彭林賢 金善功

　　一． 工程概況

　　西安是世界聞名的歷史文化名城，我國(guó)重要的科研、高等教育及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，北方中西部和隴海蘭新地帶規(guī)模最大的中心城市。陜西省省會(huì)。歷史上曾有十二個(gè)王朝在此建都。
　　西安市地處關(guān)中平原中部，南依秦嶺，北臨渭河，毗鄰黃土高原，海拔約400m。市區(qū)大部分面積在渭河以南，城區(qū)座落在渭河南岸的二級(jí)階地上，南高北低。南部山區(qū)雨量較為豐沛，是地面徑流的主要產(chǎn)流區(qū)，平原主要由河漫灘、階地和山前沖洪積平原組成。境內(nèi)多年平均降雨量為580.2 mm,且主要集中在7～9月份,占全年降雨量的45～60%。市區(qū)年平均氣溫13.3℃,極端最高氣溫41.7℃,極端最低氣溫-20.6℃，最大凍土深度450 mm。境內(nèi)主要河流有13條，其中，渭河自西向東穿越全境，涇河由北注入渭河，其余灞河、浐河、灃河、澇河、田峪、黑河等11條河流，發(fā)源于秦嶺北麓，由南向北流入渭河。境內(nèi)多年平均地面徑流量為25億m³ 。
　　西安市現(xiàn)轄七區(qū)六縣，總面積9983km²,人口近700萬，其中：城市建成區(qū)面積142 km²,人口270多萬人，流動(dòng)人口70多萬人。擁有工礦企業(yè)4000多家，高等院校50余所，科研機(jī)構(gòu)400多個(gè)。是我國(guó)主要的旅游城市之一。
　　隨著西安城市規(guī)模的擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)、旅游事業(yè)的興旺以及人民生活水平的不斷提高。水源、能源、交通和通信等供需予盾日益尖銳，城市供配水日趨緊張，供水不足逐年加劇。根據(jù)1983～1994年10年的統(tǒng)計(jì)資料表明，城市用水需求量年增長(zhǎng)速度為5.1%,而供水能力的增長(zhǎng)速度僅2.4%。
　　西安市于1985年開始籌建新的城市水源-----黑河引水工程，工程分兩期，一期工程已于1996年完成，增加市區(qū)供水60萬m³/d，使市區(qū)總供水能力提高到122萬m³/d，大大緩解了西安的用水緊張狀況；二期工程是在一期工程的基礎(chǔ)上再增加供水量50萬m³/d，使市區(qū)總供能力達(dá)到172萬m³/d。

　　二．給水管網(wǎng)現(xiàn)狀、存在問題及擴(kuò)建的必要性

　　1．給水管網(wǎng)現(xiàn)狀
　　西安城市給水管網(wǎng)經(jīng)過四十余年的建設(shè)發(fā)展，已形成了122萬m³/d的輸配水能力，建成配水管網(wǎng)1220km，供水面積142 km²，供水表戶13000多戶，供水普及率94.1%，普遍的服務(wù)壓力20～40m。供水水質(zhì)符合國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有城區(qū)各水源水廠最高日供水量詳見表一。

西安市城區(qū)現(xiàn)有各水源水廠最高日供水量一覽表

表一　 單位：萬米³/日 序號(hào)水源稱 水廠 稱 供水量 1灞河水源（直供灞區(qū)）11.00 2 浐河田家灣水源 東郊南北廠 1.10 3浐河地面水源 田家灣地面水廠 10.00 4 浐河十里鋪水源 十里鋪水站 0.80 5 灃、皂河水源 西郊南北廠 10.207 皂河水廠 3.493 6 渭河北郊水源 郭家村水廠 9.40 7 渭河西北郊水源 鄧家村水廠 14.40 8 灞河段村水源 太華路水站 1.60 9 黑河、石頭河水源 曲江水廠 60.00 10 合計(jì) 122.00

