第2章-給水排水管網(wǎng)工程規(guī)劃

第2章-給水排水管網(wǎng)工程規(guī)劃2.1給水排水工程規(guī)劃原則和工作程序☆城市總體規(guī)劃☆城市總體規(guī)劃專業(yè)功能：資源、交通、給水、排水、環(huán)境、能源、通訊等－保障總體規(guī)劃實施；☆給水工程專項規(guī)劃和排水工程專項規(guī)劃內(nèi)容：用水量預測、水源規(guī)劃和保護、給水處理廠、給水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、污水處理廠和污水排放與利用、投資匡算等；☆供水工程規(guī)劃設(shè)計規(guī)范；☆排水工程規(guī)劃設(shè)計規(guī)范。上海市總體規(guī)劃給水系統(tǒng)圖上海市污水系統(tǒng)規(guī)劃圖上海市雨水排水分區(qū)規(guī)劃圖給水排水專項規(guī)劃內(nèi)容1）確定給水排水系統(tǒng)的服務(wù)范圍與建設(shè)規(guī)模；2）確定水資源綜合利用與保護措施；3）確定系統(tǒng)組成與體系結(jié)構(gòu)；4）確定給水排水主要構(gòu)筑物的位置；5）確定給水排水處理的工藝流程與水質(zhì)保證措施；6）給水排水管網(wǎng)規(guī)劃和干管布置與定線；7）確定廢水的處置方案及其環(huán)境影響評價；8）給水排水工程規(guī)劃的技術(shù)經(jīng)濟比較，包括經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益分析；規(guī)劃期限：近期5~10年，遠期10~20年。

國家和地方的相關(guān)法律政策和法規(guī)“城市規(guī)劃法”；“環(huán)境保護法”；“水污染防治法”；“海洋環(huán)境保護法”；“水法”；“城市供水條例”；“城市排水條例”；“飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定”；“城市地下水開發(fā)利用保護管理規(guī)定”；“生活飲用水水源水質(zhì)標準”；“生活飲用水衛(wèi)生標準”；“防洪標準”；工程設(shè)計規(guī)范、設(shè)計標準。2.2給水排水工程技術(shù)經(jīng)濟分析方法最佳規(guī)劃方案－－技術(shù)經(jīng)濟分析、比較：1、規(guī)劃方案滿足城市發(fā)展目標要求，技術(shù)先進、合理、可行、可靠；2、投資最?。袭敃r當?shù)氐耐顿Y能力。3、避免投資失誤和浪費。－可持續(xù)發(fā)展方案；－不可持續(xù)發(fā)展方案。技術(shù)經(jīng)濟分析方法1、數(shù)學分析法：最優(yōu)化數(shù)學模型。目標函數(shù)－－工程建設(shè)投資費用最??；約束條件－－邊界條件（技術(shù)條件、投資限制）。

（管網(wǎng)系統(tǒng)投資最小、路徑最短、管徑最優(yōu)）。

MinC=F(Q,D,L)sub.To

工程、技術(shù)、經(jīng)濟限制條件（數(shù)學方程、數(shù)值-指標范圍的不等式）2、方案比較法－－兩個以上規(guī)劃方案：原則：技術(shù)方案可行性、安全性、先進性；投資合理性－－投資最低。工程建設(shè)投資費用計算方法

1、靜態(tài)年計算費用法－固定貨幣現(xiàn)值工程建設(shè)投資＝建設(shè)投資＋運行費用

式中，W――年計算費用，元／a；

C－－工程項目投資額，元；

T－－投資償還期，a，15－20年；

Y－－年運行費，元／a。2、動態(tài)年計算費用法

－－時間價值

對項目在不同時期內(nèi)發(fā)生的投資和費用折算成當前的現(xiàn)值，稱為折現(xiàn)計算。不同的分期投資建設(shè)具有不同的的經(jīng)濟效益。

