某市經濟特區給水方案分析

張 珍 宋學陽 張 丹

1. 中國城市建設研究院有限公司 北京 100000

2. 中國建筑標準設計研究院有限公司 北京 100000

3. 北方集成電路技術創新中心（北京）有限公司 北京 100000

1 供水現狀

1.1 水源

本項目地域處于西江干流下游，除河江流域外，直接匯入西江流域的集雨面積400km2，其中100km2以上支流主要有沙坪河。水廠水源取水口設在島嶼東側，原水水質為地表水II類。島內現有工業、企業主要采用自備水源。

1.2 現狀水廠

島內主要由位移的現狀水廠供水，水源為西江江水，現日供水量為約1.2萬噸，遠期達到6.2萬噸/日。

1.3 現狀給水管網

島內現狀給水管道較少，主要分布在自來水廠出廠管東側DN600、主干道DN600、次干路DN300及部分支路，根據業主意見和運行事故情況，遠期均新建。

2 用水量預測

2.1 綜合用水指標法

規劃區遠期規劃人口總數約為11.0萬人，根據《城市給水工程規劃規范》(GB50282-2016)中城市綜合用水量指標為0.45-0.75萬m3/萬人·d，參照相關規劃和地區實際情況等，綜合確定用水量指標為0.55萬m3/萬人·d，則規劃區最高日給水量預測約為6.05萬m3/d。

2.2 單位建設用地給水量指標法

遠期建設用地達到約12.68km2，預測期末用水量約為6.19萬m3/d。具體預測如下：

表1 居住與商業水量預測表

表2 生活水量預測表

類別需水量預測數量 單位 定額 單位 用水量(萬m3/d)3 綠化澆灑 273.90 ha 3 L/m2·d 0.82 4 管網漏失率 以1-3項之和的10%計 0.52 5 未預見水量 以1-4項之和的12%計 0.69合計 6.44

根據以上三種預測方法綜合分析，適度考慮一些未預見因素，同時留有一定預量，確定最高日用水量約為6.20萬m3/d ((6.05+6.19+6.44)/3)，日變化系數取1.4[1]。

3 給水管網工程

3.1 給水管網布置

(1) 管網應沿規劃及現狀道路布置。

(2) 為保障供水安全，管網采用環狀布置，部分邊緣地區受道路規劃影響采用枝狀管網。

3.2 給水管網平差

(1) 根據相關規劃，現狀水廠遠期供水量滿足水質、水量和水壓要求；

(2) 管網盡可能利用現有的管道；

(3) 配水管網設計供水水壓在經濟合理的前提下按最不利點服務壓力(自由水頭)28m考慮；

(4) 管網消防校核時，按同一時間發生火災2起，滅火用水量均為45L/s，最不利點服務壓力(自由水頭)高于低壓消防要求壓力10m；

(5) 管網事故校核時，考慮輸配水干管發生事故，全部節點流量按折減比70%計算，節點均需滿足服務壓力(自由水頭)28m。

3.3 管網平差主要方法

管網計算采用管網分析軟件計算，計算采用解節點水壓方程的節點方程法。配水管網節點流量計算采用按管長分配流量的方法計算各個節點流量。

3.4 管網平差結論

根據所有節點均需滿足服務壓力為28m的條件，反算水源點水壓為50m。管網平差計算各工況校核結論如下：

(1) 最高時

最高日最高時設計秒流量為1000L/s，給水系統時變化系數為1.4。現狀水廠供水量遠期為6.2萬m3/d，出廠水壓為50m時，可滿足六層建筑用水要求，即不小于0.28MPa。

(2) 消防時

按目前確定的供水系統，消防水量可由市政管網供水系統供給，消防時校核，消防流量按同一時間內火災次數為2次，用水量標準45L/s，則消防流量2處共計90 L/s。經平差計算消防時最不利點水壓不低于0.1MPa。可以滿足城區低壓消防設計要求[2]。

