王家民 游德才
(同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院上海 200092)

　　摘　要：在景德鎮(zhèn)市給水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，本文設(shè)計用水量根據(jù)“城市給水工程規(guī)劃規(guī)范”(GB50282—98)提供的不同性質(zhì)城市用地的用水量指標(biāo)及景德鎮(zhèn)市規(guī)劃用地性質(zhì)的面積來計算，此方法精確，但工作量大：在進(jìn)行管網(wǎng)平差時，對雙管或多管沒有進(jìn)行當(dāng)量管道計算，而采用直接用計算機(jī)計算，這樣可節(jié)省手工工作量：對水源的處理，采用同一型號的水泵作為一個水源，計算方便簡單。
　　關(guān)鍵詞：給水管網(wǎng) 設(shè)計 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 工程概況.

　　景德鎮(zhèn)市是江西省的省轄市，位于江西省東北部，是—座馳名中外的瓷都，是國家首批公布的歷史文化名城，同時也是贛東北最大的城市。
　　景德鎮(zhèn)市市區(qū)目前由中市區(qū)(老城區(qū))、東市區(qū)及西市區(qū)三個區(qū)組成。一九九七年七月景德鎮(zhèn)市城市總體規(guī)劃修編辦公室對景德鎮(zhèn)市城市總體規(guī)劃進(jìn)行了修訂，將市區(qū)分為五個片區(qū)：東市區(qū)、中市區(qū)、西南區(qū)、西北區(qū)、城北區(qū)(浮梁城區(qū))。其中東市區(qū)為陶瓷、機(jī)械和高科技工業(yè)基地；中市區(qū)為全市政治、貿(mào)易、文化中心；西南區(qū)為工業(yè)區(qū)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)；西北區(qū)為經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、旅游、
居住區(qū)；城北區(qū)為浮梁縣城區(qū)。根據(jù)“修訂”規(guī)劃，到2010年景德鎮(zhèn)市區(qū)的城市性質(zhì)為：中外著名瓷都，國家歷史文化名城，贛浙皖毗鄰地區(qū)的中，城市。
　　根據(jù)《景德鎮(zhèn)市總體規(guī)劃(1996-2010)說明書》(景德鎮(zhèn)市人民政府，二○○○年八月)，到規(guī)劃遠(yuǎn)期(2010年)，市區(qū)建成區(qū)面積將由1993年末的31.27Km²增加到48.5Km²，人口將由1995年末的38.42萬人增加到49萬人，緘市流動人口按城市人口的10％計算。1996年，全市工業(yè)總產(chǎn)值為51.38億元。景德鎮(zhèn)市“九·五規(guī)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)”提出，2000年實(shí)現(xiàn)國民生產(chǎn)總值比1994年再翻一番：2010年實(shí)現(xiàn)人均國民生產(chǎn)總值比2000年翻一番。
　　本次給水規(guī)劃根據(jù)《景德鎮(zhèn)市總體規(guī)劃(1996—2010)說明書》和景德鎮(zhèn)市給水現(xiàn)狀，充分利用現(xiàn)有管道，優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計規(guī)模達(dá)到景德鎮(zhèn)市2010年的用水量。

