景德镇市给水管网规划设计

王家民 游德才
(同济大学环境科学与工程学院上海 200092)

　　摘　要：在景德镇市给水管网规划设计中，本文设计用水量根据“城市给水工程规划规范”(GB50282—98)提供的不同性质城市用地的用水量指标及景德镇市规划用地性质的面积来计算，此方法精确，但工作量大：在进行管网平差时，对双管或多管没有进行当量管道计算，而采用直接用计算机计算，这样可节省手工工作量：对水源的处理，采用同一型号的水泵作为一个水源，计算方便简单。
　　关键词：给水管网 设计 用水量 平差

design work of water supply network in JingDe Town
Wang Jiamin　　　You Decai
(School of Environmental Science and Engineering Tongji University, Shanghai 200092)

　　Abstract:In the design work of water supply network in JingDe Town,the water deamand mentioned in the article is caculated according to various kinds of the urban water demand index and the area of the land for development in JingDe Town. These two factors are all provided by the Norms of Municipal Water Supply Network Design (GB50282-98) .This method is accurate but with much workload. Meanwhile,in the balancing process of pipe-network,the double pipes or the multiple pipes are calculated not by the equivalent-pipe method, but directly by computer. With such efforts, the workload of handwork is greatly saved. Moreover, same type of water pumps as a water source are taken into consideration to make the caculation process more simple.
　　Keyword: water supply network　　design　　water demand　　balance

1 工程概况.

　　景德镇市是江西省的省辖市，位于江西省东北部，是—座驰名中外的瓷都，是国家首批公布的历史文化名城，同时也是赣东北最大的城市。
　　景德镇市市区目前由中市区(老城区)、东市区及西市区三个区组成。一九九七年七月景德镇市城市总体规划修编办公室对景德镇市城市总体规划进行了修订，将市区分为五个片区：东市区、中市区、西南区、西北区、城北区(浮梁城区)。其中东市区为陶瓷、机械和高科技工业基地；中市区为全市政治、贸易、文化中心；西南区为工业区及经济技术开发区；西北区为经济贸易、旅游、
居住区；城北区为浮梁县城区。根据“修订”规划，到2010年景德镇市区的城市性质为：中外著名瓷都，国家历史文化名城，赣浙皖毗邻地区的中，城市。
　　根据《景德镇市总体规划(1996-2010)说明书》(景德镇市人民政府，二○○○年八月)，到规划远期(2010年)，市区建成区面积将由1993年末的31.27Km²增加到48.5Km²，人口将由1995年末的38.42万人增加到49万人，缄市流动人口按城市人口的10％计算。1996年，全市工业总产值为51.38亿元。景德镇市“九·五规划和2010年远景目标”提出，2000年实现国民生产总值比1994年再翻一番：2010年实现人均国民生产总值比2000年翻一番。
　　本次给水规划根据《景德镇市总体规划(1996—2010)说明书》和景德镇市给水现状，充分利用现有管道，优化设计，设计规模达到景德镇市2010年的用水量。

2 给水现状

2.1 城市供水现状
　　景德镇市自来水公司现有以昌江为水源的洋湖、观音阁两座水厂和以南河为水源的黄泥头水厂，总供水能力为20×10⁴m³/d，其中洋湖水厂12×10⁴m³/d，观音阁水厂6×10⁴m³/d，黄泥头水厂2×10⁴m³/d。另外有36家企事业单位用自备水源，其中取地表水约2.9×10⁴m³/d，地下水约3.66×10⁴m³/d。
　　1996年市自来水公司实际供水6449.32万m³，最大日供水超过22.10万m³，超负荷在10％以上，因此城市供水供需矛盾突出。
　　景德镇市供水管网总长为199.55Km(管径DN200以上)，管网系统为枝、环状结合。环状网主要是以老市区为主，东市区也逐步形成，西市区和西南区尚未形成。市区干管最大口径DNlOOOmm，供水压力为0.35～0.40Mpa，管网末端水压为0.12～0.20Mpa。
城北区(浮梁区)，为浮梁县城区，具有独立的供水系统，目前有一座0.5×10⁴m³/d的小水厂，其城区管网自成环状，与景德镇市区管网没有联网。
2.2 存在问题
　　随着城市建设的不断发展和工业生产、人民生活水平的日益提高，城市供水的要求和标准愈来愈高，目前供水设施和供水能力与城市发展的要求很不适应，存在的主要问题有：
　　1)水量不足、供需矛盾大
　　为了解决景德镇市的供水需求矛盾，景德镇市自来水公司对洋湖、观音阁两座水厂进行了扩建，使自来水公司供水规模达到了20×10⁴m³/d，缓和了市区用水紧张状况，但结合城市总体规划的调整，从宏观上看，仅仅是弥补了原来严重缺水的欠帐，并没有解决与规划同步建设的根本问题。根据修编后的“总规”，市区将分为东市区、中市区、西南区、西北区和城北区。景德镇市政府又提出了“改造控制中市区、配套完善东市区、加速发展西南区、重点开发西北区”的建设方针，因此随着城区的开发建设，供水矛盾必将越来越突出。
　　2)输配水管网布局不合理
　　景德镇市供水干管虽然长为199.55Km(DN200以上)，但供水干管管径较小，且主要分布在中市区和东南区，西北区及西南区仅有一两根干管，末成环状，供水安全性得不到保证，且水量由于管径太小，也不能满足供水要求。
　　3)水量漏耗大
　　由于历史原因，城市供水管网管径偏小，水头损失大，管道年代过久，经常爆管，漏耗很大。据自来水公司统计，水量漏耗率由1980年得5.1％增加到现在得11.0％。

