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市政白皮书

城市给水工程系统规划

用水量预测

•水的种类

–城市统一供水、工矿企业自备水、农业用水、农民生活用水、乡镇企业用水等。

不应忽视农用水。

•城市用水的分类：

生活用水、生产用水、道路用水、消防用水

•城市用水量标准

–有总体规划使用的标准（综合用水量指标：

城市单位人口综合用水量指标：

0.5—1.0万m3／万人·d）

在总体规划阶段，预测城市用水规模的时候，有两种方法，一种是根据预计规划期末的城市人口来计算，另一种是根据城市建设用地来计算，相对应的指标分别是城市单位人口综合用水量指标和城市单位建设用地综合用水量标准。

–详细规划使用的标准（居民生活用水定额：

小区规划中常取200L／人·d、市政用水量标准、消防用水标准等）

–建筑设计使用的标准（住宅、公建和单个用水器具用水定额等），在使用中应注意。

居民生活用水定额（单位:

L/人·日）

城市规模

特大城市

大城市

中、小城市

分区用水情况

最高日

平均日

最高日

平均日

最高日

平均日

一

180～270

140～210

160～250

120～190

140～230

100～170

二

140～200

110～160

120～180

90～140

100～160

70～120

三

140～180

110～150

120～160

90～130

100～140

70～110

城市单位人口综合用水量指标（单位：

万m3/万人·d）

区域城市规模

特大城市

大城市

中等城市

小城市

一区

0.8～1.2

0.7～1.1

0.6～1.0

0.5～0.9

二区

0.5～0.9

0.4～0.8

0.35～0.75

0.3～0.7

三区

0.4～0.8

0.35～0.7

0.3～0.6

0.25～0.6

城市单位建设用地综合用水量指标（单位：

万m3/km2·d）

区域

城市规模

特大城市

大城市

中等城市

小城市

一区

1～1.7

0.7～1.3

0.6～1.0

0.4～0.9

二区

0.5～1.2

0.3～0.9

0.3～0.7

0.25～0.6

三区

0.5～0.8

0.3～0.7

0.25～0.5

0.2～0.4

•预测的方法

–多用指标概算法（总规）、分类加和法（详规）

–回归法、递增率法等因现在的用水政策和技术的变化，应慎用。

–工业用水量应根据产业的性质和可供水量的限制进行预测。

时变化系数（最大日最大时用水量除以最大日平均用水量），Kh=1.3—3.0，用于供水管径估算中。

•预测的结果

–用于进行水资源平衡（一般为年用水量）或确定给水设施规模的预测（一般为日用水量）

–用于进行管网计算的一般为时用水量或秒流量。

城市给水水源规划

•水资源种类

–地表水、地下水、客水（外来河流河水）

城市水资源是指可供城市发展、人民生活和进行城市基础设施利用的地表水和地下水。

即城市可以利用的河流、湖泊的地表水、逐年可以恢复的地下水，以及海水和可回用的污水等。

水资源可利用量指经济上合理、技术上可能和生态环境不遭受破坏的前提下，最大可能被控制利用的不重复的一次性水量。

城市的水资源量为当地降水形成的地表水量以及贮存和转化的地下水量，加上外来水量（主要是河川径流量）的储存量和动态水量。

•城市水源选择

1）水源具有充沛的水量，满足城市近、远期发展需要

2）水源具有较好的水质

3）坚持开源节流的方针，协调与其他经济部门（其他部门有农业、水力发电、航运、水产、旅游、排水）的关系。

4）水源选择要密切结合城市近、远期规划和发展布局。

5）水源选择应考虑取水工程本身与其他各种条件。

（如当地水文、水文地质、工程地质、地形、人防、卫生、施工）

6）水源选择因考虑防护和管理的要求，避免水源枯竭和水质污染。

7）保证安全供水，结合远期发展，应有两个以上的取水口。

（大城市应考虑多水源分区供水，小城市应有远期备用水。

）

•水资源平衡

–水资源可利用总量现状与预测（三部分）

–城乡用水量现状与预测

–缺口或余量

–水资源平衡措施：

开源节流

•水资源平衡措施——开源节流

用好现水、开发新水、分质供水、回用污水（参看解决城市缺水的七种对策）

•水源水体的一般功能分类

生活饮用水水源、工业用水水源、农业灌溉水源、渔业养殖水源、禽畜饮用水水源、景观用水水源

•水源与水质

–水质标准：

