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。上海市总体规划给水系统图上海市污水系统规划图上海市雨水排水分区规划图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。国家和地方的相关法律政策和法规“城市规划法”；“环境保护法”；“水污染防治法”；“海洋环境保护法”；“水法”；“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。2.2给水排水工程技术经济分析方法最佳规划方案－－技术经济分析、比较：1、规划方案满足城市发展目标要求，技术先进、合理、可行、可靠；2、投资最省－－符合当时当地的投资能力。3、避免投资失误和浪费。－可持续发展方案；－不可持续发展方案。技术经济分析方法1、数学分析法：最优化数学模型。目标函数－－工程建设投资费用最小；约束条件－－边界条件（技术条件、投资限制）。（管网系统投资最小、路径最短、管径最优）。MinC=F(Q,D,L)sub.To工程、技术、经济限制条件（数学方程、数值-指标范围的不等式）2、方案比较法－－两个以上规划方案：原则：技术方案可行性、安全性、先进性；投资合理性－－投资最低。工程建设投资费用计算方法1、静态年计算费用法－固定货币现值工程建设投资＝建设投资＋运行费用式中，W――年计算费用，元／a；C－－工程项目投资额，元；T－－投资偿还期，a，15－20年；Y－－年运行费，元／a。2、动态年计算费用法－－时间价值对项目在不同时期内发生的投资和费用折算成当前的现值，称为折现计算。不同的分期投资建设具有不同的的经济效益。复利法计算公式：P－资金的现值，i－利率，F－n年后的资金终值。终值折现计算公式：当已知资金的终值为F，现值P为式中a――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（浮动值）。niFFP%)1(工程年计算费用动态计算工程年计算费用＝年平均分摊资金额＋项目年运行费用式中――资金回收系数，（1/n）。【例3.1】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】静态年计算费用值为：（万元/a）动态年计算费用值：（万元/a）2.3城市用水量预测计算城市规模分类：特大城市：人口100万以上；大城市：人口50万－100万；中等城市：人口20万－50万；小城市：人口20万。行政分区：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的地区；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。城市用水量预测方法城市用地面积用水指标－－初步粗略匡算；城市人口用水指标：－居民生活用水量；－综合生活用水量：居民、公共建筑；－城市人均综合用水量：居民、公共建筑、市政、消防用水量、工业；用水量影响因素：气候、居住面积、水价、教育。用水量变化曲线年变化曲线；周变化曲线；日变化曲线；同济大学在线水表记录表号：300106149直径：150mm日期：20051029－200510020.002.004.006.008.0010.0012.0014.0000:0000:4501:3002:1503:0003:4504:3005:1506:0006:4507:3008:1509:0009:4510:3011:1512:0012:4513:3014:1515:0015:4516:3017:1518:0018:4519:3020:1521:0021:4522:3023:15系列1系列2系列3系列4系列52.3城市用水量预测计算（1）分类估算法按照用水性质分类，计算各类用水量，累计总用水量。（2）单位面积法（最高日用水量指标（104m3/km2·d））（3）人均综合指标法－最高日用水量指标（m3/Cap·d）称为人均综合用水量。《室外给水设计规范》表4.0.3-1居民生活用水定额(L/人·d)表4.0.3-2综合生活用水定额(L/人·d)（4）年递增率法－－曲线型外推模型供水量逐年递增的趋势，可以如下公式表达：（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；――用水量年平均增长率，％；t――年数，a。日变化系数Kd：2.4给水管网系统规划布置1、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。2输水管渠定线输水管渠：从水源到水厂或水厂到相距较远给水管网的管道或渠道；输水方式－重力式或压力式；安全措施：排气、排水、防冻。影响给水系统布置的因素1城市规划的影响2水源的影响3地形的影响管网定线的基本原则1干管应通过两侧最大的用水区，并以最短距离向用户送水。2靠近道路、公路，以便于施工和维修。3利于发展，并考虑分期建设的可能性。4干管尽量沿高地布置，使管道内压力最小，而配水管压力则更高些。5注意与其他管线交叉时平面与立面相隔间距的规定与要求。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，应从水量较大的街区通过，尽量避免从中药道路下通过，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，最小管径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。