　　2．存在問題
　　西安城市給水管網(wǎng)雖然經(jīng)過四十余年的建設(shè)發(fā)展，形成了一定的供水規(guī)模。但由于城市建設(shè)發(fā)展較快，供水任務(wù)重，管網(wǎng)建設(shè)一直處于邊建設(shè)邊使用的狀態(tài)，統(tǒng)一管理調(diào)度的水平較低，因此，多年來一直沿用分區(qū)供水的形式，供水的安全可靠性差。
　　目前，隨著西安城市規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，城市供水日趨緊張，城市對(duì)供水可靠性的要求也越來越高。雖然黑河、石頭河水引入西安后，供水狀況得到了改善，但由于城市給水管網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后，配水支管的配套建設(shè)也一直沒有跟上，使管網(wǎng)難以全面合理地向全市配水。主要存在以下幾個(gè)方面的問題。
　?。?）現(xiàn)有舊城區(qū)的部分管道使用年限都在30年以上，口徑小，配水量不足，有些還不符合規(guī)劃發(fā)展的要求，需要結(jié)合規(guī)劃更新改造。
　　（2）黑河二期工程完成后，將增加供水量50萬m³/d，因此，管網(wǎng)須相應(yīng)增加配水管道、擴(kuò)大供水范圍。
　?。?）增加黑河供水后，使原有城市供水以地下水源為主變成了以地面水源為主。原有地下水源是從東郊、北郊、西郊分別向城區(qū)供水；新建地面水廠是從南郊供入城市管網(wǎng)，改變了現(xiàn)有城市的供水方向。因此，整個(gè)城市給水管網(wǎng)的骨架應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。
　　（4）現(xiàn)有城市由于供水量較小，因而形成的配水管網(wǎng)密度與管徑偏小，增加黑河供水后，須相應(yīng)增大配水管網(wǎng)的密度和管徑。
　　3．?dāng)U建的必要性
　　（1）提高管網(wǎng)的配水能力：到2002年整個(gè)黑河引水工程全部建成后，可向市區(qū)最高日增加供水量110萬m³/d，使全市的總供水能力提高到172萬m³/d，須相應(yīng)提高管網(wǎng)的配水能力。
　?。?）改善現(xiàn)有管網(wǎng)的配水狀況：針對(duì)目前配水管網(wǎng)存在的問題，逐步對(duì)老管道進(jìn)行改造，調(diào)整管網(wǎng)骨架，增加管網(wǎng)密度，擴(kuò)大供水范圍，提高供水普及率，改善供水壓力。
　　（3）擴(kuò)大管網(wǎng)的供水區(qū)域：近幾年，隨著改革開放的進(jìn)一步深入，西安市分別在市區(qū)北郊、東南郊、西南郊新建了開發(fā)區(qū)。這些開發(fā)區(qū)均分布在市中心區(qū)的外圍，尚未發(fā)展給水管網(wǎng)。隨著開發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，給水管網(wǎng)建設(shè)應(yīng)相應(yīng)跟上。
　?。?）提高管網(wǎng)的調(diào)度管理水平：城市供水企業(yè)有別于其它行業(yè)。給水設(shè)施從水源、取水、凈水、輸配水至用戶具有環(huán)節(jié)多、范圍大、連續(xù)性強(qiáng)、重要程度高等特點(diǎn)，要使之安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理、連續(xù)的運(yùn)行并非易事。隨著用水量日增，水源污染的加劇，供水規(guī)模及處理工藝的復(fù)雜性隨之增加。為了保證城市供水產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，保證水質(zhì)指標(biāo)合格率、管網(wǎng)供水壓力合格率、管網(wǎng)修漏及時(shí)率，作為西安市有必要建立以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的分布式SCADA系統(tǒng)。提高管網(wǎng)的調(diào)度管理水平，為大中型項(xiàng)目的建設(shè)和吸引外資創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、生活及投資環(huán)境。