復利法計算公式：

P－資金的現(xiàn)值，i－利率，F(xiàn)－n年后的資金終值。

終值折現(xiàn)計算公式：當已知資金的終值為F，現(xiàn)值P為

式中a――折現(xiàn)系數(shù)。

將資金的終值折算為現(xiàn)值稱為貼現(xiàn)，其相應的利率稱為貼現(xiàn)率（浮動值）。工程年計算費用動態(tài)計算

工程年計算費用＝年平均分攤資金額＋項目年運行費用

式中――資金回收系數(shù)，（1/n）。

【例3.1】某給水工程項目建設(shè)投資為5800萬元，年運行費用為245萬元/年，求：1）投資償還期為20年的靜態(tài)年計算費用值；2）利率為5.5％，還款期為20年的動態(tài)年計算費用值?！窘狻快o態(tài)年計算費用值為：

（萬元/a）動態(tài)年計算費用值：

（萬元/a）

2.3城市用水量預測計算

城市規(guī)模分類：特大城市：人口100萬以上；大城市：人口50萬－100萬；中等城市：人口20萬－50萬；小城市：人口<20萬。行政分區(qū)：一區(qū)：貴州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、廣東、廣西、海南、上海、云南、江蘇、安徽、重慶；二區(qū)：黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、河北、山西、河南、山東、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古河套以東和甘肅黃河以東的地區(qū)；三區(qū)：新疆、青海、西藏、內(nèi)蒙古河套以西和甘肅黃河以西的地區(qū)。城市用水量預測方法城市用地面積用水指標－－初步粗略匡算；城市人口用水指標：－居民生活用水量；－綜合生活用水量：居民、公共建筑；－城市人均綜合用水量：居民、公共建筑、市政、消防用水量、工業(yè)；用水量影響因素：氣候、居住面積、水價、教育。用水量變化曲線年變化曲線；周變化曲線；日變化曲線；同濟大學在線水表記錄

表號：300106149直徑：150mm

日期：20051029－200510022.3城市用水量預測計算

（1）分類估算法按照用水性質(zhì)分類，計算各類用水量，累計總用水量。（2）單位面積法（最高日用水量指標（104m3/km2·d））

（3）人均綜合指標法－最高日用水量指標（m3/Cap·d）稱為人均綜合用水量。

《室外給水設(shè)計規(guī)范》

表4.0.3-1居民生活用水定額(L/人·d)

表4.0.3-2綜合生活用水定額(L/人·d)（4）年遞增率法－－曲線型外推模型供水量逐年遞增的趨勢，可以如下公式表達：

（m3/d）

Q0――起始年份平均日用水量，m3/d；

Qa－－第n年的平均日用水量，m3/d；

――用水量年平均增長率，％；

t――年數(shù)，a。日變化系數(shù)Kd：2.4給水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃布置1、給水管網(wǎng)布置基本形式－－樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)

樹狀網(wǎng)（Branchednetworks）：優(yōu)點：管道長度小，節(jié)約投資；缺點：供水可靠性、水質(zhì)安全性較差。環(huán)狀網(wǎng)（Loopednetworks）：優(yōu)點：供水安全可靠性高；缺點：造價明顯地比樹狀網(wǎng)高。

2輸水管渠定線輸水管渠：從水源到水廠或水廠到相距較遠給水管網(wǎng)的管道或渠道；輸水方式－重力式或壓力式；安全措施：排氣、排水、防凍。影響給水系統(tǒng)布置的因素

1城市規(guī)劃的影響2水源的影響3地形的影響管網(wǎng)定線的基本原則

1干管應通過兩側(cè)最大的用水區(qū)，并以最短距離向用戶送水。2靠近道路、公路，以便于施工和維修。3利于發(fā)展，并考慮分期建設(shè)的可能性。4干管盡量沿高地布置，使管道內(nèi)壓力最小，而配水管壓力則更高些。5注意與其他管線交叉時平面與立面相隔間距的規(guī)定與要求。3給水管網(wǎng)定線給水管網(wǎng)定線－－在地形平面圖上確定管線的走向和位置。干管－－管徑較大，用以輸水到各用水地區(qū)，應從水量較大的街區(qū)通過，盡量避免從中藥道路下通過，間距，可根據(jù)街區(qū)情況，采用500~800m；連接管－－在干管和干管之間連接，形成環(huán)狀網(wǎng)，連接管的間距可根據(jù)街區(qū)的大小考慮在800~1000m左右；