供水普及率－－供水人口与总人口的比例（％）。城市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2.5排水管网系统规划布置1、排水管网布置形式－排水管网形式：树状网，重力输水方式；－管道分级：支管、干管、主干管；－两种基本布置形式――平行式和正交式。平行式：排水干管与地形等高线平行，主干管与等高线垂直。适应于城市地形坡度较大时，可减少管道埋深，改善干管的水力条件。正交式：排水干管与地形等高线垂直，主干管与等高线平行。适应于地形平坦略向一边倾斜。正交式平行式排水管网规划布置的不同形式排水管道的衔接原则方法水面平接管顶平接尽可能提高下游管段高程，以减小埋深避免在上游管段中出现回水造成淤积水面平接适用于等管径相接或小管径接大管径管顶平接适用于小管径接大管径跌水连接适用于地面坡度很大的地区控制点的确定定义对管道系统的埋深起控制作用的地点位置离出水口最远点具有相当深度的工厂排出口低洼地区的管道起点污水管网规划布置步骤1）划分排水区域2）干管布置与定线3）支管布置与定线2.5.3雨水管渠布置要求：雨水顺畅排出；雨水管渠设施：雨水口雨水管渠检查井出水口雨水泵房雨水调节池雨水排放口。2.5.3雨水管渠布置要求：雨水顺畅排出；雨水管渠设施：雨水口雨水管渠检查井出水口雨水泵房雨水调节池雨水排放口。2.5.3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点1充分利用地形，就近排入水体2根据城市规划布置雨水管道3合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅4雨水管采用明渠或暗区应结合具体条件确定5设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流2.5.3雨水管渠布置要求：雨水顺畅排出；雨水管渠设施：雨水口雨水管渠检查井出水口雨水泵房雨水调节池雨水排放口。2.5.4废水综合治理和区域排水系统2.6给排水管网综合规划管线种类与特点管线种类（敷设方式）架空（电力、电信、热力）地下敷设（直埋和综合管沟、适用于所有管线）管线种类（弯曲能力）可弯曲（电力电缆、电信光电缆、给水、燃气、热力）不易弯曲（排水、电力管沟、电信管沟）2.6给排水管网综合规划管线综合要点1管线布置应采用城市统一的坐标系用和高程系统。2管线规划、设计时应结合城市道路网规划，在不妨碍工程管线正常运行、检修和合理占用土地的情况下，使线路短捷。3充分利用现有管线。当现状管线不满足要求时，经经济、技术比较可废弃或抽换。4布线时应避开土质松软地区、地震断裂带、沉陷区和地下水位较高的不利地带；在山地城市还应避开滑坡危险地带和山洪峰口。5管线布置应与地铁、地下通道、人防工程等地下隐蔽工程协调配合。2.6给排水管网综合规划6管线综合规划设计时，应减少管线在道路交叉口处交叉。当管线竖向位置发生矛盾时，宜按以下原则处理：压力管让重力管（不同管线）可弯曲管让不易弯曲管（不同管线）小管让大管（同类管线）分支管让主干管（同类管线）新建管线让原有管线7给水、污水和雨水管线一般都在地下埋设，因此还应注意以下几点：寒冷地区根据冰冻深度确定管线覆土深度管线宜沿道路敷设并与道路中心线平行，其主干管应靠近分支管线多的一侧，不宜从道路一侧转到另一侧。2.6给排水管网综合规划管线在道路上的平面位置宜相对固定。从道路红线向道路中心线方向平行布置，一般为：电力电缆，电信电缆，煤气管道，热力管道，给水管道，污水管道，雨水管道。各种工程管线不应在平面位置上重叠埋设8管线交叉时，自地表向下为：电力，热力，燃气，给水，雨水，污水管线工程现状图的编制2.6给排水管网综合规划2.2技术经济分析方法技术经济分析－是在满足工程建设目标的条件下（技术上可行），计算方案的经济费用。数学分析法：将工程方案构成工程费用最小化数学模型，将工程费用作为函数，就工程技术要求作为约束条件，通过数学最优化技术经济分析法求解计算，使目标函数达到最远解。方案比较法：通过多方案的比较，从有限个方案中需求经济效果最佳的方案。。－年运行费，元投资来源情况确定；，一般由项目的性质和－投资偿还期，；－工程项目投资额，元－年计算费用，元式中＋＝aYaTCaWYTCW/;/2.2.1静态年计算费用法方法简单，确定T比较困难，且此法不能反映资金的时间价值因素，经济概念不够清晰。2.2.2动态年计算费用法动态年计算费用法－是针对不同时间的经济因素的变化，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，称为折现计算。投资资金的时间价值计算常采用复利法PiFFniPn）＋＝（为年后的资金终值，则，利率为）当资金的现值为（%1%1利率称为贴现率。值称为贴现，其相应的将资金的终值折算为现－折现系数式中＝）＋（＝为，则现值年后的资金终值为）已知（FiFPPFnn%12nniAAniAAiAAAniP）＋（＝年：第）＋（＝第二年：）＋（＝第一年：的计算方法如下，则各年分摊资金现值分摊资金现金年内各年平均，设在，利率为）当资金现值为（%1%1%1%3221AiiiiAiAiAAAAPnnnn）＋（）＋（）＋（）＋（＋）＋（＝）＋＋＋（＝得到回收，则有：为保证资金现值%1%1%