談城市給水工程專項規劃的設計要點★

曾紅菊 張 移

(1.資陽市雁江區沱東發展區管理委員會，四川 資陽 641300; 2.中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330031)

0 引言

給水系統是現代化城市最重要的基礎設施之一，是城市文明、經濟發展和現代化水平的重要標志[1]。而給水工程專項規劃就是立足于城市現狀，從城市發展全局出發，對給水系統進行的統一規劃。它以城市總體規劃、各片區的控制性詳細規劃、概念性規劃、修建性詳細規劃等為決策依據，為城市供水系統的發展提供了可靠的理論依據。

1 供水現狀分析

給水工程規劃的目的在于對城市現有給水系統進行完善，并對城市遠期供水系統的發展進行統一設計。規劃初期，應做好現場踏勘工作，充分收集相關資料，并對現有供水系統進行分析，找出其中存在的問題，從而制定應對方案，為給水工程規劃尋找突破口。

2 城市給水工程規劃要點

城市給水工程規劃的設計要點主要有以下幾點:城市用水量預測;水廠選址及其規模的確定;供水管網的布置;供水方案比選等。

2.1 城市用水量預測

城市用水量是確定取水和水處理構筑物、泵站和管網等構筑物設計規模的基本依據，它影響到城市給水工程的基建投資和運行費用，也影響到整個城市供水系統的發展。因此，城市用水量預測在城市給水工程規劃中起著舉足輕重的作用。城市用水量由兩部分組成:第一部分為規劃期內由城市給水工程統一供給的居民生活用水、工業用水、公共設施用水及其他用水水量的總和;第二部分為城市給水工程統一供給以外的所有用水水量的總和[2]。

關于用水量預測的方法有很多種，大體可以分為以下幾類:分類用水預測法、單位用地面積法、人均綜合指標法、年遞增率法等。現如今，許多統計數學分析方法在用水量預測中得到廣泛運用，并取得了很好的效果。此類分析方法主要分為單一模型預測法和組合模型法兩種，其中，單一模型預測法主要有[3-7]ARMA法、回歸分析法、指標法、灰色預測方法、人工神經網絡預測法等等。組合模型[8，9]預測法主要有加權組合模型、灰色RBF組合模型、灰色神經網絡與馬爾科夫鏈組合模型等等。組合模型相比單一預測模型更系統、更全面，可以有效地提高水量預測的精度。

預測城市用水量時，應結合城市總體規劃及設計規范，采用多種預測方法進行預測。其中，在確定用水量定額時，應充分考慮城市的地理位置、水資源狀況、城市性質和人口規模、產業結構、國民經濟發展和居民生活水平、工業回用水率等因素[2]。在得出預測結果后，應對各種預測結果運用數學統計方法進行數據校核，使其更符合城市用水量的發展狀況。

2.2 水廠選址及其規模的確定

在確定城市用水量之后，應結合城市總體規劃及供水現狀，合理選擇水廠廠址和確定水廠的設計規模。

水廠廠址應選擇在工程地質條件較好、不易受洪水威脅、交通方便、靠近電源的地方。當取水點離用水區較近時，水廠一般設置在靠近取水構筑物的地方，與取水構筑物建在一起;當取水點離用水區較遠，廠址選擇有兩種方案，一種是將水廠設置在取水構筑物附近;另一種是設置在離用水區較近的地方[10]。同時，也可以考慮對現有水廠進行改擴建，以滿足城市用水量的增長需求，其設計規模應根據各水廠服務區域的預測水量來確定。

2.3 供水管網的布置

布置供水管線的時侯，必須首先要確定全部給水主干管、干管的走向，然后對管網進行水力計算，以確定各水源節點(如泵站、水塔等)的供水量、各管段中的流量、管徑以及全部節點的水壓[10]。