3 设计用水量

3.1 用水量指标的确定及用水量设计
　　本次规划设计景德镇市给水管网，用水量设计是根据“缄市给水工程规划规范”(GB50282—98)提供的不同性质城市用地的用水量指标，按照“景德镇市总体规划图(1996-2010)”，将整个景德镇市城市用地(约52.7Km²)分为570块面积，分别计算得出。
此种方法尽管计算工作量大，但精确度相对较高。“用水量指标(一)” “用水量指标(二)”“城市最高日用水量”(三)(四)。

用水量指标(一) 城市用地 性质 行政办公 商贸金融 体育、文化娱乐 教育 医疗体疗养 特殊 绿地 代号 C1 C2 C3 C5 C6 D G 用水量指标
万m³/(Km²·d) 范围 0.50～1.00 0.50～1.00 0.50～1.00 1.00～1.50 1.00～1.50 0.50～0.90 0.10～0.30 选值 0.70 0.50 0.75 1.00 1.00 0.50 0.05

用水量指标(二) 城市用地 性质 一类工业 二类工业 三类工业 对外交通 居住 市政公用设施 仓储 代号 M1 M2 M3 T R U W 用水量指标
万m³/(Km²·d) 范围 1.20～1.00 2.00～3.50 3.00～5.00 0.03～0.60 1.30～2.10 0.25～0.50 0.20～0.50 选值 1.20 2.00 3.00 0.45 0.80 0.25 0.20

城市最高日用水量(三) 城市用地 性质 行政办公 商贸金融 体育、文化娱乐 教育 医疗体疗养 特殊 绿地 代号 C1 C2 C3 C5 C6 D G 面积
Km² 0.69 3.55 0.35 1.50 0.32 2.86 5.67 用水量指标
万m³/(Km²·d) 0.70 0.50 0.75 1.00 1.00 0.50 0.05 用水量(万m³/d) 0.48 1.77 0.26 1.50 0.32 1.43 0.28

城市最高日用水量(四) 城市用地 性质 一类工业 二类工业 三类工业 对外交通 居住 市政公用设施 仓储 代号 M1 M2 M3 T R U W 面积
Km² 2.98 5.59 3.76 0.50 23.33 0.59 1.03 用水量指标
万m³/(Km²·d) 1.20 2.00 3.00 0.45 0.80 0.25 0.20 用水量(万m³/d) 3.58 11.19 11.27 0.23 18.66 0.15 0.21

　　计算结果为：至2010年，景德镇市城市总用水量为51.33×10⁴m³/d，扣除自备水源供水量为6.56×10⁴m³/d(未来几年不再发展)，市政供水为44.77×10⁴m³/d(最高日)。考虑到现有水厂和正在建设中的第四水厂经过挖潜，最高日供水可以达到45×10⁴m³/d(即第四水厂：22×10⁴m³/d，观音阁水厂：8×10⁴m³/d，洋湖水厂：13×10⁴m³/d，黄泥头水厂：2×10⁴m³/d)，故景德镇市给水管网优化乎差计算据此进行。
3.2用水指标调整的说明
3.2.1关于居住用地用水量指标调整的说明
　　根据居住区用地面积(23.33Km²)和2010年规划的人口数(48.5万人)进行测算，居住区人口用地指标与“城市居住区规划设计规范(GB50180-93)”规定的人均居住区用地控制指标明显偏高，故将居住区用水量指标调整为0.80万m³/(Km²·d)。
3.2.2关于工业用地用水量指标调整的说明
　　由于目前存在工业自备水源，供水量为6.56×10⁴m³/d，这些工业白备水源供水管线自行敷设、管理、运行，不属于市政给水管网的供水范围，因此管段的沿线流量不应包括此部分水量，故将工业(一类、二类、三类)用地用水量指标相应下调。调整后的工业(一类，二类、三类)用地用水量指标值见表(五)。

工业用地用水量指标(五) 城市用地 性质 一类工业 二类工业 三类工业 代号 M1 M2 M3 用水量指标
万m³/(Km²·d) 范围 1.20～1.00 2.00～3.50 3.00～5.00 选值 1.00 1.50 2.20

