第2章 给水排水管网 工程规划 土木工程学院 刘宇红.

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1 第2章 给水排水管网 工程规划 土木工程学院 刘宇红

2 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 污水排放与利用 投资匡算 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。

3 规划任务： 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范围； 3)确定系统的组成与体系结构； 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)确定废水的处理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。

4 注：1.以文本和说明书的形式表达； 2.文本应阐述规划编制的依据和原则； 确定近期、远期的用水与排水量计算依 据和方法，以及对规划内容的分项说明； 3.文本应有必要的附图，使规划的内容和方 案更加直观、易读； 4.应分区、分级进行规划，规划内容逐级展 开和细化； 5.应按近期和远期分别进行。 近期按5~10年进行规划，远期按10~20 年进行规划。

5 1 .给水排水工程规划原则 (1)贯彻执行国家和地方的相关政策和法规 相关法律法规： «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»

6 国家标准与设计规范： «城市给水工程规划规范» «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»

7 （2）城镇及工业企业规划时应兼顾给水排水工程
水源条件，水源缺乏地区不宜盲目扩大城市规模，不应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 采用统一给水系统的城镇，在给水厂（站）附近或者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。

8 （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、城市人口的发展、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。 影响因素：农业灌溉、航运、水利和防洪等设施和规划等影响水源和排水出路的选择；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。 从全局出发，合理安排

9 给水排水工程一般可按远期规划，而按近期进行设计和分期建设。 5~10年，10~20年
（4）合理确定远近期规划与建设范围 给水排水工程一般可按远期规划，而按近期进行设计和分期建设。 5~10年，10~20年 近期给水先建一个水源、一条输水管以及树状配水管网，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工程采用分期施工并不经济，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； 排水管网近期可建成污水与雨水合流排水管网，远期实现分流排水体制； 排水主干管（渠）一般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，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。

10 （5）要合理利用水资源和保护环境 在选择水源之前必须对所在地区水资源状况进行认真的勘查、研究，并根据城镇和工业总体规划以及农、林、渔、水电等各行业用水需要，进行综合规划、合理开发利用，同时要从供水水质的要求、水文地质及取水工程条件等出发，考虑整个给水系统的安全和经济性。 （6）规划方案应尽可能经济和高效 保证技术合理、工程可行性 提高工程投资效益、降低工程项目运行成本 给水排水系统的体系结构对其经济性具有重要影响。例如：

11 对是否采用分区或分质给水或排水系统，应进行技术经济方案比较；
给水系统的供水压力应以满足大多数用户要求考虑，而不能根据个别的高层建筑或水压要求较高的工业企业来确定； 在规划排水管网时，不能因为局部地区地形低而降低整个管网埋深，而应采取局部加压或提升措施。

12 2. 给水排水工程规划工作程序 1.明确规划任务,确定规划编制依据 2.调查收集必须的基础资料,进行现场勘查
3.合理确定城市用水定额,估算用水量与排水量 4.制定给水排水工程规划方案 5.根据规划年限,提出分期实施规划的步骤和措施 6.编制规划文件,绘制工程规划图纸,完成规划 成果文本

13 2.2 城市用水量预测计算 城市用水量由以下两部分组成： 供给的水量； 2.城市给水工程统一供给以外的 所有用水水量的总和。
2.2 城市用水量预测计算 城市用水量由以下两部分组成： 1.规划期内由城市给水工程统一 供给的水量； 2.城市给水工程统一供给以外的 所有用水水量的总和。

14 设计用水量的大小决定着整个给水系统中取水、净水、调节构筑物的大小、加压设备的规模以及管网系统的规格。
设计用水量偏大：工程规模过大，工程投产后在较长时间内不能发挥作用，造成资金浪费； 设计用水量偏小：不能满足生活和生产的用水要求，出现年年需要扩建的被动局面。

15 2.2 城市用水量预测计算 常用方法： （1）分类估算法 （2）单位面积法 （3）人均综合指标法 （4）年递增率法 （5）线性回归法 （6）生长曲线法

16 2.3 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）按照城市总体规划，结合实际布置 （2）主次明确
2.3 给水管网系统规划布置 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

17 2．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 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。

18 （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。 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。

19 2.3.2 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
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

20 3．输水方式

21 给水管网定线 （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。

22 （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；

23 ● 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。 （3）分配管、进户管 1）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。

24 2.4 排水管网系统规划布置 2.4.1 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
2.4 排水管网系统规划布置 2.4.1 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

25 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、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：

26 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。

27 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。 特点：减轻水体污染，保护环境。 适用：分流制污水排水系统。

28 （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。 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。

29 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。 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。

30 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

31 (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。 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。

32 2．5．2 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。

33 1．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。

34 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。

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37 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100 m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。

38 （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300 m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。

39 （1）主干管 ● 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线 布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收 集干管来水。 ● 地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主 干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水井，使 干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。 ● 避开地质条件差的地区

40 （2）干管 ● 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水； ● 地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋 深） ● 地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量） ● 一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地 下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度>40m，可考虑 在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和 数量。

41 （3）支管 取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有： 1）低边式： 当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。

42 2）周边式（围坊式） 3）穿坊式 当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。 当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。