取水——地面水环境质量标准（5类）书P184表7-16

地表水域功能分类与水污染防治控制区及污水综合排放标准与分级之关系

地表水环境质量标准中水域功能分类

水污染防治控制区

污水排放标准的分级

Ⅰ类

源头水、国家自然保护区

特殊控制区

禁止排放污水区

Ⅱ类

集中式生活饮用水水源地以级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等

特殊控制区

禁止排放污水区

Ⅲ类

集中式生活饮用水水源地二级保护区、一级鱼类保护区、游泳区

重点控制区

执行一级标准

Ⅳ类

工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区

一般控制区

执行二级或三级标准（排入城镇生物处理污水处理厂）

Ⅴ类

农业用水区、一般景观要求水域

一般控制区

–供水——生活饮用水水质标准（EC、WHO、我国）、生活杂用水水质标准

–排水——污水综合排放标准（3级）

–水源：

生活饮用水水源（分2级）

•水源的防护要求

–水源保护区：

地表水（其水质不低于Ⅱ类标准和准保护区）

1）取水点周围半径100m的水域内，严禁捕捞、停靠船口、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并应设有明显的范围标志。

2）取水点上游1000米至下游100m的水域，不得排入工业废水和生活污水，延安防护安慰不得堆放废渣。

3）以河流为给水水源的集中式给水，应把取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区，严格控制上游污染物排放量。

4）水厂生产区的范围应明确划定，并设立明显标志，在生产区外围不小于10m的范围内用保持良好的卫生状况及绿化。

（如在这个范围内不得设置生活居住区和修建禽蓄饲养场，渗水厕所等）

–地下水（2级和准保护区）

•水源规划的要点：

位置、水质、流量（保证率）、卫生防护、调配措施

1）加强区域范围内的供水研究，考虑给水与排水的统一性。

2）重视对水资源的可靠性进行详细勘察和综合评价。

3）应充分考虑水资源对城市发展规模的制约作用。

4）城市产业结构布局必须与当地的水资源条件相适应。

5）应考虑对有限的水资源进行合理分配。

6）认真分析城市缺水原因，从城市具体情况出发，优化城市用水结构，节约用水，走内涵发展道路。

•缺水问题的解决

–三种缺水

1）资源型缺水，表现为水资源绝对数量不足。

2）水质型缺水，表现为水资源量较丰富，但由于污染严重，城市没有合格用水。

3）工程型缺水，城市工程设施陈旧，或投资不足，给水排水工程设施建设跟不上城市发展需要。

–七种方法

1）尽可能利用当地水资源优势，发挥有限的水资源的的潜力。

在城市周围修建蓄水工程，利用过境径流，修建人工池库，截流丰水期径流量，作为城市水源。

2）区域调水（南水北调）

3）在城镇密集区，可采用区域整体供水。

4）海水淡化

5）雨水储留，蓄集雨洪水作为城市水源。

6）加强污水的处理回用，充实城市水源。

（如开发城市中水系统）

7）分质供水，实现水的优质优用，劣质劣用。

城市给水工程规划

•城市给水工程的三个组成部分（取水、水处理、输配水）

•城市给水系统的三种形制（统一、分质、分区）

•区域供水和重复利用系统

•取水工程选址（地形、水文条件）

•水厂选址（地形、地质、防洪、市政、经济等情况）

1）厂址应选择在工程地质体制条件较好的地区，一般选在地下水位低、承载力大，湿陷等级不高的地区。

2）水厂应尽可能选在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪设施。

3）水厂周围应具有较好的环境卫生条件和安全防护条件。

4）水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方。

5）厂址选择应考虑近、远期发展的需要，为新增加工艺和未来扩大规模留有发展余地。

6）当取水点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近；

当取水点距离用水区较远时，厂址有两种选择：

一是在取水构筑物近旁；二是将水厂设在离用水区较近的地方。

前者优点：

取水构筑物与水厂可集中管理，节省水厂自用水，但从水厂只用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，增加输水管道造价。