　　三．工程設(shè)計(jì)年限、范圍和規(guī)模的確定

　　1. 設(shè)計(jì)供水年限的確定
　　工程設(shè)計(jì)供水年限確定為2005年。
　　2. 設(shè)計(jì)供水范圍的確定
　　按照《西安市城市總體規(guī)劃》，西安市中心城市由中心市區(qū)（城市三環(huán)以內(nèi)）和其環(huán)繞周圍的未央、洪慶、新筑、六村堡、紀(jì)楊、紡織城、草灘、涇河、韋曲、臨潼和閻良11個(gè)外圍組團(tuán)所組成。根據(jù)市自來水公司業(yè)已形成的供水區(qū)域和西安市的發(fā)展情況，本次管網(wǎng)設(shè)計(jì)供水范圍主要包括：中心市區(qū)、紡織城、未央經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和六村堡區(qū)四個(gè)區(qū)。中心市區(qū)158.8km² 、未央?yún)^(qū)17 km² 、紡織城7 km² 、六村堡區(qū)6km² ，四個(gè)區(qū)合計(jì)188.8 km² 。
　　3．設(shè)計(jì)供水規(guī)模的確定
　　（1）用水人口與生活用水量指標(biāo)
　　根據(jù)《西安市城市總體規(guī)劃》，到2005年，中心城市的常住人口為270萬左右，流動(dòng)人口70萬左右；其中：中心市區(qū)208.9萬人,未央?yún)^(qū)15萬人.紡織城7萬人,六村堡區(qū)6萬人,四區(qū)合計(jì)總?cè)丝?36.9萬人,若流動(dòng)人口按70萬計(jì),則用水人口約為306萬人。
　　根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合西安市的人口規(guī)模和所處地區(qū)，居民平均日綜合生活用水定額宜取240L/人·日，最高日綜合生活用水定額宜取280L/人·日。
　?。?）工業(yè)產(chǎn)值與工業(yè)用水量指標(biāo)
　　按照《西安市城市總體規(guī)劃》，到2005年西安全市工業(yè)總產(chǎn)值為700億元/年（90年不變價(jià)）；其中：中心市區(qū)為269.10億元/年;未央?yún)^(qū)為48.50億元/年;紡織城為20.70億元/年;六村堡區(qū)為23億元/年。四區(qū)合計(jì)361.3億元/年。因此，2000年全市供水區(qū)的工業(yè)產(chǎn)值為361.30億元/年。
　　根據(jù)西安市給水工程規(guī)劃，2005年的工業(yè)用水指標(biāo)為84～110 m³ /萬元·年。設(shè)計(jì)中結(jié)合新的城市給水設(shè)計(jì)規(guī)范要求和西安市的工業(yè)產(chǎn)值目標(biāo)，考慮到西安地區(qū)水資源缺乏，應(yīng)在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部貫徹開源與節(jié)流并重的方針，提高復(fù)用或循環(huán)用水的比率，進(jìn)一步調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)，降低耗水量，以及近十年來的物價(jià)因素，并參考國(guó)內(nèi)其它大中城市的情況。本次設(shè)計(jì)工業(yè)用水指標(biāo)按80 m³ /萬元·年設(shè)計(jì)。
　?。?）城市澆灑道路、綠化和市政用水量
　　參考《西安城市給水工程規(guī)劃》，城市澆灑道路、綠化和市政用水量取工業(yè)與生活總用水量的2%。
　?。?）管網(wǎng)漏損水量
　　根據(jù)西安市多年來的供水經(jīng)驗(yàn)，管網(wǎng)漏損水量按總供水量的8%計(jì)取。
　?。?）日變化系數(shù)
　　按K_日=1.12計(jì)取。
　　（6）市區(qū)各單位自備井開采量
　　根據(jù)市節(jié)水辦提供的資料，目前市區(qū)各單位共有自備井520眼，產(chǎn)水能力22萬m³/d，其中超采量約8萬m³/d，鑒于目前以及今后幾年內(nèi)，西安市的供水狀況將仍然緊張。因此，設(shè)計(jì)年限內(nèi)各單位自備井的開采量按14萬m³/d設(shè)計(jì)。
　?。?）設(shè)計(jì)供水規(guī)模的確定
　　根據(jù)上述用水人口、工業(yè)產(chǎn)值等指標(biāo)，推算市區(qū)2005年總用水量，再扣除各單位自備井開采量，并考慮管網(wǎng)漏損水量等因素，則西安市城區(qū)2005年最高日需水量為172萬m³/d。詳細(xì)計(jì)算見表2。