43 地形具有适中的坡度 地形坡度较陡 流域范围大，且地形较平坦 地形将城市划分成高低二区 几种具体情况分析

44 地形具有适中的坡度

45 地形坡度较陡

46 流域范围大，且地形较平坦

47 地形将城市划分成高低二区

48 地形将城市划分成高低二区

49 污水管道定线的方法 1.根据城市地形特点和污水厂、出水口位置，先布置主干管。 2.干管一般沿城市街道布置。
3.支管的布置取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。 4.管道定线时，应使管线的布置简捷通畅，避免污水在管道中迂回曲折流动。

50 四、确定管道系统的控制点和 泵站的设置地点 控制点：是指在污水排水区域内，对管道系 统的埋深起控制作用的点。
各条干管的起点一般都是这条管道的控制点。这些控制点中离出水口最远最低的点，通常是整个管道系统的控制点。 具有相当深度的工厂排出口也可能成为整个管道系统的控制点，它的埋深影响整个管道系统的埋深。

51 5．泵站的设置地点 （1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时， 应设置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途）
（2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区） （3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）

52 6、确定污水管道在街道下的具体位置 污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。污水管道与其它地下管线或构筑物的最小净距可参照规范确定。 管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下。 各种管线布置发生冲突时，处理的原则是：未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。

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54 2.4.3 雨水管网布置 1．充分利用地形，就近排入水体 （1）基本原则：雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布 置，要以最短的距离靠重力流将雨水排 入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。 （2）当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪 谷线上； 当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中间， 以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范 围。

55 2．尽量避免设置雨水泵站 当地形平坦，且地面平均标高低于河流的洪水位标高时，需将管道适当集中，在出水口前设雨水泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运行费用。 3．根据城市规划布置雨水管道 通常应根据建筑物的分布，道路布置及街坊或小区内 部的地形，出水口的位置等布置雨水管道，使街坊或 小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管 道。

56 雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线
和构筑物在相交处相互协调，以满足其最小净距的要 求。排水管道与其它管线（构筑物）的最小净距见附 录10－1。市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考 虑雨水的调蓄。在有连接条件的地方，可考虑两个管 渠系统之间的连接。 雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化 带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通 或维修管道时破坏路面。当道路大于40 m时，应考 虑在道路两侧分别设置雨水管道。

57 特点----卫生条件好、不影响交通，造价高。
4．采用明渠或暗管的选择 （1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交 通量大，一般采用暗管排除雨水。 特点----卫生条件好、不影响交通，造价高。 （2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地 方，一般考虑采用明渠。 特点---造价低；但明渠容易淤积，孳生蚊蝇，影响 环境卫生，且明渠占地大，使道路的竖向规划 和横断面设计受限，桥涵费用也增加。 在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠）排除雨水

58 5．合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除 雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不致漫过路口。 一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔25～50 m也应设置雨水口。

59 此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100～150 m，降低了整个管渠工程的造价。

60 6．雨水出水口的布置 （1）分散出水口： 当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。 （2）集中出水口式： 当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。

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63 7．排洪沟的设置 对于傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。 8．调蓄水体的设置 可调节洪峰流量。

64 污水厂数量少，处理设施大型化集中化，每单位水量的基建和运行管理费用低，因而比较经济；
废水综合治理和区域排水系统 区域（流域）排水系统： 将两个以上城镇地区的污水统一排出和处理的系统，称作~。 优点： 污水厂数量少，处理设施大型化集中化，每单位水量的基建和运行管理费用低，因而比较经济； 污水厂占地面积小，节省土地； 水质、水量变化小，有利于运行管理； 河流等水资源利用与污水排放的体系合理化，而且可能形成统一的水资源管理体系等。

65 区域排水系统的缺点： 当排入大量工业废水时，有可能使污水处理发生困难；
工程设施规模大，组织与管理要求高，而且一旦污水厂运行管理不当，对整个河流影响较大。 因工程设施规模大，发挥效益就慢。 在选择排水系统方案时，是否选择区域排水系统，应根据环境保护的要求，通过技术经济比较决定。

66 2.5 给水排水工程技术经济分析方法 技术经济分析—— 是在技术上满足工程建设目标的条件下，计算方案的经济费用。 方法 数学分析法
2.5 给水排水工程技术经济分析方法 技术经济分析—— 是在技术上满足工程建设目标的条件下，计算方案的经济费用。 方法 数学分析法 方案比较法

67 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－－工程费用； 约束条件－－边界条件（技术条件、投资限制）。
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。

68 工程经济费用的计算方法 年计算费用值—— 在项目投资计算期内的建设投资费用和运行管理费用之和的年平均值。 计算方法 静态法 动态法

69 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。

70 2、动态年计算费用法 是针对不同时间的经济因素的变化，对项目在不同时期内发生的投资和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。

71 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。
（1）当资金的现值为P ，利率为i%， 则n年后的资金终值F为： (2)已知n年后的资金的终值为F，则现值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。

72 （3）当资金现值为P ，利率为i%， 设在n年内各年平均分摊资金现金为A，则各年分摊资金现值的计算方法如下：
第一年: A A1= (1+i%) A 第二年: A2= (1+i%)2 A 第n年: An= (1+i%)n

73 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

74 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）。

75 【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：