第2章给水排水管网工程规划

第2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：城市布局、用地规划、功能分区、资源配置、能源配置；☆城市总体规划专业功能：资源、交通、给水、排水、环境、能源、通讯等－保障总体规划实施；☆给水工程专项规划和排水工程专项规划内容：用水量预测、水源规划和保护、给水处理厂、给水管网、排水管网、污水处理厂和污水排放与利用、投资匡算等；☆供水工程规划设计规范；☆排水工程规划设计规范。给水排水专项规划内容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；规划期限：近期5~10年，远期10~20年。（1）国家和地方的相关法律政策和法规†城市规划法；水法；†环境保护法；海洋环境保护法；†水污染防治法；†城市供水条例；城市排水条例；†饮用水水源保护区污染防治管理规定；†城市地下水开发利用保护管理规定；†生活饮用水水源水质标准；†生活饮用水卫生标准；†防洪标准；†工程设计规范、设计标准。2.1.1给水排水工程规划原则（2）城镇及工业企业规划应兼顾给水排水工程†城镇及工业企业规划时应考虑水源条件，在水源缺乏的地区，不宜盲目扩大城市规模，也不宜设置用水量大的工厂。用水量大的工业企业一般应设在水源较为充沛的地方。†对于采用统一给水系统的城镇，一般在给水厂站附近或地形较低处的建筑层次可以规划得较高些，在远离水厂或地形高处的建筑层次则宜低些。对于工业企业生产用水量占供水量比例较大的城镇应把同一性质的工业企业适当集中，或者把能复用水的工业企业规划在一起，以便就近统一供应同一水质的水和近距离输送复用，或便于将相近性质的废水集中处理。（3）给水排水工程规划要服从城镇发展规划†城镇及工业区总体规划中的设计规模、设计年限、功能分区布局、城镇人口的发展、居住区的建筑层数和标准以及相应的水量、水质、水压资料等，是给水排水系统规划的主要依据。†当地农业灌溉、航运、水利和防洪等设施和规划等是水源和排水出路选择的重要影响因素；城市和工业企业的道路规划、地下设施规划、竖向规划、人防工程规划、防洪工程规划等单项工程规划对给水排水工程的规划设计都有影响，要从全局出发，合理安排，构成城市建设的有机整体。（4）合理确定远近期规划与建设范围基本原则：远期规划，近期设计，分期建设。例如，近期给水先建一个水源，一条输水管以及树枝状配水管网，远期再逐步发展成多水源、多输水管和环状配水管网；地表水取水构筑物及取水泵房等土建如采用分期施工并不经济，故土建可按远期规模一次建成，但其内部设备则应按近期所需进行安装，投入使用后再分期安装或扩大；在环境容量许可的前提下，排水管网近期可以就近排入水体，远期可采用截流式合流排水体制并输送到排水处理厂处理，或近期先建污水与雨水合流排水管网，远期另建污水管网和污水处理厂，实现分流排水体制；排水主干管（渠）一般应按远期设计和建设更经济；给水和排水的调节水池并不会随远期供水或排水量同步增大，因为远期水量变化往往较小，如经计算远期水池调节容积增加不多，则可按远期设计和建设。（5）合理利用水资源和保护环境-认真勘察研究当地水资源状况（地表水源和地下水源）；-合理开发利用水资源：综合协调不同行业和用户用水需求；-系统的安全和经济性评价：供水水质，水文地质，取水工程，水处理设施，管网。（6）规划方案应尽可能经济和高效†保证技术合理和工程可行性，提高给水排水工程投资效益，降低工程项目运行成本。通过多方案比较分析，选择尽可能经济的工程规划方案。†体系结构经济性影响因素：分区供水，分质供水，分质排水；供水压力确定；排水管网提升措施等。（1）明确任务，确定依据：规划项目性质，规划设计目的、任务与内容；有关方针政策文件，城市总体规划；主管部门委托书，签订项目合同。（2）调查收集基础资料：图文资料，现状实况。现场勘察：在充分掌握资料基础上，进一步调查研究和现场踏勘，全面掌握水环境、水资源、地形、地质等数据资料，为厂站选址、管网布局、等规划方案奠定基础。（3）流量计算：合理确定城市用水定额，估算用水量与排水量，确保数据的科学性。（4）制定规划方案：系统体系结构、水源与取水点选择、厂址选择、处理工艺、管网布置等。通过技术经济比较与分析，确定昀佳方案。（5）规划实施方案：根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施，节省资金，提高项目投资效益。（6）编制规划文件：完成规划成果文本，绘制工程规划图纸。2.1.2给水排水工程规划工作程序2.2城市用水量预测计算（1）分类估算法对用水进行分类（见第1.2.1节），确定用水量标准，计算各类用水量，累计计算总用水量。（该方法比较详细，主要用于设计计算，详见第6章论述）。（2）单位面积法【昀高日用水量指标（104m3/km2·d）】（3）人均综合指标法－昀高日用水量指标（m3/Cap·d），称“人均综合用水量”。注：1、特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上，不满100万的城市；中等城市指市区和近郊区非农业人口20万及以上，不满50万的城市；小城市指市区和近郊区非农业人口不满20万的城市。2、一区：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆；二区：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东地区；三区：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。经济开发区和特区城市，根据用水实际情况，用水定额可酌情增加。†实践证明，单位面积法和人均综合指标法计算的用水量指标偏高，应予以修正。这里仅作为规划设计用水量计算方法介绍。在实际规划设计工作中，应通过科学研究，用节约用水和水资源可持续开发利用思想指导工程规划工作。（4）年递增率法（5）线性回归法式中Q0―起始年份平均日用水量，m3/d；Qa－起始年份后第n年的平均日用水量，m3/d；δ―用水量年平均增长率，％；t―年数，a。