2第二章 给水排水管网工程规划

第二章给水排水管网工程规划§2.1给水排水工程规划原则和工作程序§2.2给排水工程技术经济分析方法§2.3城市用水量预测计算§2.4给水管网系统规划布置§2.5排水管网系统规划布置§2.1给水排水工程规划原则和工作程序给水排水系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分，是对水源、供水系统、排水系统的综合优化功能和工程布局进行的专项规划，是城市专业功能规划的重要内容。给水排水工程规划必须与城市的总体规划相协调，规划内容和深度应与城市规划的步骤相一致，充分体现城市规划建设的合理性、科学性和可实施性。给水排水工程规划包括给水水源规划、给水处理厂规划、给水管网规划、排水管网规划、排水处理厂规划和废水排放与利用规划等内容。规划工作的任务1）确定给水排水系统的服务范围与建设规模2）确定水资源综合利用与保护措施3）确定系统的组成与体系结构4）确定给水排水主要构筑物的位置5）确定给水排水处理的工艺流程与水质保证措施6）给水排水管网规划和干管布置与定线7）确定废水的处置方案及其环境影响评价8）给水排水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析一、给排水工程规划原则1.贯彻执行国家和地方的有关政策和法规2.城市及工业企业规划时应兼顾给排水工程3.给排水工程规划要服从城镇发展规划4.合理确定近期规划与建设范围5.要合理利用水资源和保护环境6.规划方案应尽可能经济和高效二、给水排水工程规划工作程序1.明确规划任务，确定规划编制依据；性质、目的、任务与内容；方针政策性文件和城市总体规划文件及图纸；正式委托书、合同。2.调查收集必需的基础资料，进行现场勘察；3.在掌握资料与了解现状和规划要求的基础上，合理确定城市用水定额，估算用水量与排水量；4.制定给水排水工程规划不同方案，并经技术经济比较分析后确定出最佳方案；5.根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施，控制和引导给水排工程有序建设，节省资金，有利于城镇和工业区的持续发展，增强规划工程的可实施性，提高项目投资效益。6.编制给水排水工程规划文件，绘制工程规划图纸，完成规划成果文本。§2.2给水排水工程技术经济分析方法技术经济分析的主要方法有数学分析法和方案比较法。数学分析是将工程方案构成工程费用最小化数学模型，将工程费用作为目标函数，将工程技术要求作为约束条件，通过数学最优化求解计算，使目标函数达到最优解。通过多方案的比较，从有限个方案中寻求经济效果最佳者，称为方案比较法，或对比分析法。工程规划方案的技术经济分析是在技术上满足工程建设目标的条件下，计算方案的经济费用。通常采用工程项目的年计算费用值表达，即年平均费用值最低的工程方案为最佳方案。一、静态年计算费用法工程项目费用一般由建设投资费用和运行费用之和构成。静态年计算费：W=C/T+Y其中：W——年计算费用，元/a；C——工程项目投资额，元；T——投资偿还期，a，一般由项目的性质和投资来源情况确定；Y——年运行费，元/a。二、动态年计算费用法动态年计算费用是针对不同时间的经济因素的变化，对项目在一定时间内发生的投资、运行成本等费用折算成当前的现值作为经济比较的指标，称为折现计算。投资资金的时间价值计算通常采用复利法，常用的计算公式如下：1．当资金的现值为P，利率为i%，则n年后的资金终值F为：F=(1+i%)nP2.因此，当已知资金的终值为F，则现值P为：式中α——折现系数。将资金的终值折算为现值称为贴现，其相应的利率称为贴现率niFFP%)1(3．当资金现值为P，利率为i%，设在n年内各年平均分摊资金现金A，则各年分摊资金现值的计算如下：第一年：第二年:第n年：%)1(1iAA22%)1(iAAnniAA%)1(二、动态年计算费用法二、动态年计算费用法为保证资金现值P得到回收，则有：θ—资金回收系数，表示资金现金在n年内每年均摊的份额。工程项目的年计算费用为年平均分摊资金额与项目年运行费用之和。AiiiiAiAiAAAAPnnnn%)1%(1%)1(]%)1(%)1(%)1([)(221PiiiPAnn1%)1(%)1%(YCiiiYCWTT1%)1(%)1%(§2.3城市用水量预测计算城市用水量应由下列两部分组成:1.规划期内由城市给水工程统一供给的居民生活用水、工业用水、公共设施用水及其他用水水量的总和。这部分水量应根据城市的地理位置、水资源状况、城市性质和规模、产业结构、国民经济发展和居民生活水平、工业回用水率等因素确定。2.城市给水工程统一供给以外的所有用水量的总和。其中包括：工业和公共设施自备水源供给的用水、河湖环境用水和航道用水、农业灌溉和养殖及畜牧业用水、农村居民和乡镇企业用水等。一、用水量及其变化1.用水量的表示由城市工程统一供应的城市用水量包括：1）综合生活用水量，包括居民生活用水量和公共设施用水；2）工业企业生产用水量和工作人员生活用水量；3）消防用水量；4）市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量；5）未预见用水量及给水管网漏失水量。由于用水量的随机性，用水量是时刻变化的，用水量只能按一定时间范围内的平均值进行计算，通常用以下方式表示：1）平均日用水量即规划年限内，用水量最多的一年的总用水量除以用水天数。该值一般作为水资源规划和确定城市污水量的依据。2）最高日用水量即用水量最多的一年内，用水量最多一天的总用水量。该值一般作为给水取水与水处理工程规划和设计的依据。3）最高日平均时用水量：即最高日用水量除以24小时，得到的最高日平均每小时的用水量。4）最高时用水量：即用水量最多的一年内，用水量最高日的24小时中，用水量最大的一小时的总用水量。该值一般作为给水管网工程规划与设计的依据。一、用水量及其变化2.用水量变化的表示用水量的变化可以用变化系数和变化曲线表示。1）用水量变化系数在一年中，每天用水量的变化系数可以用日变化系数表示，即最高日用水量与平均日用水量的比值，称为日变化系数，记作，即：在一日内，每小时用水量的变化可以用时变化系数表示，最高时用水量与平均时用水量的比值，称为时变化系数，记作，hKdKyddQQK365一、用水量及其变化dhhQQK242）用水量变化曲线用水量变化系数只能表示一段时间内最高用水量与平均用水量的比值，要表示更详细的用水量变化情况，就要用到用水量变化曲线。