后者优缺点正好与其相反。

•水厂用地

水厂用地面积=供水量的规模×每m3／d水量用地指标

地面水净水厂用地指标

水厂设计规模

每m3/d水量用地指标（m2）

水量5～10万m3/d

0.8～0.3

水量10～30万m3/d

0.5～0.2

水量30万m3/d以上

0.3～0.1

配水厂和地下水简单处理净水厂用地指标

水厂设计规模

每m3/d水量用地指标（m2）

水量5～10万m3/d

0.4～0.3

水量10～30万m3/d

0.3～0.2

水量30万m3/d以上

0.2～0.08

•管网种类

—区域管网、城市管网、单位内部管网或小区内部管网

•管线种类

—总管（城市内管径＞800mm，需要两条以上作为保证）；干管（大中城市管径≥200mm，600mm，800mm，主要用作输水）；支管（配水管≤300mm，用户在其上直接开口）

•给水管网特点

—地形限制小；压力决定工作状态（最低水压要求：

管网末端28m水柱；最高水压要求防止管道爆裂）

•管网形制

1）树状管网：

可靠性低，但工程设施较简单；近期采用，远期可考虑连成环状。

一般用于小城镇或小型工矿企业。

2）环状管网：

安全性高，减少管网中水头损失；缺点是管线复杂，阀门设施多，管线长，投资高。

一般用于城市中心地区。

3）统一与分区（城市规模大，有高差的地区需要分区供水）

4）统一与分质

•管网形制选择的要点

—安全覆盖（自来水100%覆盖）、安全、经济、节约

•管网布局原则

1）保证安全前提下尽可能短捷

2）有利于分期建设

3）干管结合主要用户布局

4）结合城市道路考虑干支管分布（干管沿干道，支管沿支路）

5）干管不拒载地势较高处，有利于减低管内压力保证用户附近配水管内有足够的压力。

6）平行的干管间距为500—800米，连通管间距800—1000米。

•管网敷设要求

1）一般在人行道或非机动车道下

2）一般深度在1米左右

3）考虑冰冻线问题和地下水深度问题

4）管道相互交叉时，净距不应小于0.15米，与污水管相平行时，间距取1.5米。

•管径计算和估算

—总体规划阶段的管径估算（原水管道、水厂供水、给水干管：

R：

300—600mm）

—详细规划阶段的管径计算（支状管网的管径计算和环状管网的管径计算）

流量（m3）=流速（m／s）×管道截面积（m2）

流量=平均秒流量×时变化系数（Kh=1.3—3.0）

知道流量流速反推管道截面积，进而得知管径。

•管径估算

–100mm——3-6L/s

–200mm——18-30L/s

–300mm——50-70L/s

–400mm——110-160L/s

–500mm——200-280L/s

–600mm——280-380L/s

–800mm——500-630L/s

–1000mm——780-1100L/s

管径与对应的人口数

400mm管道——1万人用水

600mm管道——3-4万人用水

1000mm管道——10万人以上用水

200-250mm管道——15-20ha，3000-4000人的小区

城市排水工程系统规划

排水规划要注意的问题

•干旱地区与多雨地区城市——排水与水资源利用

•山区与平原城市——排水与防洪防涝

•发达地区与欠发达地区城市——排水系统的经济性与适用性

•滨水与非滨水地区城市——水系的保护与建设

•城市内部——排水与竖向规划的关系

城市排水种类

•排水的分类——生活污水、工业废水、降水

•不同种类排水的要求：

–生活污水——收集、处理、排除

–工业废水——处理、收集、再处理、排除或直接排除

–降水——收集、排除或收集、部分处理、排除

城市排水体制

两大类：

合流制—将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统

分流制—将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统

•直排式合流制（管渠系统的布置就近坡向水体，分若干个排水口，混合的污水不经处理和利用直接就近排入水体。

在城市建设早期多使用，现在一般不宜采用。

）

–特点：

投资省、污染大、无污水厂

–适用：

小污染、大水体、建设初期

•截流式合流制（在早期直排式合流制排水系统的基础上，临河岸边建造一条截流干管，同时在截流干管处设溢流井，并设污水厂。

晴天和初雨时，所有污水都排送至污水厂，经处理后排入水体。

当雨量增加时，混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，将有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体，有一定污染。

