的發生。從事故發生的概率上看，灰口鑄鐵管發生事故的概率較大，它的大面積分布直接影響了城市供水管網的供水安全性。 管齡是反映管道運行狀態的重要參數,管道運行的第一階段為熱身階段。在此階段，管道破損概率迅速下降至一個較低的位置，此階段的管道破損一般是由于采用了錯誤的管材或安裝方法而至。運行狀態穩定后，管道進入第二階段，除非發生管道承載過度或其他外力影響，管道一般保持良好的供水狀態。第三階段是老化階段，該階段管道發生破損的概率迅速升高。 小口徑管道壁厚較薄, 如 DN300 的球墨鑄鐵管壁厚7.2mm,而 DN1200 球墨鑄鐵管壁厚 15.3mm。可見,大管徑的管壁通常要比小管徑厚得多。小管徑供水管道在土壤中易發生腐蝕而使管壁變得更薄,在荷載的作用下形成局部薄弱環節,成為管網爆漏事故的高發點。通常來說，管徑越小，管道破損的概率越大，大管徑管道則不易發生問題。但是從風險管理的角度看，一旦大管徑管道發生漏損等問題，會給供水安全帶來更多的安全隱患，造成更嚴重的經濟損失。 供水壓力對管網健康的影響主要體現在水壓過大或水壓波動上。眾所周知，管網的流量與壓力成反比，用水高峰期時，水量增大水壓減小；用水低峰時則相反，如果管網壓力不能保持相對穩定，高、低峰水壓波動會引起管網爆損事故發生,尤其是相對老化的管網發生事故頻率更高。 針對老舊城區供水管網安全狀態的影響因素，將其作為評價指標對管道的安全風險進行評價，從而對供水管網改造的優先等級提出合理化的建議，縮短前期改造調研時間，提高經濟效益。國內外對評價指標權重已經做了一定的研究工作，求取方法大致分為兩類，一類是統計法，如層次分析法，人工神經網絡法 ；另一類是專家法，AWWA每年都會對全國的供水管道情況進行評價，利用專家的知識和經驗來確定評價指標權重。表 1~表 3 引用為前人管道評價指標權重的研究成果。
表 3 YAN 使用的管道指標權重
從上述研究成果來看，管徑、管材、管齡這 3個指標在任何評價體系中都占有相當大的比重。本文采用綜合前人研究成果與專家意見的形式，針對該市的供水管網實際情況確定指標權重，因為同一地區的供水管段所處的土壤類型、鋪設環境的差異較小，重點研究管材、管徑、管齡、壓力 4 個指標。 華南地區F市的幅員面積為5139k㎡，其中市區幅員面積為424.27k㎡。該市供水管網始建于上世紀50年度初年，1990年以前供水管線主要為灰口鑄鐵管，1990 年以后主要為球墨鑄鐵管, 現有2座水廠，供水管線總長約為 165.139km，有4個供水區域，供水面積為 92.3k㎡，服務人口為 48 萬人。F市供水管網基本信息如表 4 和表 5 所示。
0~8 年為管道運行的第一階段——熱身階段。在此階段，管道破損概率迅速下降至一個較低的位置。8~15 年管道運行狀態穩定后，進入第二階段管道一般保持良好的供水狀態。15年以后為第三階段——老化階段，該階段管道發生破損的概率迅速升高。 管材的種類有 3 種，根據耐腐蝕等相關性能的比較對不同管材進行分級（見表 6）。
由于城市管網錯綜復雜應用的管徑也總類繁多，根據管徑的大小與事故維修發生概率對管徑進行分級（見表 7）。
表 7 根據管徑的大小與事故維修概率對管徑進行分級 管道會隨著時間的增加逐漸老化，相對老化的管道會比新管道發生事故的概率高很多，因此,對管道的管齡進行分級（見表 8）。
根據對壓力值的分析，隨著壓力值的增加，管網的漏失和爆管概率會增加，F市城市較小，且供水方式主要為重力流，壓力波動比較小，所以對管道壓力值進行分級（見表 9）。
表 9 根據管道壓力值對管道進行分級
將評價結果分為 4 個等級，如表 10 所示。
表 10 評價結果分級
該研究方法為老舊城區供水管網改造優先等級提供了科學的評價手段，并具有一定的普適性，可以應用于其他類型的老舊城區供水管網改造。但同時也需要根據實際情況進行相應的調整，以適應不同地區的特點。指標體系：研究方法中提出的指標體系（管材、管徑、管齡、壓力）具有較強的通用性，可以反映老舊城區供水管網的主要影響因素。評價方法：研究方法中采用的綜合評價方法，可以有效地評估管網風險等級，并確定改造優先等級。
- 考慮地區差異：不同地區的土壤類型、氣候條件、用水需求等存在差異，需要根據實際情況增加或調整指標，例如：地質條件、氣候條件、用水量、水質要求等。
- 考慮管網特點：不同類型的管網可能存在不同的風險因素，例如：重力流管網和壓力流管網的風險因素存在差異，需要根據管網特點進行調整。
- 考慮地區重要性：不同地區的供水安全重要性不同，例如：重要城市、重要工業區的供水安全要求更高，需要根據地區重要性調整指標權重。
- 考慮經濟因素：不同地區的經濟發展水平不同，需要根據經濟因素調整指標權重，例如：經濟發達地區的改造資金更加充足，可以優先考慮安全性和可持續性指標。
- 完善管網數據：需要收集更加詳細的管網數據，例如：管道材質、管徑、管齡、壓力、埋深、地質條件、周邊環境等，以保證評價結果的準確性。
- 收集專家意見：邀請更多相關領域的專家參與評價，以保證專家意見的全面性和可靠性。
以華南地區F市老舊城區供水管網中的管段風險等級評價為例，提出了一種科學合理的評價手段，通過對供水管段的重要指標進行賦值評價，略去影響較低的因素，綜合各個指標的評價結果，對管段的風險等級進行直觀的判斷，為相關部門采用合理的順序和方案來進行供水管段的改造優先等級提供了依據，為保障供水安全提供了理論支持。
