某市经济特区给水方案分析

张 珍 宋学阳 张 丹

1. 中国城市建设研究院有限公司 北京 100000

2. 中国建筑标准设计研究院有限公司 北京 100000

3. 北方集成电路技术创新中心（北京）有限公司 北京 100000

1 供水现状

1.1 水源

本项目地域处于西江干流下游，除河江流域外，直接汇入西江流域的集雨面积400km2，其中100km2以上支流主要有沙坪河。水厂水源取水口设在岛屿东侧，原水水质为地表水II类。岛内现有工业、企业主要采用自备水源。

1.2 现状水厂

岛内主要由位移的现状水厂供水，水源为西江江水，现日供水量为约1.2万吨，远期达到6.2万吨/日。

1.3 现状给水管网

岛内现状给水管道较少，主要分布在自来水厂出厂管东侧DN600、主干道DN600、次干路DN300及部分支路，根据业主意见和运行事故情况，远期均新建。

2 用水量预测

2.1 综合用水指标法

规划区远期规划人口总数约为11.0万人，根据《城市给水工程规划规范》(GB50282-2016)中城市综合用水量指标为0.45-0.75万m3/万人·d，参照相关规划和地区实际情况等，综合确定用水量指标为0.55万m3/万人·d，则规划区最高日给水量预测约为6.05万m3/d。

2.2 单位建设用地给水量指标法

远期建设用地达到约12.68km2，预测期末用水量约为6.19万m3/d。具体预测如下：

表1 居住与商业水量预测表

表2 生活水量预测表

类别需水量预测数量 单位 定额 单位 用水量(万m3/d)3 绿化浇洒 273.90 ha 3 L/m2·d 0.82 4 管网漏失率 以1-3项之和的10%计 0.52 5 未预见水量 以1-4项之和的12%计 0.69合计 6.44

根据以上三种预测方法综合分析，适度考虑一些未预见因素，同时留有一定预量，确定最高日用水量约为6.20万m3/d ((6.05+6.19+6.44)/3)，日变化系数取1.4[1]。

3 给水管网工程

3.1 给水管网布置

(1) 管网应沿规划及现状道路布置。

(2) 为保障供水安全，管网采用环状布置，部分边缘地区受道路规划影响采用枝状管网。

3.2 给水管网平差

(1) 根据相关规划，现状水厂远期供水量满足水质、水量和水压要求；

(2) 管网尽可能利用现有的管道；

(3) 配水管网设计供水水压在经济合理的前提下按最不利点服务压力(自由水头)28m考虑；

(4) 管网消防校核时，按同一时间发生火灾2起，灭火用水量均为45L/s，最不利点服务压力(自由水头)高于低压消防要求压力10m；

(5) 管网事故校核时，考虑输配水干管发生事故，全部节点流量按折减比70%计算，节点均需满足服务压力(自由水头)28m。

3.3 管网平差主要方法

管网计算采用管网分析软件计算，计算采用解节点水压方程的节点方程法。配水管网节点流量计算采用按管长分配流量的方法计算各个节点流量。

3.4 管网平差结论

根据所有节点均需满足服务压力为28m的条件，反算水源点水压为50m。管网平差计算各工况校核结论如下：

(1) 最高时

最高日最高时设计秒流量为1000L/s，给水系统时变化系数为1.4。现状水厂供水量远期为6.2万m3/d，出厂水压为50m时，可满足六层建筑用水要求，即不小于0.28MPa。

(2) 消防时

按目前确定的供水系统，消防水量可由市政管网供水系统供给，消防时校核，消防流量按同一时间内火灾次数为2次，用水量标准45L/s，则消防流量2处共计90 L/s。经平差计算消防时最不利点水压不低于0.1MPa。可以满足城区低压消防设计要求[2]。