）

–特点：

投资较省、污染不大、有污水厂

–适用：

干旱地区、旧城改建中较多使用

•完全分流制（分设污水和雨水两个管渠系统，前者汇集生活污水、工业废水，送至处理厂，经处理后排放和利用；后者汇集雨水和部分较干净的工业废水，就近排入水体。

）

–特点：

投资大、污染小、有污水厂

–适用：

新建地区、重要工矿企业

•不完全分流制（只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠排水系统，污水经由污水管道系统流至污水厂，经过处理利用后排入水体；雨水通过地面漫流进入不成系统的明沟或小渠，然后进入较大的水体。

）

–特点：

投资较省、污染小、有污水厂

–适用：

地形起伏且水系健全地区

城市排水体制选择

•环境保护方面

截流式合流制同时汇集部分雨水输送到污水处理厂，有利于减少初期雨水的污染，但截流主干管管径大，污水厂容量增多，投资费用多。

分流制把污水全部送至处理厂后排放，但初期雨水未经处理直接排入水体，易造成污染。

但分流制灵活，能适应城市发展需要，且符合城市卫生，是城市排水体制发展的方向。

•工程投资方面

合流制总造价要低于分流制，在初期分流只建污水排出系统，便于分期建设，节省初期投资费用，施工短，马上可以发挥效益，以后根据需要可再建雨水管渠。

•近远期关系方面

再城市发展新区，可分期建设，先建污水处理系统，收纳严重的污水，后建雨水收集系统或用明渠过渡；在地形平坦，综合开发的新区，雨水系统宜于一次建成。

•施工管理方面

合流制管线单一，减少与其他管线和构筑物的交叉，灌渠施工简单，且合流制管渠中水量变化大，对水质有一定影响，泵站和污水处理厂的运营和维护费用增加。

分流制与其相反。

•城市建设初期，根据情况，采用直排式合流制、截流式合流制、不完全分流制，逐步向完全分流制过渡。

•要因地制宜，一个城市有两种或两种以上的排水体制是很正常的。

城市排水系统的组成与种类

•排水系统的组成——管网、处理系统、最终受体，对应收集、处理、排放的排水过程。

•按排水性质分类——污水排水系统、雨（降）水排水系统

•按一个城市内水处理设施的多少分类——分散式排水系统、集中式排水系统

•按排水管网的构成分类——正交式排水系统、平行式排水系统

污水量预测

•依据用水量预测污水量（m3/d）（L/s）

–排污区域的用水量

–污水排除率

污水量=城市用水量×污水排除率

城市污水排除率，综合区域取80%，居住区一般取85%—95%。

•依据单耗指标预测污水量

–污水种类划分：

生活污水（居民生活污水和公建污水）和工业废水

–单耗指标确定

•污水量计算中的重要环节

–排污区域划分——确定管网形制，根据地形划分

–变化系数确定——排水量与变化系数的关系

雨水量计算

•雨水量计算（L/s）

–暴雨公式

–暴雨公式中重要的数据：

重现期（年）、径流系数、降雨历时（min）

暴雨强度的重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均间隔时间，以P表示，以年为单位。

强度大的暴雨，其发生的平均时间间隔及重现期长；暴雨强度小的暴雨，其重现期也短。

规范规定，一般地区重现期为0.5—3年，重要地区为2—5年。

降落在地面上的雨水，只有一部分径流入雨水管道，其径流量与降雨量之比就是径流系数。

影响径流系数的因素有地棉深水性、植物和洼地的截流量、集流时间和暴雨雨型等。

覆盖种类

径流系数

各种屋面、混凝土和沥青路面

0.9

大块石铺砌路面、沥青表面处理和碎石路面

0.6

级配碎石路面

0.45

干砌砖石和碎石路面

0.4

非铺砌土路面

0.3

绿地和草地

0.15

降雨历时t=t1+mt2，t1受地面地形、地面铺砌、地面种植情况和街区大校等因素影响，一般为5—15min，m为折减系数，管道用2，明渠用1.2，t2位雨水在上游管段内的流行时间。