西安市城區(qū)2005年最高日需水量計(jì)算表

表2　 單位：萬米³/日 序號(hào)項(xiàng)目需 水 量 計(jì) 算 1生活需水量306×240/1000==73.44 2工業(yè)需水量361.30×80/365==79.19 3綠化、道路及市政需水量(73.44+79.19) ×2%==3.05 4總需水量155.68 5自備井開采量14.00 6城市供水系統(tǒng)需凈供水量141.68 7管網(wǎng)漏損水量141.68×8%==11.3 8城市供水系統(tǒng)平均日需供水量153.01 9日變化系數(shù)1.1245 10城市供水系統(tǒng)最高日需供水量172.00

　　四．配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算

　　1．設(shè)計(jì)原則的確定
　　根據(jù)西安市自來水公司供水四十多年來業(yè)已形成的配水管網(wǎng)現(xiàn)狀和多水源供水的特點(diǎn)，為了使城市現(xiàn)有水源和管網(wǎng)的供配水能力得到充分的發(fā)揮；使新增管道更好地發(fā)揮作用和效益，在此次管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，我們對(duì)西安市城區(qū)配水管網(wǎng)按多水源統(tǒng)一進(jìn)行了平差，并希望達(dá)到如下目的：
　　●　為新管道的鋪設(shè)提供依據(jù)；
　　●　為多水源的相互調(diào)配和按照各水源特點(diǎn)分區(qū)供水提供理論依據(jù)；
　　●　為如何按市內(nèi)各區(qū)的布局與地形特點(diǎn)提高供水壓力和供水標(biāo)準(zhǔn)提供參考；
　　2．設(shè)計(jì)計(jì)算方案的確定
　?、俟?jié)點(diǎn)流量分配
　　此次管網(wǎng)平差設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)流量分配是在1996年8月西安市自來水公司實(shí)測(cè)用水量的基礎(chǔ)上，結(jié)合近期部分大用戶的用水需求以及市區(qū)的發(fā)展規(guī)劃通盤考慮后而分配的。西安市城區(qū)2005年需水量分配計(jì)算詳見表3。西安市城區(qū)172萬m³/d供水規(guī)模最高日水量供需平衡圖見附圖。

西安城市區(qū)2005年需水量分配計(jì)算表

表3　 單位：萬米³/日 序號(hào)供水區(qū)供水分區(qū)需水量 1 中心市區(qū)1996年8月實(shí)測(cè)供水集中流量35.50 21996年8月實(shí)測(cè)供水沿線流量46.50 3北郊未央經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)10.00 4西南郊高新技術(shù)開發(fā)區(qū)10.00 5東南郊旅游度假開發(fā)區(qū)6.60 6十里鋪開發(fā)區(qū)0.80 7浐河開發(fā)區(qū)2.00 8鐵路局2.50 9南北二環(huán)兩側(cè)3.00 10各節(jié)點(diǎn)加權(quán)平均分配流量22.423 11漏損水量11．146 12小計(jì)150.469 13化 工 區(qū) 3.493 14浐 灞 區(qū) 17.038 15六村堡區(qū) 1.00 16合計(jì) 172.00