2 給水現(xiàn)狀

2.1 城市供水現(xiàn)狀
　　景德鎮(zhèn)市自來水公司現(xiàn)有以昌江為水源的洋湖、觀音閣兩座水廠和以南河為水源的黃泥頭水廠，總供水能力為20×10⁴m³/d，其中洋湖水廠12×10⁴m³/d，觀音閣水廠6×10⁴m³/d，黃泥頭水廠2×10⁴m³/d。另外有36家企事業(yè)單位用自備水源，其中取地表水約2.9×10⁴m³/d，地下水約3.66×10⁴m³/d。
　　1996年市自來水公司實(shí)際供水6449.32萬m³，最大日供水超過22.10萬m³，超負(fù)荷在10％以上，因此城市供水供需矛盾突出。
　　景德鎮(zhèn)市供水管網(wǎng)總長為199.55Km(管徑DN200以上)，管網(wǎng)系統(tǒng)為枝、環(huán)狀結(jié)合。環(huán)狀網(wǎng)主要是以老市區(qū)為主，東市區(qū)也逐步形成，西市區(qū)和西南區(qū)尚未形成。市區(qū)干管最大口徑DNlOOOmm，供水壓力為0.35～0.40Mpa，管網(wǎng)末端水壓為0.12～0.20Mpa。
城北區(qū)(浮梁區(qū))，為浮梁縣城區(qū)，具有獨(dú)立的供水系統(tǒng)，目前有一座0.5×10⁴m³/d的小水廠，其城區(qū)管網(wǎng)自成環(huán)狀，與景德鎮(zhèn)市區(qū)管網(wǎng)沒有聯(lián)網(wǎng)。
2.2 存在問題
　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)、人民生活水平的日益提高，城市供水的要求和標(biāo)準(zhǔn)愈來愈高，目前供水設(shè)施和供水能力與城市發(fā)展的要求很不適應(yīng)，存在的主要問題有：
　　1)水量不足、供需矛盾大
　　為了解決景德鎮(zhèn)市的供水需求矛盾，景德鎮(zhèn)市自來水公司對洋湖、觀音閣兩座水廠進(jìn)行了擴(kuò)建，使自來水公司供水規(guī)模達(dá)到了20×10⁴m³/d，緩和了市區(qū)用水緊張狀況，但結(jié)合城市總體規(guī)劃的調(diào)整，從宏觀上看，僅僅是彌補(bǔ)了原來嚴(yán)重缺水的欠帳，并沒有解決與規(guī)劃同步建設(shè)的根本問題。根據(jù)修編后的“總規(guī)”，市區(qū)將分為東市區(qū)、中市區(qū)、西南區(qū)、西北區(qū)和城北區(qū)。景德鎮(zhèn)市政府又提出了“改造控制中市區(qū)、配套完善東市區(qū)、加速發(fā)展西南區(qū)、重點(diǎn)開發(fā)西北區(qū)”的建設(shè)方針，因此隨著城區(qū)的開發(fā)建設(shè)，供水矛盾必將越來越突出。
　　2)輸配水管網(wǎng)布局不合理
　　景德鎮(zhèn)市供水干管雖然長為199.55Km(DN200以上)，但供水干管管徑較小，且主要分布在中市區(qū)和東南區(qū)，西北區(qū)及西南區(qū)僅有一兩根干管，末成環(huán)狀，供水安全性得不到保證，且水量由于管徑太小，也不能滿足供水要求。
　　3)水量漏耗大
　　由于歷史原因，城市供水管網(wǎng)管徑偏小，水頭損失大，管道年代過久，經(jīng)常爆管，漏耗很大。據(jù)自來水公司統(tǒng)計，水量漏耗率由1980年得5.1％增加到現(xiàn)在得11.0％。

3 設(shè)計用水量

3.1 用水量指標(biāo)的確定及用水量設(shè)計
　　本次規(guī)劃設(shè)計景德鎮(zhèn)市給水管網(wǎng)，用水量設(shè)計是根據(jù)“緘市給水工程規(guī)劃規(guī)范”(GB50282—98)提供的不同性質(zhì)城市用地的用水量指標(biāo)，按照“景德鎮(zhèn)市總體規(guī)劃圖(1996-2010)”，將整個景德鎮(zhèn)市城市用地(約52.7Km²)分為570塊面積，分別計算得出。
此種方法盡管計算工作量大，但精確度相對較高?！坝盟恐笜?biāo)(一)” “用水量指標(biāo)(二)”“城市最高日用水量”(三)(四)。

用水量指標(biāo)(一) 城市用地 性質(zhì) 行政辦公 商貿(mào)金融 體育、文化娛樂 教育 醫(yī)療體療養(yǎng) 特殊 綠地 代號 C1 C2 C3 C5 C6 D G 用水量指標(biāo)
萬m³/(Km²·d) 范圍 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 選值 0.70 0.50 0.75 1.00 1.00 0.50 0.05

用水量指標(biāo)(二) 城市用地 性質(zhì) 一類工業(yè) 二類工業(yè) 三類工業(yè) 對外交通 居住 市政公用設(shè)施 倉儲 代號 M1 M2 M3 T R U W 用水量指標(biāo)
萬m³/(Km²·d) 范圍 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 選值 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 性質(zhì) 行政辦公 商貿(mào)金融 體育、文化娛樂 教育 醫(yī)療體療養(yǎng) 特殊 綠地 代號 C1 C2 C3 C5 C6 D G 面積
Km² 0.69 3.55 0.35 1.50 0.32 2.86 5.67 用水量指標(biāo)
萬m³/(Km²·d) 0.70 0.50 0.75 1.00 1.00 0.50 0.05 用水量(萬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 性質(zhì) 一類工業(yè) 二類工業(yè) 三類工業(yè) 對外交通 居住 市政公用設(shè)施 倉儲 代號 M1 M2 M3 T R U W 面積
Km² 2.98 5.59 3.76 0.50 23.33 0.59 1.03 用水量指標(biāo)
萬m³/(Km²·d) 1.20 2.00 3.00 0.45 0.80 0.25 0.20 用水量(萬m³/d) 3.58 11.19 11.27 0.23 18.66 0.15 0.21

