02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城市总体规划的重要内容规划内容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。规划任务1）确定给水排水系统的服务范围与保护措施；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。给水排水工程规划以规划文书和说明书的形式进行表达。阐述规划编制的依据和原则，确定近远期的用水与排水量的计算依据和方法，以及对规划内容的分项说明。步骤：城市总体规划-详细规划。规划原则1）贯彻执行国家和地方的相关政策和法规；2）城镇及工业企业规划时应兼顾给水排水工程；水源缺乏不宜盲目扩大城市,设置用水量大的工厂;水厂附近或地形低处的建筑层次可规划的高些;同一性质的工业企业适当集中.3）给水排水工程规划要服从城镇发展规划；4）合理确定远近期规划和建设范围；近期一个水源一条输水管及树枝状配水管网;土建工程可按远期规模一次建成，内部设备按近期所需进行安装；近期直排，远期截流，或近期只建污水系统。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。规划工作程序1）明确规划任务，确定规划编制依据。2）调查收集必需的基础资料，进行现场勘察。3）合理确定城市用水定额，估算用水量和排水量。4）制定给水排水工程规划方案。5）根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施。6）编制工程规划文件，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数学分析法：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。方案比较法：通过多方案比较，从有限个方案中寻求经济效果最佳者。对于给水或排水工程整体系统，常有方案比较法；对于用数学模型可以完整表达的给水或排水管网系统，常用数学分析法。工程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来表达，即年平均费用值最低的工程方案为最佳方案。静态年计算费用法W——年计算费用，元/a；C——工程项目投资额，元；T——投资偿还期，a；Y——年运行费用，元/a。YCTW1动态年计算费用法是指针对不同时间的经济因素变化，对项目在一定时期内发生的投资、运行成本等费用折算成当前的现值作为经济比较的指标。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：动态年计算费用法（1）当资金的现值为P，利率为i%，则n年后的资金终值F为（2）当已知资金的终值为F，则现值P为a-——折现系数PiFn%)1(niFFP%)1(（3）当资金现值p，利率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方法如下：第一年：第二年：第n年：%)1(1iAAnniAA%)1(22%)1(iAA为保证资金现值P得到回收，则有PiiiPAnn%)1%(1%)1(YCiiiYCWnn%)1%(1%)1(AiiiiAiAiAAAAPnnnn%)1%(1%)1()%)1(...%)1(%)1(()...(221例2.1某给水工程项目建设投资为5800万元，年运行费用为245万元/年，求：1）投资偿还期为20年的静态年计算费用值；2）利率为5.5%，还款期为20年的动态年计算费用值。解1）静态年计算费用值为：2)动态年计算费用值：/a535245205800万元W/a34.73024558001)055.01()055.01(055.02020万元W2.3城市用水量预测计算城市用水量由两部分组成:第一部分：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、公共设施用水以及其他用水量总和。第二部分：城市给水工程统一供水之外的所有用水量的总和。包括工业和公共设施自备水源供给的用水、农业灌溉用水、农村居民用水等。用水量及其变化用水量的表示：综合生活用水（居民生活用水、公共设施用水）工业企业生产用水和生活用水市政用水消防用水未预见用水量及管网漏失水量用水量时刻变化，只能按一定时间范围内的平均值计算：平均日用水量最高日用水量（最高日平均时用水量）最高时用水量用水量变化系数（1）日变化系数Kd＝最高日用水量Qd/年均日用水量Qd与当地的地理位置、气候、生活习惯和室内给排水设施有关，反映一年中各天用水量的不均匀情况，Kd1.1～1.5。特大城市大城市中等城市小城市1.1～1.31.2～1.41.3～1.51.4～1.8。用水量变化系数（2）时变化系数Kh=最大日最大时用水量Qh/最大日平均时用水量Qh反映一天当中各小时用水量的不均匀情况，与给水管网大小有关，管网小则Kh大、用水不均匀；管网大则Kh小、用水较均匀。Kh通常在1.3～3.0，用水量变化曲线表示用水量在一天24小时的变化情况。为了使给水系统能合理的适应城市用水量的变化，应按照用水量变化曲线来确定二级泵站、输水管、管网、蓄水设施。城市用水量预测计算（1）分类估算法综合生活用水工业企业用水消防用水市政用水未预见及管网漏失用水量居民生活用水工业用水非工业用水大生活用水工业用水（2）单位面积法区域城市规模特大城市大城市中等城市小城市一区1.0～1.60.8～1.40.6～1.00.4～0.8二区0.8～1.20.6～1.00.4～0.70.3～0.6三区0.6～1.00.5～0.80.3～0.600.25～0.5城市单位建设用地综合用水量指标单位：万m3/km2.d区域城市规模特大城市大城市中等城市小城市一区0.8～1.20.7～1.10.6～1.00.4～0.8二区0.6～1.00.5～0.80.35～0.70.3～0.6三区0.5～0.80.4～0.70.3～0.600.25～0.5城市人均综合用水量指标单位：万m3/万人.d（3）人均综合指标法(4)年递增速率法Q0——起始年份平均日用水量，m3/d；Qa——起始年份后第t年的平均日用水量，m3/d；δ——用水量年平均增长率，%；t——年数，a。taQQ)1(0tQQQa.0(5)线型回归法△Q——日平均用水量的年平均增量，m3/d；其他符号同上.(6)生长曲线法城市用水量初始阶段发展很快，而后趋于缓慢增长到稳定甚至适度减少阶段。