(3) 事故时

发生事故管段定义为J-6~J-7管段，事故发生时段按最高日最高时70%供水量供水，最不利点水压可满足六层建筑用水要求，即不小于0.28MPa。

具体平差结果详见给水管网平差结果图

3.5 管材比选

岛内现状给水管管材主要以铸铁管和塑料管为主。目前国内常用的输水管材有钢管、钢管、玻璃钢管及PE管等，具体分述析如下：

表3 管材的主要特性比较表

表4 管材技术性能比较表

比较结果：根据以上分析，确定本次工程采用PE给水管，管廊内部及管道规格大于600的给水管道采用钢管。

3.6 管道接口、连接方式

非管廊段管道，管材采用给水PE管，热熔连接，管道等级为PE100，公称压力PN为1.0MPa；管廊段管道，管材采用给水钢管，承插连接，管道等级为K9，工程压力PN为1.0MPa。

3.7 管道沟槽开挖与基础回填

沟槽槽底净宽度不小于管外径加两侧各0.5m确定，开挖沟槽至基底设计标高0.2-0.3m 的原状土以上时，应在铺管前人工清理至设计标高；开挖深度小于等于1.5m时采用垂直开挖，管道开挖深度大于1.5m时宜采用放坡开挖，具体放坡系数应根据本工程地质勘查报告选取，一般情况下可采用1:1放坡；局部管道埋深过大时，应经相关部门审核深基坑施工方案后才可施工，支护方案可采用钢板桩支护，具体方案应以相关部门审批意见为主[3]。

基坑施工时如坑内明水较多，应采取切实有效的排水措施，不得带水施工；

①管道基础

非管廊段给水管道采用砂垫层基础；

管廊段给水管道基座详见综合管廊工程相关设计内容。

②土方回填

土方回填采用中粗砂，具体压实度要求应严格执行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)和《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032—2003)等相关规范要求。

3.8 附属设施

①消火栓布置

消火栓宜布置在非机动车道内或路边线外侧，间距不大于120m。

②阀门及阀门井

阀门均选用法兰连接双偏心蝶阀，阀门公称压力PN1.0MPa；

③排气阀及排气井

给水管道最高处设排气阀，管线竖向布置平缓时，宜间隔1000m左右设一处通气设施，排气阀需做阀门井。

④排泥阀及排泥井

管道下凹处设排泥井，溢流管就近接入河道、绿地或雨水检查井。

3.9 障碍避让

①工程障碍

本次给水工程穿越河道处，给水管道均采用双管过河，施工方法采用牵引施工。穿河段管道路由在路面外时，阀门井地面标高参考地形图现状标高及景观设计地形标高，如施工时与现场情况有冲突时，需按现场实际情况调整，但必须满足本说明最小覆土要求。河底段河底设计高程约为-0.50 - -1.0m。如现场施工时与设计河底高程不同时，可按图纸相对覆土调整管中心高程，但最小覆土不得小于2.0m。

②工程避让

给水管道避让排水等重力流管道时，需敷设于重力流管道下方，并加设钢套管防护，钢套管采用焊接连接，套管伸出交叉管的长度每边不小于3m，两端应采用防水水泥砂浆封闭。

3.10 工程质量与验收

①管道强度试验

试压管端分段长度不宜大于1km；本工程给水管道工作压力P≤1.0MPa，实验压力1.5MPa。管道试压时应在预留支线端头设置排气装置。

②管道严密性试验

管道严密性实验应按放水发或注水法进行，实验应做记录；严密性试验时，不得有漏水现象，管道实测渗水量应满足《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50628-2008)要求。

③冲洗、消毒

冲洗、消毒前必须安排人员清理干净管道内杂物，并清洗明显的污点；冲洗应连续进行，一般冲洗强度为1m/s，冲洗时间为4-6小时，当排出口的水色透明度与入口处目测一致时即为合格；冲洗后，应用每升中含20-30mg 游离氯的水灌洗管道进行消毒，含氯水在管道中应停留24 小时以上，消毒完毕再用生活饮用水冲洗，直到水质取样化验合格为止。