分配管－－從干管取水供給用戶和消火栓，由城市消防流量決定，最小管徑DN100-200。管網(wǎng)設(shè)計－－樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)相結(jié)合的形式，管線均勻地分布于整個給水區(qū)域。供水普及率－－供水人口與總?cè)丝诘谋壤ǎィ３鞘泄┧芫W(wǎng)布置示意圖

1一水廠；2一干管；3一分配管；4一高地水庫

2.5排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃布置1、排水管網(wǎng)布置形式－排水管網(wǎng)形式：樹狀網(wǎng)，重力輸水方式；－管道分級：支管、干管、主干管；－兩種基本布置形式――平行式和正交式。平行式：排水干管與地形等高線平行，主干管與等高線垂直。適應于城市地形坡度較大時，可減少管道埋深，改善干管的水力條件。正交式：排水干管與地形等高線垂直，主干管與等高線平行。適應于地形平坦略向一邊傾斜。正交式平行式排水管網(wǎng)規(guī)劃布置的不同形式排水管道的銜接原則方法水面平接管頂平接盡可能提高下游管段高程，以減小埋深避免在上游管段中出現(xiàn)回水造成淤積

水面平接適用于等管徑相接或小管徑接大管徑管頂平接適用于小管徑接大管徑跌水連接適用于地面坡度很大的地區(qū)控制點的確定定義對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點位置離出水口最遠點具有相當深度的工廠排出口低洼地區(qū)的管道起點污水管網(wǎng)規(guī)劃布置步驟

1）劃分排水區(qū)域2）干管布置與定線3）支管布置與定線雨水管渠布置要求：雨水順暢排出；雨水管渠設(shè)施：雨水口雨水管渠檢查井出水口雨水泵房雨水調(diào)節(jié)池雨水排放口。雨水管渠布置要求：雨水順暢排出；雨水管渠設(shè)施：雨水口雨水管渠檢查井出水口雨水泵房雨水調(diào)節(jié)池雨水排放口。雨水管渠布置雨水排放口分散式出水口集中出水口雨水管渠平面布置特點