a,b－待定参数；Q－预测用水量，m3/d；L－预测用水量的上限值，m3/d。btaeLQ1生长曲线模型图2.4给水管网系统规划布置给水管网布置原则包括输水管渠和配水管网两大部分。（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置，进行多方案技术经济比较；（2）分清主次，现搞好输水管渠和主干管布置，然后布置一般管线和设施；（3）尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用；（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系；（5）保证供水具有安全性；（6）尽量减小拆迁，少占农田；（7）管渠的施工、运行和维护方便；（8）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。给水管网布置基本形式根据管网的布置形式，可分为树状管网和环状管网。给水管网布置基本形式树状管网：管径随所供用户的减少而降低，构造简单，投资低，但安全性差，一般用于建设初期。环状管网：闭合的环，增加了管线的总长度，提高了管线的安全性，投资明显高于树状管网，但大大降低水锤，增加了供水的可靠性。一般在城镇建设的初期采用树状管网，随着城镇的发展逐渐连成环状管网。在城市的中心布置成环状管网，郊区布置成树状管网。输水管渠定线定义：从水源到水厂或水厂到相距较远管网的管、渠叫做输水管渠。特点：距离长，与河流、高地、交通路线等的交叉较多。中途一般没有流量的流入与流出。形式：常用的有压力输水管渠和无压输水管渠两种形式。输水管渠定线原则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；选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便于施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；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；尽可能重力输水;路线的选择应考虑近远期结合和分期实施的可能。输水管渠流量要求输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。水厂：Qn=aQd/Ta:水厂自用水系数管网：Q=KhQd/TKh:时变化系数输水管渠条数输水干管一般不宜少于两条，并且每隔一定距离设连接管连通。当有安全贮水池或其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管。输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生保障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定。当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。输水方式水源低于给水区，设泵站；高于给水区，重力输水。优先考虑重力输水，分明渠和暗渠。重力管与压力管相结合。输水方式无压输水通常以重力为输水动力，运行费用较低，但管渠的布置受到地形的限制，管渠的断面尺寸以及水流速度会受到水位落差的影响，明渠输水过程中原水可能受到污染。压力输水通常以水泵为动力，运行费用较高，但管道的布置相对来说比较自由，输水过程中原水不会受到污染。布置的一般要求输水管之间设立连通管输水管最小坡度大于1：5D,坡度小于1：1000，每隔0.5km～1.0km设排气阀重力输水管（渠）应设置检查井和通气孔，DN700以上，小于200m一个；管径700-1400mm，400m一个。重力输水管（渠），地面坡度较陡时，应在适当位置设置跌水井。压力输水管线，必要时设置消除水锤的措施。压力输水管道上隆起点以及倒虹管的上、下游侧，一般设排气阀。低凹处设置泄水管及泄水阀。给水管网定线管网定线是指在供水区域内确定给水干管以及干管之间的连接管的平面位置和走向，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。影响因素：城市平面布置，供水区域的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁的位置等。给水管网定线原则干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管应从用水量较大的街区通过。干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过。管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应符合有关规定。给水管网定线要求管网可采用树状网和若干环组成的环状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区。干管的间距采用500～800m。连接管的间距可根据街区的大小考虑在800～1000m左右。分配管直径至少为100mm，大城市采用150～200mm。城镇生活饮用水的管网，严禁与非生活饮用水的管网连接，也严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统直接相连。2.5排水管网系统规划布置布置原则：（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置，进行多方案技术经济比较；（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，从干管到支管的顺序布置；（3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短和埋深最小；（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系；（5）规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便；（6）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。排水管网布置形式——正交式排水干管与等高线垂直相交，主干管与等高线平行铺设。适应于地形平坦略向一边倾斜的地区。51.050.01234567891.支管2.干管3.主干管4.