4 其他说明

4.1 管网应急保证

(1) 有计划的分布、分期实施管网改造和新建计划，改善管网输配水水质，使用户饮用的水质与水厂出厂的水质相近；改善管网服务压力，提高输水能力，降低管网运行能耗；

(2) 引进先进的管道探伤及测漏设备，定期对城市管网进行检测与维护，消除易爆管段，降低管网漏损率，防患于未然，力争杜绝事故隐患，提高管网运行的安全可靠性；

(3) 建立专职的管网巡查、检漏队伍，学习熟练使用测漏仪器，加强管网的日常查漏工作。

4.2 节水和节能

（1）节水

水资源供需矛盾日益突出。节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。具体节水措施建议如下：

①加强法制建设，把节约用水纳入法制管理；②合理调整用水结构，推行节水型工艺技术。

（2）节能

管道设计中，为减少水头损失，对管道走向和路径应多角度考虑，同事尽量缩短管道长度；选择管材时，尽可能选择管道粗糙系数小的管材，从而减小水头损失；以经济流速为基准确定管径，使管道设计经济合理。

4.3 爆管防治

（1）爆管原因

①管道及配件材质在热胀冷缩、冲击、挤压等应力的作用下，不能较好的释放应力而产生破坏，发生爆管事故；②地面荷载、土体移位；③管道施工质量；④温度及水压变化影响。

（2）爆管防治措施

①新型材料管道的运用，例如钢管、塑料管、钢骨架塑料管等。管道连接时，尽量采用柔性接口，消除各种应力对管道接口的破坏；②适当加大管道埋深和一定的保护措施，控制外压的损害；③加强施工管理，严格按给水工程设计、施工规范执行，全面提高管道施工质量；④尽量避免温度影响和压力异常波动；⑤根据历年修漏记录，建立管网漏水和爆管的数据库，分析出漏水较多的管段，结合管材、管龄、道路荷载等信息，优化每年的管网更新计划。

4.4 水锤防治

（1）水锤成因

①阀门突然开启或关闭；②水泵机组突然停车或开启；③单管向高处(供水地形高差大于20m)输水；④水泵总扬程或工作压力过大；⑤管道中水流速度过大；⑥管道过长且地形变化大。

（2）水锤防治措施

①采用恒压控制技术；②安装水锤消除器；③在大口径的水泵出水管上安装缓闭止回阀；④设置单向调压塔；⑤在泵站内设置旁通管(阀)；⑥设置多级止回阀。

4.5 捡漏及漏失量控制

（1）管网漏损成因

①管材自身的原因。②使用年限过长。③土壤的腐蚀性和管道自身防腐蚀不良。④管道施工不合规范，管道基础和直墩处理不当或埋深不够，管内水压偏高易造成漏损。⑤供水管道的非法私接乱碰也造成水量的流失。

（2）管道漏失的控制措施

①完善供水管网资料的管理，建立合理的资料数据和图纸库等。②加强维修人员综合能力并建立一定的考核制度。③加强稽查，杜绝供水管道的非法私接。

5 结束语

在全岛给水方案设计时，给水管网应根据用水要求合理分布于全部供水区，在满足各用户对水量、水压的要求以及考虑施工维修方便的原则下，尽可能缩短给水管线总长度；给水管道之间应形成环状，保证供水的安全可靠性；管网按高日高时水量计算KZ=1.4，管网最不利点服务压力(自由水头)28m。配水管网设计供水水压在经济合理的前提下按最不利点服务压力(自由水头)28m考虑；管网消防校核时，按同一时间发生火灾2起，灭火用水量均为45L/s，最不利点服务压力(自由水头)高于低压消防要求压力10m；管网事故校核时，考虑输配水干管发生事故，全部节点流量按折减比70%计算，节点均需满足服务压力(自由水头)28m。