　　計算結(jié)果為：至2010年，景德鎮(zhèn)市城市總用水量為51.33×10⁴m³/d，扣除自備水源供水量為6.56×10⁴m³/d(未來幾年不再發(fā)展)，市政供水為44.77×10⁴m³/d(最高日)?？紤]到現(xiàn)有水廠和正在建設(shè)中的第四水廠經(jīng)過挖潛，最高日供水可以達(dá)到45×10⁴m³/d(即第四水廠：22×10⁴m³/d，觀音閣水廠：8×10⁴m³/d，洋湖水廠：13×10⁴m³/d，黃泥頭水廠：2×10⁴m³/d)，故景德鎮(zhèn)市給水管網(wǎng)優(yōu)化乎差計算據(jù)此進(jìn)行。
3.2用水指標(biāo)調(diào)整的說明
3.2.1關(guān)于居住用地用水量指標(biāo)調(diào)整的說明
　　根據(jù)居住區(qū)用地面積(23.33Km²)和2010年規(guī)劃的人口數(shù)(48.5萬人)進(jìn)行測算，居住區(qū)人口用地指標(biāo)與“城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范(GB50180-93)”規(guī)定的人均居住區(qū)用地控制指標(biāo)明顯偏高，故將居住區(qū)用水量指標(biāo)調(diào)整為0.80萬m³/(Km²·d)。
3.2.2關(guān)于工業(yè)用地用水量指標(biāo)調(diào)整的說明
　　由于目前存在工業(yè)自備水源，供水量為6.56×10⁴m³/d，這些工業(yè)白備水源供水管線自行敷設(shè)、管理、運(yùn)行，不屬于市政給水管網(wǎng)的供水范圍，因此管段的沿線流量不應(yīng)包括此部分水量，故將工業(yè)(一類、二類、三類)用地用水量指標(biāo)相應(yīng)下調(diào)。調(diào)整后的工業(yè)(一類，二類、三類)用地用水量指標(biāo)值見表(五)。

工業(yè)用地用水量指標(biāo)(五) 城市用地 性質(zhì) 一類工業(yè) 二類工業(yè) 三類工業(yè) 代號 M1 M2 M3 用水量指標(biāo)
萬m³/(Km²·d) 范圍 1.20～1.00 2.00～3.50 3.00～5.00 選值 1.00 1.50 2.20