上式是一种指数曲线型的外推模型，用来预测计算未来年份的规划预测总用水量。taQQ)1(0δ+=tQQQa⋅Δ+=0式中―日平均用水量的年平均增量(m3/d)/a，根据历史数据回归计算。QΔ（6）生长曲线法btaeLQ−+=1式中―待定参数；―预测用水量，m3/d；L―预测用水量的上限值，m3/d。ba,Q2.3给水管网系统规划布置2.3.1给水管网布置原则与形式（1）给水管网布置原则1）城市总体规划，当地实际情况，多方案技术经济比较；2）主次明确，先布置输水管渠与主干管布置，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）协调与其它管道、电缆和道路等工程的关系；5）保证供水安全可靠性；6）减少拆迁，少占农田；7）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。（2）给水管网布置基本形式－树状网和环状网树状网（Branchednetworks）：优点：管道长度小，节约投资；缺点：供水可靠性、水质安全性较差。环状网（Loopednetworks）：优点：供水安全可靠性高；缺点：造价明显地比树状网高。图2.1树状网图2.2环状网2.3.2输水管渠定线定义：从水源到水厂或水厂到相距较远给水管网的管道或渠道叫做输水管渠。有从几十公里甚至几百公里外取水的远距离输水管渠，定线就比较复杂。特点：距离长，河流、高地、交通路线等交叉较多；缺乏现场数据资料；造价昂贵。定线基本原则：与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，按昀短的距离输水；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；应选择昀佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；避免穿越滑坡、岩层、沼泽、地下水位高和河水淹没与冲刷地区；降低造价和便于管理。图2.3重力管和压力管相结合输水1、3一泵站；2、4一高位水池2.3.2输水管渠定线（续）安全保障：为保证安全，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，或者采用两条及以上的输水管渠。供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条。输水方式：（1）泵站加压输水：水源低于给水区（如取用江河水），需要采用泵站加压输水，有时需在输水途中再设置加压泵站；（2）重力管渠输水：水源位置高于给水区，例如取用蓄水库水时，有可能采用重力管渠输水。连接管：为避免输水管渠局部损坏时，输水量降低过多，应在平行的2条或3条输水管渠之间设置连接管，并装置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。进排气阀和泄水阀：输水管的昀小坡度应大于1:5D，D为管径，以mm计。输水管线坡度小于1:1000时，应每隔0.5~1km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每公里设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。埋设深度：管线埋深应按当地条件决定，在严寒地区敷设的管线应注意防止冰冻。图2.4输水管平面和纵断面图表达2.3.3给水管网定线†给水管网定线－－在地形平面图上确定管线的走向和位置。†干管－－管径较大，用以输水到各用水地区，间距，可根据街区情况，采用500~800m；†连接管－－在干管和干管之间连接，形成环状网，连接管的间距可根据街区的大小考虑在800~1000m左右；†分配管－－从干管取水供给用户和消火栓，由城市消防流量决定，昀小管径DN100-200。†管网设计－－树状网和环状网相结合的形式，管线均匀地分布于整个给水区域。图2.5供水管网布置示意图1一水厂；2一干管；3一分配管；4一高地水库2.4排水管网系统规划布置（1）排水管网布置原则1）按照城市总体规划，进行多方案技术经济比较；2）确定排水区域和排水体制，布置排水管网，从干管到支管顺序进行布置；3）利用地形，采用重力流排水，使管线昀短、埋深昀小；4）协调与其它管道、电缆和道路等的关系，企业内部管网合理衔接；5）施工、运行和维护方便；6）远近期规划相结合，考虑发展，分期实施。（2）排水管网布置形式排水管网一般布置成树状网；根据地形不同，可采用两种基本布置形式：―平行式―正交式正交式平行式平行式图2.6排水管网布置基本形式1-支管；2-干管；3-主干管；4-溢流口；5-出口渠渠头；6-泵站；7-污水厂；8-污水灌概管；9-河流平行式：干管与等高线平行，主干管与等高线垂直，适应于大坡度地形，可减小埋深，减少跌水井，改善水力条件。正交式：干管与等高线垂直，主干管与等高线平行，适应于地形平坦略有倾斜的地形。排水管网规划布置的不同形式图2.7排水管网布置方案1-城市边界2-排水流域分界线3-支管4-干管、主干管5-出水口6-泵站7-处理厂、灌溉田8-河流（3）排水管网的连接方式†排水管网一般依靠重力排水，管道连接方式是保证管网中水流畅通和运行安全的重要因素。†排水管网中的管道交汇、直线管道中的管径变化、方向改变以及管道高程变化，均需要设置合理的连接方式。主要采用连接井方式（检查井和跌水井等），亦称为窨井。†检查井的主要功能是在管道交汇、直线管道中的管径变化、方向的改变处设置，保证衔接通畅，方便清通和维护。如图2.8（a）所示。†跌水井的主要功能是管道高程变化的连接和较大水流落差的消能，防止管道被强力冲刷而损坏，如图2.8（b）和图2.8（c）所示。图2.8（a）管道交汇检查井构造示例不同功能的排水管道检查井的昀大间距表2.4图2.8（b）竖管式跌水井构造示例图2.8（c）阶梯式跌水井构造示例2.4.2污水管网布置污水管道规划设计：在城市总平面图上进行管道平面布置，也称污水管网定线。主要内容：确定排水区界，划分排水流域；选择污水厂和出水口的位置；拟定污水干管及主干管的路线；设置提升泵站位置；投资匡算。工作程序：一般先确定主干管、再定干管、昀后定支