　　為便于管網(wǎng)平差計(jì)算，設(shè)計(jì)中將全市的用水量分別簡(jiǎn)化分配在247個(gè)用水節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是按其所處的分區(qū)分別計(jì)算其節(jié)點(diǎn)流量的。
　?、谠O(shè)計(jì)計(jì)算工況的確定
　　●管網(wǎng)平差是對(duì)整個(gè)城市配水管網(wǎng)按多水源統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算。主要設(shè)計(jì)計(jì)算工況如下：
　　●最高日最高時(shí)；
　　●平均日平均時(shí)；
　　●最高日最高時(shí)+消防；
　　●事故時(shí)；
　　③設(shè)計(jì)計(jì)算壓力的確定
　　由于西安市多年來一直嚴(yán)重缺水，有約60%的供水區(qū)常年水壓不足。去年黑河、石頭河水引入西安后，用水緊張狀況雖然得到了一定改善，但仍有部分區(qū)域由于重力供水的特點(diǎn)，水壓無法保證。黑河引水工程全部建成投產(chǎn)后，其供水量將占全市總供水量的64%，供水范圍將占整個(gè)市區(qū)總面積的一半以上。由于供水范圍內(nèi)的地形高差達(dá)30多米，既要保證重力供水、又要各節(jié)點(diǎn)提高供水壓力是不實(shí)際的。因此，設(shè)計(jì)中，干管最不利點(diǎn)的最低壓力按10米控制，主要居民區(qū)的供水壓力爭(zhēng)取達(dá)到20米。
　?、茉O(shè)計(jì)計(jì)算分區(qū)
　　根據(jù)目前西安市城區(qū)業(yè)已形成的供水布局情況，管網(wǎng)平差主要對(duì)中心市區(qū)管網(wǎng)進(jìn)行了平差計(jì)算；其余：東郊浐灞區(qū)由于與市區(qū)管網(wǎng)獨(dú)立，按獨(dú)立供水區(qū)考慮；西郊化工區(qū)為獨(dú)立的低壓供水區(qū)，平差計(jì)算中也按獨(dú)立供水區(qū)考慮；六村堡區(qū)由于與市區(qū)完全脫離，按獨(dú)立供水區(qū)考慮。
　?、菪略龉艿赖牟贾?br> 　　新增管道的布置安排主要考慮了以下幾個(gè)因素：
　　●此次管網(wǎng)平差設(shè)計(jì)主要是因?yàn)樵黾恿撕诤觼硭慷M(jìn)行的，城市現(xiàn)有其它水源的產(chǎn)水量并未增加，因此，新管的布置按供水范圍以南郊、東南郊、西南郊為主。
　　●由于增加了黑河引水量，使現(xiàn)有各水源的供水范圍相應(yīng)發(fā)生了改變，設(shè)計(jì)中，在市內(nèi)其它各區(qū)也相應(yīng)增設(shè)了部分管道；

　　●根據(jù)城市道路規(guī)劃和開發(fā)區(qū)規(guī)劃增設(shè)了部分主要管道；
　　●為便于任一水源和主要配水干管發(fā)生事故時(shí)水量的調(diào)配，設(shè)計(jì)中分別在新修的二環(huán)路、西影路、環(huán)城路等部位鋪設(shè)了較大管徑的管道，以便于水量調(diào)配。
　　⑥時(shí)變化系數(shù)K_h的選定
　　根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，城市供水的時(shí)變化系數(shù)K_h在1.3—1.6之間,按照特大城市和大城市宜取下限、中小城市宜取上限的原則，考慮到西安市為特大城市，因此，時(shí)變化系數(shù)取K_h=1.3。
　　3．平差計(jì)算
　　①管網(wǎng)簡(jiǎn)化
　　計(jì)算管網(wǎng)是在西安市城區(qū)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(jiǎn)化產(chǎn)生了160多個(gè)環(huán)節(jié)，近700根管段，233個(gè)節(jié)點(diǎn)。管網(wǎng)簡(jiǎn)化力求接近實(shí)際，所收集的基礎(chǔ)資料全面且具有代表性。
　　西郊化工區(qū)由于所需壓力較城市管網(wǎng)低，設(shè)計(jì)中采用了分區(qū)平差計(jì)算，其年需水量主要由皂河水廠供給，不足部分由曲江水廠供給。
　　東郊灞橋區(qū)由于歷史原因，已形成了獨(dú)立的供水系統(tǒng)，因此，管網(wǎng)平差時(shí)僅對(duì)其需水量和水源供水方向進(jìn)行了考慮，未納入城市管網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算。
　　②計(jì)算方法：
　　平差計(jì)算采用：“LOOP—環(huán)網(wǎng)模型BASIC程序”上機(jī)計(jì)算。該程序采用Hardy—Cross計(jì)算方法，假定管段落流量和計(jì)算管段流量的修正量，并用 The Hazen-Williams公式計(jì)算管段的水頭損失。設(shè)計(jì)環(huán)閉合差為△h=0.005米。
　?、劭刂泣c(diǎn)選擇
　　由于黑河引水工程全部建成后，將成為今后西安市的主要供水水源，供水量將占全市總供水量的64%。而且，千戶村和曲江都地處南郊，地勢(shì)比市區(qū)高出40米左右， 為了充分利用這一有利條件，設(shè)計(jì)中采用了重力供配水的方式。這樣，南郊水廠和曲江水廠的出廠水位將直接影響到市內(nèi)各區(qū)的用水壓力和其它水源的供水壓力。因此，在平差計(jì)算中，選用南郊水廠清水池水位作為西安市的供水壓力控制點(diǎn)（南郊水廠清水池水位比曲江水廠清水池水位低5m）。
　　④各工況計(jì)算參數(shù)的選定：
　　●消防用水量及著火點(diǎn)的假定
　　根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和西安市城市規(guī)模，設(shè)計(jì)中按市區(qū)同時(shí)發(fā)生火災(zāi)5次，每次火災(zāi)用水量100L/s進(jìn)行管網(wǎng)平差校核計(jì)算。
　　●事故工況的假定
　　為了提高管網(wǎng)的供水保證率，使管網(wǎng)中的供水干管在發(fā)生事故或檢修時(shí)不致于對(duì)城市工業(yè)和居民生活造成太大影響，管網(wǎng)平差設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)假定在南郊水廠和北郊鄧家村水廠各有一根供水干管發(fā)生事故，但各水源仍能保證供給市區(qū)最高日最高時(shí)用水量的70%。
　　⑤平差計(jì)算
　　平差計(jì)算是按以上所定的設(shè)計(jì)原則，計(jì)算方案、簡(jiǎn)化管網(wǎng)、設(shè)計(jì)參數(shù)分別對(duì)設(shè)計(jì)工況進(jìn)行了上機(jī)計(jì)算。計(jì)算中，為了滿足計(jì)算程序的要求，簡(jiǎn)化計(jì)算工作，還將管網(wǎng)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有的多個(gè)舊管段簡(jiǎn)化成一當(dāng)量管徑，使當(dāng)量管的水頭損失與原有管段的水頭損失相等。由于新增管道需要按計(jì)算進(jìn)行調(diào)整修改，因此，未換算成當(dāng)量管徑計(jì)算，而是直接列入程序進(jìn)行計(jì)算的。
　　通過計(jì)算又對(duì)設(shè)計(jì)新增管道從數(shù)量、管徑、管位等進(jìn)行了調(diào)整，另外，還從調(diào)度管理和管道鋪設(shè)是否有管位等方面進(jìn)行了補(bǔ)充修改。
　?、薷魉础⑺畯S設(shè)計(jì)供水量情況，詳見表4，表5。