用水量变化曲线主要用于表示用水量在一天中24小时的变化情况。绘制24小时用水量变化曲线，用横坐标表示时间，纵坐标为每小时用水量占全日用水量百分数。这种相对表示法便于相近城镇或系统相互参考。用水量变化规律一般是根据用水量历史数据统计求得，在无历史数据时，可以参考附近城市的实际资料确定。一、用水量及其变化图用水量变化曲线时间（h）占最高日用水量的百分数（%）二、城市用水量预测计算1.分类估算法（主要用于设计计算，规划阶段不宜采用）2.单位面积法3.人均综合指标法4.年递增率法5.线性回归法6.生长曲线法3.人均综合指标法根据已有的历史数据，城市总用水量与城市人口具有密切的关系，城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）推荐了我国城市每万人最高日综合用水量，可以折算成人均综合用水量。4.年递增率法城市发展进程中，供水量一般呈现逐年递增的趋势，在过去的若干年内，每年用水量可能保持相近的递增比率，可以如下公式表达——起始年份平均日用水量，——用水量年平均增长率，%；——起始年份后第年的平均日用水量t——年数，ataQQ)1(0dm/30QaQdm/3dm/35.线性回归法城市日平均用水量也可用一元线性回归模型进行预测计算，公式可写为—日平均用水量的年平均增量，，根据历史数据回归计算求得。Qadm/)/(3tQQQa0dm/36.生长曲线法生长曲线可用下式表达：a，b——待定参数；——预测用水量，；L——预测用水量的上限值，。btaeLQ1dm/3Qdm/3dm/3三、城市用水量变化系数前述城市用水量计算一般按最高日用水量计算，在给水排水工程规划时，需要进行城市水资源供需平衡分析，城市给水工程统一供水部分所要求的水资源供水量为城市最高日用水量除以日变化系数再乘以供水天数。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）给出了各类城市的日变化系数。应结合给水工程的规模、地理位置、气候、生活习惯、室内给水设施和工业生产情况等取值，有本市或相似城市历史资料时，可以进行一些统计分析，则能更准确拟定日变化系数。城市用水量日变化系数特大城市大城市中等城市小城镇3.1~1.14.1~2.15.1~3.18.1~4.1§2.4给水管网系统规划布置一、给水管网布置原则与形式1.给水管网布置原则（经济、合理、安全）1)按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较；2)主次明确，先搞好输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施；3)尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用；4)协调好与其它管道、电缆和道路等工程的关系；5)保证供水具有安全可靠性；6)尽量减少拆迁，少占农田；7)管渠的施工、运行和维护方便；8)远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性；2.给水管网布置基本形式给水管网布置基本形式——树状网和环状网。树状网一般适用于小城市和小型工矿企业，这类管网从水厂泵站或水塔到用户管线布置成树枝状。优点：造价低。缺点：1）树状网的供水可靠性比较差，因为管网中任意段管线损坏时，在该管段以后的所有管线就会断水；2）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。环状网的优点：1）可靠性好；2）减轻水锤作用的危害，减少对管线的损害；缺点：造价高。一、给水管网布置原则与形式二、输水管渠定线输水管渠：从水源到水厂或水厂到距离较远的给水管网的管道或渠道。输水管渠特点：距离长，与河流、高地、交通路线等的交叉较多。输水管渠定线的基本原则：1）必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证供水安全；2）应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有的道路定线，以便施工和检修；3）减少与铁路、公路和河流的交叉；4）管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。选择以何种方式通过障碍物。为保证安全供水，可以用一条输水管渠而在用水区附近建造水池进行流量调节，或者采用两条输水管渠。输水管渠条数主要根据输水量、事故时需保证的用水量、输水管渠长度、当地有无其它水源和用水量增长情况而定。输水管渠的输水方式分为两类：1）压力式——水源低于给水区，需采用泵站加压输水；2）重力式——水源位置高于给水区，有可能采用重力管渠输水。二、输水管渠定线三、给水管网定线给水管网定线是指地形平面图上确定管线的走向和位置。定线一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。干管：管径大，用以输水到各地区；分配管：管径较小，用以从干管取水供给用户和消火栓；（消防流量确定其最小管径）城市给水管网定线取决于城市平面布置，供水区的地形，水源和调节构筑物位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置。具体原则如下：1）干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致；2）干管应从用水量较大的街区通过；（干管之间采用连接管连接，干管的间距500-800m，连接管的间距800-1000m）3）干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级公路或重要道路下通过。4）管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要求。三、给水管网定线1-水厂2-干管3-分配管4-高地水库图2.2城市管网布置示意图城市管网就是将若干树状网