(3) 事故時

發生事故管段定義為J-6~J-7管段，事故發生時段按最高日最高時70%供水量供水，最不利點水壓可滿足六層建筑用水要求，即不小于0.28MPa。

具體平差結果詳見給水管網平差結果圖

3.5 管材比選

島內現狀給水管管材主要以鑄鐵管和塑料管為主。目前國內常用的輸水管材有鋼管、鋼管、玻璃鋼管及PE管等，具體分述析如下：

表3 管材的主要特性比較表

表4 管材技術性能比較表

比較結果：根據以上分析，確定本次工程采用PE給水管，管廊內部及管道規格大于600的給水管道采用鋼管。

3.6 管道接口、連接方式

非管廊段管道，管材采用給水PE管，熱熔連接，管道等級為PE100，公稱壓力PN為1.0MPa；管廊段管道，管材采用給水鋼管，承插連接，管道等級為K9，工程壓力PN為1.0MPa。

3.7 管道溝槽開挖與基礎回填

溝槽槽底凈寬度不小于管外徑加兩側各0.5m確定，開挖溝槽至基底設計標高0.2-0.3m 的原狀土以上時，應在鋪管前人工清理至設計標高；開挖深度小于等于1.5m時采用垂直開挖，管道開挖深度大于1.5m時宜采用放坡開挖，具體放坡系數應根據本工程地質勘查報告選取，一般情況下可采用1:1放坡；局部管道埋深過大時，應經相關部門審核深基坑施工方案后才可施工，支護方案可采用鋼板樁支護，具體方案應以相關部門審批意見為主[3]。

基坑施工時如坑內明水較多，應采取切實有效的排水措施，不得帶水施工；

①管道基礎

非管廊段給水管道采用砂墊層基礎；

管廊段給水管道基座詳見綜合管廊工程相關設計內容。

②土方回填

土方回填采用中粗砂，具體壓實度要求應嚴格執行《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB50268-2008)和《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》(GB50032—2003)等相關規范要求。

3.8 附屬設施

①消火栓布置

消火栓宜布置在非機動車道內或路邊線外側，間距不大于120m。

②閥門及閥門井

閥門均選用法蘭連接雙偏心蝶閥，閥門公稱壓力PN1.0MPa；

③排氣閥及排氣井

給水管道最高處設排氣閥，管線豎向布置平緩時，宜間隔1000m左右設一處通氣設施，排氣閥需做閥門井。

④排泥閥及排泥井

管道下凹處設排泥井，溢流管就近接入河道、綠地或雨水檢查井。

3.9 障礙避讓

①工程障礙

本次給水工程穿越河道處，給水管道均采用雙管過河，施工方法采用牽引施工。穿河段管道路由在路面外時，閥門井地面標高參考地形圖現狀標高及景觀設計地形標高，如施工時與現場情況有沖突時，需按現場實際情況調整，但必須滿足本說明最小覆土要求。河底段河底設計高程約為-0.50 - -1.0m。如現場施工時與設計河底高程不同時，可按圖紙相對覆土調整管中心高程，但最小覆土不得小于2.0m。

②工程避讓

給水管道避讓排水等重力流管道時，需敷設于重力流管道下方，并加設鋼套管防護，鋼套管采用焊接連接，套管伸出交叉管的長度每邊不小于3m，兩端應采用防水水泥砂漿封閉。

3.10 工程質量與驗收

①管道強度試驗

試壓管端分段長度不宜大于1km；本工程給水管道工作壓力P≤1.0MPa，實驗壓力1.5MPa。管道試壓時應在預留支線端頭設置排氣裝置。

②管道嚴密性試驗

管道嚴密性實驗應按放水發或注水法進行，實驗應做記錄；嚴密性試驗時，不得有漏水現象，管道實測滲水量應滿足《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB50628-2008)要求。

③沖洗、消毒

沖洗、消毒前必須安排人員清理干凈管道內雜物，并清洗明顯的污點；沖洗應連續進行，一般沖洗強度為1m/s，沖洗時間為4-6小時，當排出口的水色透明度與入口處目測一致時即為合格；沖洗后，應用每升中含20-30mg 游離氯的水灌洗管道進行消毒，含氯水在管道中應停留24 小時以上，消毒完畢再用生活飲用水沖洗，直到水質取樣化驗合格為止。