西安市城區(qū)各水源水廠設(shè)計(jì)最高日供水量一覽表

表4 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單位：萬m³/日 序號(hào)水源名稱水廠名稱供水范圍供水量 1灞河水源（直供灞區(qū)）浐灞區(qū)11．00 2浐河田家灣水源東郊南北廠中心市區(qū)1．10 3 浐河地面水源 田家灣地面水廠浐灞區(qū)6．038 中心市區(qū)3．962 4浐河十里鋪水源十里鋪水站中心市區(qū)0．80 5 灃、皂河水源西郊南北廠中心市區(qū)10．207 皂河水廠化工區(qū)3．493 6渭河北郊水源郭家村水廠中心市區(qū)9．40 7 渭河西北郊水源 鄧家村水廠六村堡區(qū)1．00 中心市區(qū)13．40 8灞河段村水源太華路水站中心市區(qū)1．60 9 黑河、石頭河水源曲江水廠中心市區(qū)60．00 南郊水廠中心市區(qū)50．00 10合 計(jì) 172.00

西安市城區(qū)各水源水廠設(shè)計(jì)平均日供水量一覽表

表5 單位：萬m³/日 序 號(hào)水 源 名 稱水 廠 名 稱供 水 范 圍供 水 量 1灞河水源（直供浐灞區(qū)）浐灞區(qū)9.782 2浐河田家灣水源東郊南北廠中心市區(qū)1.10 3 浐河地面水源 田家灣地面水廠浐灞區(qū)5.369 中心市區(qū)2.862 4浐河十里鋪水源十里鋪水站中心市區(qū)0.448 5 灃皂河水源西郊南北廠中心市區(qū)6.448 皂河水廠化工區(qū)3.058 6渭河北郊水源郭家村水廠中心市區(qū)5.269 7 渭河西北郊水源 鄧家村水廠六付堡區(qū)0.889 中心市區(qū)7.512 8灞河段村水源太華路水站中心市區(qū)0.897 9 黑河、石頭河水源 曲江水廠中心市區(qū)60.00 南郊水廠中心市區(qū)49.27 10合 計(jì) 152.90