供水管網的布置形式一般可以分為以下兩種:統一給水管網系統和分區給水管網系統[1]。

統一給水管網系統是指給水系統中只有一個管網系統，即管網不分區，統一供應生產、生活和消防等各類用水。

分區給水管網系統是指將給水管網劃分為多個區域，各分區管網具有獨立的供水泵站或高位調節水池。而分區給水管網布置方式又可分為三種形式:串聯分區，并聯分區以及混聯分區。串聯分區一般采用設多級泵站對管網進行連續加壓，或者采用高位調節進行逐級減壓;并聯分區采用設置不同揚程的泵站(或在泵站中設置不同水泵)對不同壓力要求的區域供水;混聯方式是在串聯分區的并聯分區的基礎上通過一定的關系組合而成的供水系統。

管網布置應根據城市自身的地形特點，將管網系統劃分成為若干供水區域，各供水區域之間通過若干聯絡管相連，并在聯絡管上設置應急閘閥[11]，當某一分區出現供水不足或停水等供水事故的時候，開啟應急閘閥，從其他片區的對應分區向事故片區供水;待供水事故解決以后，再關閉應急閘閥，以保證各分區的供水獨立性。

2.4 供水方案比選

以資陽市城東新區為例，該片區位于沱江東岸，與老城區隔江相望，新區分為北部商住服務發展片區、一期辦公居住區、南部工業園區以及南部物流園區四大片區(見圖1)。其中北部商業服務區和一期辦公居住區為主要發展區，這兩塊區域人口集中，用水量較大。

為了解決城東新區的供水問題，提出了兩種方案:

方案一:

在北部商住服務發展片區新建一個規模為10萬m3/d的給水廠，分兩期完成，一、二期各為5萬m3/d，占地共約10 hm2，采用深井泵房從老鷹水庫和丹山水庫取水。

方案二:

在沱江河床底建設長約600 m、寬為2.3 m、高為2.0 m的過江隧道，穿越沱江，在隧道中鋪設一根DN700的輸水管道，把老城區水廠10萬m3/d的水量通過中途泵站加壓輸送至城東新區。

圖1 四川省資陽市城東新區整體布局圖

對兩方案的優、缺點進行了分析，見表1。

表1 城東新區供水方案比較

通過技術方案比選可得出:

方案一更為經濟可行。因此，將方案一作為優選方案，方案二為備選方案。

3 結語

1)在進行給水工程規劃時，要結合城市總體規劃，對城市現狀進行充分分析，盡可能發揮現有供水系統的供水能力，避免重復建設所造成的資源浪費。2)在城市給水系統建設的初期，可考慮采用單水源供水方式來供水，隨著城市的發展，再考慮將其他片區管網與現有供水管網連通，以形成多水源聯合供水的格局，以提高供水的安全可靠性。3)城市給水系統規劃應符合城市總體規劃的發展要求，設計規模應按遠期確定，然后分期實施，從而滿足城市用水量的發展需求。4)當同一個供水方式有多種不同的實現方案時，應對規劃方案進行技術經濟比較，從而得出更加合理可行的優選方案。

[1] 嚴煦世，劉遂慶.給水排水管網系統[M].北京:中國建筑工業出版社，2002.

[2] GB 50282-98，城市給水工程規劃規范[S].

[3] 李 琳，左其亭.城市用水量預測方法及應用比較研究[J].水資源與水工程學報，2005，16(3):6-10.

[4] 袁一星，張 杰，徐洪福，等.城市用水量中長期預測模型的研究[J].給水排水，2004，30(6):102-105.

[5] 張 雄，黨志良，張賢洪，等.城市用水量預測模型綜合研究[J].水資源與水工程學報，2005，16(4):4-28.

[6] 章征寶，陳朝東，張一剛.人工神經網絡在城市用水量預測中的應用進展[J].給水排水，2007，S1(32):110-114.

[7] AlaaH Aly，Nisai Wanakule.Short-term forecasting for urbanwater consumption[J].Journal of Water Resources Planning and Management，2004，130(5):405-410.

[8] Batea JM，Granger CW J.Combination of forcast[J].Operations Research Quarterly，1969，20(4):451-468.

[9] Paulo S A，Freitas Antonio J，L odrigues.Model combination in neural-based forecasting[J].European Journal of Operational Research，2006(173):801-814.

[10] 嚴煦世，范謹初.給水工程[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社，1999.

[11] 張 晉，華 佩.山地城市給水管網系統分析及可靠性研究[J].給水排水，2010(5):68-70.