随着我国基础设施建设的持续推进,北方城镇地区的集中供热得到了极大的发展,已经成为保障人民生活和工业生产的生命线工程之一。确保供热系统运行的可靠性已成为一个较为迫切的社会问题。环状管网以其高连通可靠度的拓扑结构优势被广泛应用。然而目前环状管网的参数仍由传统水力计算方法设计得到,管道容量呈现出枝状管线特点,管道直径从热源到设计工况水力汇流点逐渐减小。在故障时管道流量重新分配,某些小容量管道出现水力瓶颈,无法充分发挥环状管网结构可靠性较高的优势,反而成为供热系统中的薄弱环节。以提高环状供热管网的可靠性,确保故障工况下的供热质量为目的,如何实现输送能力备用设计是我们需要迫切解决的问题。本文以管网中的管道故障作为分析基础,在供回水温度不变的假设下,以实现故障工况下的限额供热要求为目的,建立完全可控单热源单环供热管网的输送能力备用设计方法,该设计方法包含管道容量（即管径分布）和循环动力（即扬程参数）备用设计两部分内容。首先,建立理想单热源单环供热管网结构模型,通过分别改变管网模型中的各功能性参数（用户设计流量不均匀系数、管段长度不均匀系数）、可靠性参数（限额流量系数、故障特征数）、管网特征数（环形干线上节点数的一半）,探索初始设计单热源单环供热管网中的输送能力备用设计规律。另外,为了解决初始设计管道容量和循环动力组合难以满足最不利故障工况的输送能力要求的问题,本文引入循环动力备用修正系数和管道容量备用修正系数,通过研究两个备用修正系数之间的关系,探索单热源单环供热管网输送能力备用的组合配比确定方法。最后以黑龙江省某县城的某供热管网为实际案例,验证本文所提的管道容量备用和循环动力备用计算公式的有效性。研究表明,对于本文所提出的三种管道容量设计方法,即基于设计工况管段流量、基于多工况管段最大流量和基于多工况管段流量期望的管道容量设计方法。其中,基于多工况管道流量期望的管道容量备用设计方法通过少量的管道备用即可大幅度降低故障工况下的主干线流动阻力,具有更高的可靠性备用优势。在案例管网计算中,管网特征数小于33时,基于多工况管段最大流量的管道容量备用设计方法对故障特征数较低的供热管网更适用。经过对管道容量备用量的影响因素研究发现,热源近端用户设计流量越大,热源远端长度越大,对管网进行管道容量备用设计时的备用量要求越小;管道容量备用量与限额流量系数呈正相关关系,管网中的故障特征数越大,所设计出的管径分布越均匀。另外,通过对循环动力备用性能的研究表明,热源远端管道长度越小,最不利故障工况下的系统流量系数提升效果越明显。对于已进行了管道容量备用设计的管网而言,当管网特征数小于7时,近热源端的用户设计流量越小,采用循环动力备用和管道容量备用提升故障工况下的输送能力效果越明显;相反,当管网特征数大于7时,应通过增大近热源端的用户设计流量,以放大备用对故障工况输送能力的提升效果。