4 其他說明

4.1 管網應急保證

(1) 有計劃的分布、分期實施管網改造和新建計劃，改善管網輸配水水質，使用戶飲用的水質與水廠出廠的水質相近；改善管網服務壓力，提高輸水能力，降低管網運行能耗；

(2) 引進先進的管道探傷及測漏設備，定期對城市管網進行檢測與維護，消除易爆管段，降低管網漏損率，防患于未然，力爭杜絕事故隱患，提高管網運行的安全可靠性；

(3) 建立專職的管網巡查、檢漏隊伍，學習熟練使用測漏儀器，加強管網的日常查漏工作。

4.2 節水和節能

（1）節水

水資源供需矛盾日益突出。節約用水、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。具體節水措施建議如下：

①加強法制建設，把節約用水納入法制管理；②合理調整用水結構，推行節水型工藝技術。

（2）節能

管道設計中，為減少水頭損失，對管道走向和路徑應多角度考慮，同事盡量縮短管道長度；選擇管材時，盡可能選擇管道粗糙系數小的管材，從而減小水頭損失；以經濟流速為基準確定管徑，使管道設計經濟合理。

4.3 爆管防治

（1）爆管原因

①管道及配件材質在熱脹冷縮、沖擊、擠壓等應力的作用下，不能較好的釋放應力而產生破壞，發生爆管事故；②地面荷載、土體移位；③管道施工質量；④溫度及水壓變化影響。

（2）爆管防治措施

①新型材料管道的運用，例如鋼管、塑料管、鋼骨架塑料管等。管道連接時，盡量采用柔性接口，消除各種應力對管道接口的破壞；②適當加大管道埋深和一定的保護措施，控制外壓的損害；③加強施工管理，嚴格按給水工程設計、施工規范執行，全面提高管道施工質量；④盡量避免溫度影響和壓力異常波動；⑤根據歷年修漏記錄，建立管網漏水和爆管的數據庫，分析出漏水較多的管段，結合管材、管齡、道路荷載等信息，優化每年的管網更新計劃。

4.4 水錘防治

（1）水錘成因

①閥門突然開啟或關閉；②水泵機組突然停車或開啟；③單管向高處(供水地形高差大于20m)輸水；④水泵總揚程或工作壓力過大；⑤管道中水流速度過大；⑥管道過長且地形變化大。

（2）水錘防治措施

①采用恒壓控制技術；②安裝水錘消除器；③在大口徑的水泵出水管上安裝緩閉止回閥；④設置單向調壓塔；⑤在泵站內設置旁通管(閥)；⑥設置多級止回閥。

4.5 撿漏及漏失量控制

（1）管網漏損成因

①管材自身的原因。②使用年限過長。③土壤的腐蝕性和管道自身防腐蝕不良。④管道施工不合規范，管道基礎和直墩處理不當或埋深不夠，管內水壓偏高易造成漏損。⑤供水管道的非法私接亂碰也造成水量的流失。

（2）管道漏失的控制措施

①完善供水管網資料的管理，建立合理的資料數據和圖紙庫等。②加強維修人員綜合能力并建立一定的考核制度。③加強稽查，杜絕供水管道的非法私接。

5 結束語

在全島給水方案設計時，給水管網應根據用水要求合理分布于全部供水區，在滿足各用戶對水量、水壓的要求以及考慮施工維修方便的原則下，盡可能縮短給水管線總長度；給水管道之間應形成環狀，保證供水的安全可靠性；管網按高日高時水量計算KZ=1.4，管網最不利點服務壓力(自由水頭)28m。配水管網設計供水水壓在經濟合理的前提下按最不利點服務壓力(自由水頭)28m考慮；管網消防校核時，按同一時間發生火災2起，滅火用水量均為45L/s，最不利點服務壓力(自由水頭)高于低壓消防要求壓力10m；管網事故校核時，考慮輸配水干管發生事故，全部節點流量按折減比70%計算，節點均需滿足服務壓力(自由水頭)28m。