4 给水管网设计

4.1 设计原则和设计参数的确定
4.1.1 设计原则的确定
　　1) 给水管道建设与道路建设同步进行，或根据给水管网规划设计蓝图，有步骤地进行低压区的改造。
　　2) 尽量利用原有给水管道，但对于小于DN200的给水管道，考虑到其对整个管网的水力条件影响不大，并且有相当多的管道不在规划道路之上，故不参与管网平差计算，而将其作为配水管考虑。
　　3) 供水必须安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围为最小。为此，本工程设计成环状网和树状网相结合的形式。
　　4) 对景德镇市配水管网按多水源统一进行平差。
4.1.2设计参数的确定
　　1) 管网经济流速以华东地区的经济流速为基础。
　　2) 时变化系数K_h按1.30计。
　　3) 管网自由水压按满足六层楼水压要求考虑，即为28m。
　　4) 消防核算按同一时间内的火灾次数为3，一次灭火用水量为751／s。
4.2 管网设计
4.2.1管网布置
　　新建第四水厂、观音阁水厂和洋湖水厂都位于景德镇市城市北部，根据“景德镇市总体规划图(1996-2010)”和“景德镇市城市总体规划(1996-2010)说明书”以及市政府提出的“改造控制中市区，配套完善东市区，加速发展西南区，重点发展西北区”的建设方针，西南区、中市区输水干管主要以南北走向布置，东市区的干管主要以东西走向布置。
4.2.2沿线流量及节点流量计算
　　1) 沿线流量计算
　　任一管段的沿线流量等于该管段承担的不同性质城市用地的供水面积乘以“城市给水工程规划规范”(GB50282—98)中规定的相应用水量指标的总和。供水面积用等分角线的方法来划分街区，在街区长边上的管段，其两侧供水面积为梯形，在街区短边上的管段，其两侧供水面积为三角形。
　　2) 节点流量计算
　　任一节点的节点流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。
4.2.3平差计算
　　1)管网简化
　　计算管网是在景德镇市管网现状的基础上，依据城区给水管网规划进行了增补修改，共简化产生了108个环，其中虚环5个，282根管段，其中虚管段6根。计算中，为了简化工作量，将管网中两个节点现有的或增补的双管或多个管段并不简化成一当量管径，而是使它们也形成环，直接列入程序进行计算；将水泵型号相同的当作一个水源进行平差计算，共有6个水源。实践表明这样可以大大减少手工计算量。
　　2)计算方法
　　平差计算采用：“LOOP—环网模型BASIC程序”上机计算。该程序采用Hardy—Cross计算方法，假定管段落流量和计算管段流量的修正量。设计环闭合差为△h=O.05米。
　　3)控制点确定
　　由于节点68处地势较高，地面标高达到46米—47米，比其他地方平均高出近15米。因此，选择68节点为控制点。
　　4)平差计算
　　平差计算是按以上所定的设计原则，设计参数和管网简化对设工况进行了上机计算。通过计算又对设计新增管道从数量、管径、管位等进行了调擅，计算结果表明，最高日最大时工况时能满足控制点自由水压要求；消防核算时也能满足要求；事故核算时，按最不利管段损坏而需要断水检修为条件，进行了两种事故可能性的核算：a)四水厂DN1200出厂管(管段编号253)损坏；b)洋湖水厂DN1000出厂管(管段编号149)损坏，结果表明，当发生最不利管段损坏，需要断水检修时，在满足最高日最大时供水量70％和消防流量的情况下，供水水压能够达到规定的自由水压。

5 存在问题及建议

　　1)本规划基础为景德镇市城市总体规划，在未来的管网建设中，根据城市总体规划的修订，给水管网规划同时也作某些必要的调整。给水管道与道路建设同步进行，以逐步形成供水干管网络，捉高供水安全性和自来水普及率，减少漏损率。
　　2)景德镇市管网基础比较薄弱，已敷设的管道口径较小，在未来的管网建设中需敷设的大口径的管道明显增多，资金需求量较大，任重而道远。
　　3)结合管网优化计算，2010年各水厂二级泵房的选泵已经确定，今后应根据用水量的增加和管网建设的具体情况逐步进行二级泵房水泵的更换。

参考文献
[1] 景德镇市总体规划(19962010)说明书(景德镇市人民政府，二000年八月)
[2] 景德镇市城市总体规划文本(景德镇市缄市总体规划修编办公室，景德镇市建筑设计院，一九九七年十二月)
[3] 城市给水工程规划规范(GB50282-98)
[4] 严煦世 范瑾初 给水工程(第三版) 北京：中国建筑工业出版社 1995年

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作者简介：
王家民：1952年生，同济大学环境科学与工程学院，副教授，博士，主要从事水处理理论与技术研究。