1充分利用地形，就近排入水體

2根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道

3合理布置雨水口，以保證路面雨水排除通暢

4雨水管采用明渠或暗區(qū)應結(jié)合具體條件確定

5設(shè)置排洪溝排除設(shè)計地區(qū)以外的雨洪徑流雨水管渠布置要求：雨水順暢排出；雨水管渠設(shè)施：雨水口雨水管渠檢查井出水口雨水泵房雨水調(diào)節(jié)池雨水排放口。廢水綜合治理和區(qū)域排水系統(tǒng)2.6給排水管網(wǎng)綜合規(guī)劃管線種類與特點管線種類（敷設(shè)方式）架空（電力、電信、熱力）地下敷設(shè)（直埋和綜合管溝、適用于所有管線）管線種類（彎曲能力）可彎曲（電力電纜、電信光電纜、給水、燃氣、熱力）不易彎曲（排水、電力管溝、電信管溝）2.6給排水管網(wǎng)綜合規(guī)劃管線綜合要點1管線布置應采用城市統(tǒng)一的坐標系用和高程系統(tǒng)。2管線規(guī)劃、設(shè)計時應結(jié)合城市道路網(wǎng)規(guī)劃，在不妨礙工程管線正常運行、檢修和合理占用土地的情況下，使線路短捷。3充分利用現(xiàn)有管線。當現(xiàn)狀管線不滿足要求時，經(jīng)經(jīng)濟、技術(shù)比較可廢棄或抽換。4布線時應避開土質(zhì)松軟地區(qū)、地震斷裂帶、沉陷區(qū)和地下水位較高的不利地帶；在山地城市還應避開滑坡危險地帶和山洪峰口。5管線布置應與地鐵、地下通道、人防工程等地下隱蔽工程協(xié)調(diào)配合。2.6給排水管網(wǎng)綜合規(guī)劃6管線綜合規(guī)劃設(shè)計時，應減少管線在道路交叉口處交叉。當管線豎向位置發(fā)生矛盾時，宜按以下原則處理：壓力管讓重力管（不同管線）可彎曲管讓不易彎曲管（不同管線）小管讓大管（同類管線）分支管讓主干管（同類管線）新建管線讓原有管線7給水、污水和雨水管線一般都在地下埋設(shè)，因此還應注意以下幾點：寒冷地區(qū)根據(jù)冰凍深度確定管線覆土深度管線宜沿道路敷設(shè)并與道路中心線平行，其主干管應靠近分支管線多的一側(cè)，不宜從道路一側(cè)轉(zhuǎn)到另一側(cè)。2.6給排水管網(wǎng)綜合規(guī)劃管線在道路上的平面位置宜相對固定。從道路紅線向道路中心線方向平行布置，一般為：電力電纜，電信電纜，煤氣管道，熱力管道，給水管道，污水管道，雨水管道。各種工程管線不應在平面位置上重疊埋設(shè)8管線交叉時，自地表向下為：電力，熱力，燃氣，給水，雨水，污水管線工程現(xiàn)狀圖的編制2.6給排水管網(wǎng)綜合規(guī)劃2.2技術(shù)經(jīng)濟分析方法技術(shù)經(jīng)濟分析－是在滿足工程建設(shè)目標的條件下（技術(shù)上可行），計算方案的經(jīng)濟費用。2.2.1靜態(tài)年計算費用法

方法簡單，確定T比較困難，且此法不能反映資金的時間價值因素，經(jīng)濟概念不夠清晰。2.2.2動態(tài)年計算費用法動態(tài)年計算費用法－是針對不同時間的經(jīng)濟因素的變化，對項目在一定時期內(nèi)發(fā)生的投資、運行成本等費用折算成當前的現(xiàn)值作為經(jīng)濟比較的指標，稱為折現(xiàn)計算。投資資金的時間價值計算常采用復利法

動態(tài)法更能反映項目經(jīng)濟效益的真實性。工程項目的年計算費用值為【例】某給水工程項目建設(shè)投資為5800萬元，年運行費用為245萬元，求：1）投資償還期為20年的靜態(tài)計算費用值；2）利率為5.5%，還款期為20年的動態(tài)年費用值?！窘狻快o態(tài)年計算費用值為：動態(tài)年計算費用值為：2.3城市用水量預測計算

是決定水資源使用量、建設(shè)規(guī)模、投資額的依據(jù)。包括：①城市給水工程統(tǒng)一供給的部分②城市給水工程統(tǒng)一供給以外的所有用水量的總和2.3.1用水量及其變化一、用水量的表示（1）城市用水量包括：1)

綜合生活用水量，包括居民生活用水和公共設(shè)施用水2)

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量和工作人員生活用水量3)

消防用水量4)

市政用水量，主要指澆灑道路和綠地用水量5)

未預見水量及給水管網(wǎng)漏失水量。（2）表示方法

1)

最高日用水量Qd：用水量最多一年內(nèi)，用水量最多一天的用水量。m3/d2)

最高日平均時用水量Qd/24，m3/h3)

平均日用水量Qad：用水量最多一年內(nèi)平均每天的用水量

4)

最高時用水量Qh：用水量最多一年內(nèi)，用水量最多一天中，用水量最大的一小時的用水量。

一般日變化系數(shù)Kd1.1～2.02)時變化系數(shù)Kh（2）用水量變化曲線表示一天24小時的變化情況二、用水量變化的表示（1）用水量變化系數(shù)

1)日變化系數(shù)Kd2.3.2城市用水量預測計算（1）

分類估算法―用于設(shè)計階段按照用水的性質(zhì)分類（生活、生產(chǎn)等）→確定用水量標準→確定各自用水量→總用水量（2）

單位面積法根據(jù)城市用水區(qū)域面積估算用水量104m3/km2d（3）

人均綜合指標法城市