给水排水管网工程规划

2第2章给水排水管网工程规划2.1规划原则和工作程序2.2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3给水排水系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分，必须与城市总体规划相协调。规划内容：①给水水源；②给水处理厂；③给水管网；④排水管网；⑤排水处理厂；⑥废水排放与利用。规划任务：①确定服务范围、规模②水资源利用与保护措施③系统的组成与体系结构④主要构筑物位置⑤水处理工艺流程与水质保证措施⑥管网规划和干管定线⑦废水处置方案与环境影响评价⑧工程规划的技术经济比较2.1规划原则和工作程序4•2.1.1给水排水工程规划原则•（1）执行相关政策、法规•（2）服从城镇发展规划（以城市规划作为给排水系统规划的依据）•（3）合理确定远近期规划与建设范•（4）一般按远期规划、按近期设计和分期建设•（5）合理利用水资源和保护环境•（6）规划方案尽可能经济、高效5•2.1.2规划工作程序•（1）明确规划任务，确定规划编制依据•（2）收集资料，现场勘察•（3）确定用水定额，估算用水量和排水量•（4）制定工程规划方案•（5）根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施（6）编制规划文件，绘制规划图纸，完成规划成果文本62.2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。。求经济效果最佳的方案案中需案的比较，从有限个方方案比较法：通过多方达到最远解。求解计算，使目标函数通过数学最优化术要求作为约束条件，函数，就工程技模型，将工程费用作为化数学方案构成工程费用最小数学分析法：是将工程技术经济分析法7。－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8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。9•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%1210nniAAniAAiAAAniP）＋（＝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%322111AiiiiAiAiAAAAPnnnn）＋（）＋（）＋（）＋（＋）＋（＝）＋＋＋（＝得到回收，则有：为保证资金现值%1%1%1%1%1%1P22112动态法更能反映项目经济效益的真实性。工程项目的年计算费用值为YCiiiYCWTT＋）＋（）＋（＝＋＝1%1%1%13【例】某给水工程项目建设投资为5800万元，年运行费用为245万元，求：1）投资偿还期为20年的静态计算费用值；2）利率为5.5%，还款期为20年的动态年费用值。【解】静态年计算费用值为：aYTCW/535245205800万元＝＋＝＋＝动态年计算费用值为：aYCW/34.7302455800084.024558001%5.51%5.51%5.52020万元＋）＋（）＋（＝＋＝142.3城市用水量预测计算•是决定水资源使用量、建设规模、投资额的依据。•包括：①城市给水工程统一供给的部分②城市给水工程统一供给以外的所有用水量的总和152.3.1用水量及其变化一、用水量的表示（1）城市用水量包括：1)综合生活用水量，包括居民生活用水和公共设施用水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)未预见水量及给水管网漏失水量。16（2）表示方法1)最高日用水量Qd：用水量最多一年内，用水量最多一天的用水量。m3/d2)最高日平均时用水量Qd/24，m3/h3)平均日用水量Qad：用水量最多一年内平均每天的用水量4)最高时用水量Qh：用水量最多一年内，用水量最多一天中，用水量最大的一小时的用水量。17hdhdhhKQQQQK2424/（2）用水量变化曲线表示一天24小时的变化情况二、用水量变化的表示（1）用水量变化系数1)日变化系数Kd一般日变化系数Kd为1.1～2.02)时变化系数Kh182.3.2城市用水量预测计算（1）分类估算法按照用水的性质分类（生活、生产等）→确定用水量标准→确定各自用水量→总用水量――――用于设计阶段（2）单位面积法根据城市用水区域面积估算用水量104m3/km2d（3）人均综合指标法城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。19（4）年递增率法（指数曲线的外推模型）atdmtQdmQdmQQaotoa－年数，，％－用水量年平均增长率年的平均日用水量，－起始年份后第量，－起始年份平均日用水式中//)/()1(33320（5）线性回归法（一元线性回归模型）/)/(Q33dmQdmtQQoa回归计算求得，均增量，根据历史数据－日平均用水量的年平式中＋（6）生长曲线法212.4给水管网系统规划布置2．4．1给水管网布置原则与形式1．给水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）主次明确（3）尽量缩短管线长度（4）协调好与其他管道关系（5）保证供水安全可靠（6）尽量减少拆迁，少占农田（7）施工、运行和维护方便（8）远近期结合，留有发展余地222．给水管网布置基本形式（1）树状网：特点：●管线长度短，构造简单，投资省●安全可靠性差●水力条件差，易产生“死水区”，末端水流停滞影响水质二级泵站适用：对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。23（2）环状网：特点：●管线长度长，投资大●安全可靠性好●水力条件较好，不易产生“死水区”，水锤危害轻。二级泵站适用：对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。242．4．2输水管渠定线1．特点（1）距离长（2）障碍物多，地形、地质复杂（3）易损坏，维修困难（4）一旦出现故障，易引起供水中断2．原则（1）尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田（2）选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以利施工和检修（3）减少与铁路、公路和河流的交叉（4）避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地区253．输水方式压力输水结合混合输水：重力输水与压力输水重力输水，中间加设连接管双管输水：两条输水管调节池单管输水：一条输水管262.4.3给水管网定线二级泵站水塔干管连接管干管分配管（1）内容：包括干管和连接管（干管之间），不包括从干管到用户的分配管和进户管。27（2）管网定线要点●以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度；●干管延伸方向与管网的主导流向一致，主要取决于二级泵站到大用水户、水塔的水流方向●沿管网的主导流向布置一条或数条干管●干管应从两侧用水量大的街道下经过（双侧配水），减少单侧配水的管线长度；●干管之间的间距根据街区情况，宜控制在500~800m左右，连接管间距宜控制在800~1000m左右；281）分配管：敷设在每一街道或工厂车间的路边，将干管中的水送到用户和消火栓。直径由消防流量决定（防止火灾时分配管中的水头损失过大），最小管径为100mm，大城市一般150mm~200mm。2）进户管：一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。（3）分配管、进户管●干管一般沿城市规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过；●管线在街道下的平面和高程位置，应符合城镇或厂区管道的综合设计要求。292．5排水管网系统规划布置2．5．1排水管网布置原则与形式1．排水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，按从主干管到干管到支管的顺序进行布置；（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）协调好与其他管道关系（5）施工、运行和维护方便（6）远近期结合，留有发展余地302．排水管网布置形式排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类和污染程度等分为多种形式，以地形为主要考虑因素的布置形式有以下几种：31(1)正交式：在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。特点：干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。适用：雨水排水系统。32(2)截流式：沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。污水厂特点：减轻水体污染，保护环境。适用：分流制污水排水系统。33（3）平行式：在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。污水厂特点：保证干管较好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多。适用：地形坡度大的地区。34(4)分区式：在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。泵站污水厂优点：能充分利用地形排水，节省电力。适用：个别阶梯地形或起伏很大的地区。35(5)分散式：当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。特点：干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等，但污水厂和泵站（如需设置时）的数量将增多。适用：在地势平坦的大城市36(6)环绕式：可沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。污水厂特点：污水厂和泵站（如需设置时）的数量少。基建投资和运行管理费用小。372．5．2污水管网布置主要内容包括：•确定排水区界，划分排水流域；•选定污水厂和出水口的位置；•进行污水管道系统的定线；•确定需要抽升区域的泵站位置；•确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。381．确定排水区界、划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。（2）在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。39每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2．选定污水厂和出水口位置现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。在污水管道系统的布置时，应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100m以上的距离。（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。40（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300m以上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。3．污水管道定线在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。41（1）