4 給水管網(wǎng)設(shè)計

4.1 設(shè)計原則和設(shè)計參數(shù)的確定
4.1.1 設(shè)計原則的確定
　　1) 給水管道建設(shè)與道路建設(shè)同步進(jìn)行，或根據(jù)給水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計藍(lán)圖，有步驟地進(jìn)行低壓區(qū)的改造。
　　2) 盡量利用原有給水管道，但對于小于DN200的給水管道，考慮到其對整個管網(wǎng)的水力條件影響不大，并且有相當(dāng)多的管道不在規(guī)劃道路之上，故不參與管網(wǎng)平差計算，而將其作為配水管考慮。
　　3) 供水必須安全可靠，當(dāng)局部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍為最小。為此，本工程設(shè)計成環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)相結(jié)合的形式。
　　4) 對景德鎮(zhèn)市配水管網(wǎng)按多水源統(tǒng)一進(jìn)行平差。
4.1.2設(shè)計參數(shù)的確定
　　1) 管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)流速以華東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)流速為基礎(chǔ)。
　　2) 時變化系數(shù)K_h按1.30計。
　　3) 管網(wǎng)自由水壓按滿足六層樓水壓要求考慮，即為28m。
　　4) 消防核算按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)為3，一次滅火用水量為751／s。
4.2 管網(wǎng)設(shè)計
4.2.1管網(wǎng)布置
　　新建第四水廠、觀音閣水廠和洋湖水廠都位于景德鎮(zhèn)市城市北部，根據(jù)“景德鎮(zhèn)市總體規(guī)劃圖(1996-2010)”和“景德鎮(zhèn)市城市總體規(guī)劃(1996-2010)說明書”以及市政府提出的“改造控制中市區(qū)，配套完善東市區(qū)，加速發(fā)展西南區(qū)，重點(diǎn)發(fā)展西北區(qū)”的建設(shè)方針，西南區(qū)、中市區(qū)輸水干管主要以南北走向布置，東市區(qū)的干管主要以東西走向布置。
4.2.2沿線流量及節(jié)點(diǎn)流量計算
　　1) 沿線流量計算
　　任一管段的沿線流量等于該管段承擔(dān)的不同性質(zhì)城市用地的供水面積乘以“城市給水工程規(guī)劃規(guī)范”(GB50282—98)中規(guī)定的相應(yīng)用水量指標(biāo)的總和。供水面積用等分角線的方法來劃分街區(qū)，在街區(qū)長邊上的管段，其兩側(cè)供水面積為梯形，在街區(qū)短邊上的管段，其兩側(cè)供水面積為三角形。
　　2) 節(jié)點(diǎn)流量計算
　　任一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量等于與該節(jié)點(diǎn)相連各管段的沿線流量總和的一半。
4.2.3平差計算
　　1)管網(wǎng)簡化
　　計算管網(wǎng)是在景德鎮(zhèn)市管網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，依據(jù)城區(qū)給水管網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了增補(bǔ)修改，共簡化產(chǎn)生了108個環(huán)，其中虛環(huán)5個，282根管段，其中虛管段6根。計算中，為了簡化工作量，將管網(wǎng)中兩個節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有的或增補(bǔ)的雙管或多個管段并不簡化成一當(dāng)量管徑，而是使它們也形成環(huán)，直接列入程序進(jìn)行計算；將水泵型號相同的當(dāng)作一個水源進(jìn)行平差計算，共有6個水源。實(shí)踐表明這樣可以大大減少手工計算量。
　　2)計算方法
　　平差計算采用：“LOOP—環(huán)網(wǎng)模型BASIC程序”上機(jī)計算。該程序采用Hardy—Cross計算方法，假定管段落流量和計算管段流量的修正量。設(shè)計環(huán)閉合差為△h=O.05米。
　　3)控制點(diǎn)確定
　　由于節(jié)點(diǎn)68處地勢較高，地面標(biāo)高達(dá)到46米—47米，比其他地方平均高出近15米。因此，選擇68節(jié)點(diǎn)為控制點(diǎn)。
　　4)平差計算
　　平差計算是按以上所定的設(shè)計原則，設(shè)計參數(shù)和管網(wǎng)簡化對設(shè)工況進(jìn)行了上機(jī)計算。通過計算又對設(shè)計新增管道從數(shù)量、管徑、管位等進(jìn)行了調(diào)擅，計算結(jié)果表明，最高日最大時工況時能滿足控制點(diǎn)自由水壓要求；消防核算時也能滿足要求；事故核算時，按最不利管段損壞而需要斷水檢修為條件，進(jìn)行了兩種事故可能性的核算：a)四水廠DN1200出廠管(管段編號253)損壞；b)洋湖水廠DN1000出廠管(管段編號149)損壞，結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)生最不利管段損壞，需要斷水檢修時，在滿足最高日最大時供水量70％和消防流量的情況下，供水水壓能夠達(dá)到規(guī)定的自由水壓。

5 存在問題及建議

　　1)本規(guī)劃基礎(chǔ)為景德鎮(zhèn)市城市總體規(guī)劃，在未來的管網(wǎng)建設(shè)中，根據(jù)城市總體規(guī)劃的修訂，給水管網(wǎng)規(guī)劃同時也作某些必要的調(diào)整。給水管道與道路建設(shè)同步進(jìn)行，以逐步形成供水干管網(wǎng)絡(luò)，捉高供水安全性和自來水普及率，減少漏損率。
　　2)景德鎮(zhèn)市管網(wǎng)基礎(chǔ)比較薄弱，已敷設(shè)的管道口徑較小，在未來的管網(wǎng)建設(shè)中需敷設(shè)的大口徑的管道明顯增多，資金需求量較大，任重而道遠(yuǎn)。
　　3)結(jié)合管網(wǎng)優(yōu)化計算，2010年各水廠二級泵房的選泵已經(jīng)確定，今后應(yīng)根據(jù)用水量的增加和管網(wǎng)建設(shè)的具體情況逐步進(jìn)行二級泵房水泵的更換。

參考文獻(xiàn)
[1] 景德鎮(zhèn)市總體規(guī)劃(19962010)說明書(景德鎮(zhèn)市人民政府，二000年八月)
[2] 景德鎮(zhèn)市城市總體規(guī)劃文本(景德鎮(zhèn)市緘市總體規(guī)劃修編辦公室，景德鎮(zhèn)市建筑設(shè)計院，一九九七年十二月)
[3] 城市給水工程規(guī)劃規(guī)范(GB50282-98)
[4] 嚴(yán)煦世 范瑾初 給水工程(第三版) 北京：中國建筑工業(yè)出版社 1995年

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作者簡介：
王家民：1952年生，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，博士，主要從事水處理理論與技術(shù)研究。