•雨水排水区域的划分

–地形情况——依地势就近排放

–气候情况——干旱区面积可略大，多雨区应较小

合流制雨污流量计算

•合流流量计算（L/s）

–溢流井前：

平均污水流量与雨水流量之和

–溢流井后的截流管：

旱流污水量乘以截流倍数加1

•排水区域的划分

–总体形制一般为正交式，按正交式划分排水分区，截流管沿水体布置

–既考虑污水，亦考虑雨水

–干管和溢流井数量不宜过多

•截流倍数的选择（我国一般采用1—5，较多用3）

–污水量和降雨量

–水体大小

–环保要求

排水管网种类

•管网的种类和级别

–管网种类——污水管、雨水管、合流管

–管网级别——总管、干管、支管

·管线种类

—明渠与河道

—暗渠与盖板河

—多孔或单孔箱涵

—圆型管道

·排水管网的特点

—重力流，布局受限于地形

—绝大多数为枝状管网

—管径大，埋深大

—与城市水系和防洪防涝有关

·排水分区的划分

—根据地形

—根据水系

—面积合理

城市排水管网布局

•干支管的关系

—平行式、正交式

•管网与道路的关系

—低边式、围坊式、穿坊式

•管网布置的要求

–因地制宜

•地形地貌和竖向设计

•现状管网条件

•路网情况

–短捷合理

•系统清晰

•管道短捷

•与道路坡向结合（排水管坡度3‰）

•避免排水对冲和会计

管道位置

最小管径（mm）

最小设计坡度

在街坊和厂区内

200

0.004

在街道下

300

0.003

–合乎规范

•坡度（形成适当流速，排水管坡度3‰）

•管径（适应流量及其变化）

满流时管道内最小设计流速不小于0.75m/s，起始管段地形平坦，最小设计流速不小于0.6m/s。

明渠最小设计流速不得小于0.4m/s。

•埋深（污水管在车行道下的最小覆土厚度不小于0.7m）

•间距（协调与其他管线的关系）

•管位（车行道下）

•管径计算

–流量

–流速

–充满度

–最小管径（室外200mm）

•管底标高的估算

1）合理的覆土深度要求（冰冻层下面）

2）街坊接管要求（街坊标高高于道路中心线标高）

3）其他管线竖向布置要求

4）雨水管考虑排入水体的水位

5）穿越河流、铁路等障碍物的要求（挖倒洪沟）

6）道路坡度和管线坡度的变化（一般根据道路坡度走）

•管网辅助设施

–窨井、溢流井、倒虹管、雨污水泵站与合流泵站、出水口、雨水口

•管网的形制确定

–确定排水体制考虑的因素：

经济方面、环保方面

–确定排水分区考虑的因素：

地形条件、分区面积

–确定管网形式考虑的因素：

管网级别、管网种类

•排水体制的改变

–旧合流制改造为分流制

方法一：

在规划近期采用合流制，埋设污水截流干管。

原有的河流制管道作为雨水管，随着旧区改建及道路拓宽，埋设污水管，收纳新区的污水和原有建筑物的污水，逐步由河流制过渡到分流与分流并存。

这种方法缺点是耗时长，投资大。

方法二：

以原有河流管道作为污水管道来进行分流，而另建一套简易雨水排泄系统。

通过采用街道暗沟、明渠等排泄雨水，可避免破坏道路，等有条件是把暗沟、明渠改为雨水管道。

这种方法经济，适用于过渡时期的改造。

–旧合流制改造为截流式合流制

沿河修建截流干管，将直排式合流制改为截流式合流制，对于混合污水因溢流而产生的环境污染，采取一定补救措施。

如：

1）建混合无水贮水池，将溢流的污水调蓄起来，雨后再送污水厂处理；2）在一流出水口设置简单的处理设施；3）适当提高截流倍数，增加截流干管和扩大污水处理厂容量；4）使降雨尽量多地分散储留，尽可能向地下渗透，减少一流的混合污水量。

污水处理

•污水处理分级

处理级别

污染物质

处理方法

一级处理

悬浮或胶态固体、悬浮油类、酸碱

格栅、沉淀、混凝、浮选、中和

二级处理

溶解性可降解有机物

生物处理

焚烧

三级处理

不可降解有机物

活性炭吸附

溶解性无机物

离子交换、电渗析、超滤、反渗透、化学法、臭氧氧化

•处理方法：

物理法、生物法、化学法

•城市污水处理厂厂址选择

1）应设在地势较低处

2）宜设在水体附近

3）须设在集中给水水源的下游，并应在城镇、工厂厂区及居住区的下游和夏季主导风向的下方。

厂址与城镇、工厂和生活区应有300米以上的距离，并设卫生防护带。

4）厂址尽可能少占或不占农田

5）结合污水的出路，尽可能与回用处理后污水的主要用户靠近。

6）厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处，不受洪水威胁。

城市供热