　　4．平差成果分析
　?、僮罡呷兆罡邥r(shí)平差成果分析
　　根據(jù)計(jì)算成果，最高日最高時(shí)城區(qū)有85%的區(qū)域供水壓力均在20m以上；12.7%的區(qū)域供水壓力在10m～20m米之間，有2.3%的區(qū)域供水壓力小于10m。基本上滿足了城市供水的壓力的要求。管網(wǎng)各區(qū)的供水壓力分布詳見表6。

表6 　　　管網(wǎng)各區(qū)供水壓力分布一覽表 壓力范圍

區(qū)域＞20 m10--20 m＜10 m 城區(qū)30個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍24--34 m------------- 東郊18個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍20--32 m8個(gè)節(jié)點(diǎn)------ 西郊31個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍20---36m------------- 南郊74個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍20--33m19個(gè)節(jié)點(diǎn)5個(gè)節(jié)點(diǎn)（均在水廠附近） 北郊37個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍20—52m2個(gè)節(jié)點(diǎn)------ 合計(jì)190個(gè)節(jié)點(diǎn) 壓力范圍20--52m29個(gè)節(jié)點(diǎn)5個(gè)節(jié)點(diǎn)

　?、谑鹿蕰r(shí)平差成果分析
　　根據(jù)設(shè)計(jì)所假定的最不利管段發(fā)生事故時(shí)，代入最高最高時(shí)節(jié)點(diǎn)流量的70%，經(jīng)計(jì)算，管網(wǎng)中有82.2%的區(qū)域供水壓力大于20m,有14.7%的區(qū)域供水壓力在10～20m之間,有3.1%的區(qū)域供水壓力小于10m.。滿足事故時(shí)城市供水的壓力要求。
　　③最高日最高時(shí)+消防平差成果分析
　　在管網(wǎng)設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)同時(shí)發(fā)生火災(zāi)的情況下，管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的供水壓力與最高日最高時(shí)的各節(jié)點(diǎn)供水壓力基本相同，97%以上的區(qū)域供水壓力均滿足消防時(shí)水壓的要求，未達(dá)到10m水壓的節(jié)點(diǎn)均位于曲江水廠和南郊水廠附近（兩座水廠為重力供水），可從附近的水廠或管網(wǎng)取水滅火。
　　④給水管網(wǎng)擴(kuò)建工程完成后，城區(qū)的供水范圍將從現(xiàn)在的142km²擴(kuò)大到188.8 km²;基本上滿足了西安近期內(nèi)的供水需求,并可改善工業(yè)與居民的用水狀況,還可為大、中型項(xiàng)目的建設(shè)和吸引外資創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、生活及投資環(huán)境。
　　⑤各水廠供水壓力分析
　　從表7可以看出：西郊南北廠、鄧家村水廠、郭家村水廠、十里鋪水站均可通過更換水泵葉輪，降低揚(yáng)程，就可滿足管網(wǎng)設(shè)計(jì)供水壓力要求；
　　東郊南北廠和田家灣地面水廠則需更換水泵后才能滿足管網(wǎng)設(shè)計(jì)供水壓力的要求；
　　段村水源附近宜增設(shè)加壓站，加壓站揚(yáng)程可控制在50m左右，這樣，既可改善深井泵的工況，又可提高深井泵的工作效率，節(jié)省電耗。

表7　　各水廠供水壓力分析表 序 號(hào) 水 廠 名 稱 水廠現(xiàn)有水泵揚(yáng)程 管網(wǎng)平差后所需水泵揚(yáng)程 1 曲江水廠 重力供水 重力供水 2 南郊水廠 重力供水 重力供水 3 西郊南北廠 50--65 m 44 m 4 皂河水廠 28--38 m （供化工低壓區(qū)） 5 鄧家村水廠 50—66 m 52 m 6 郭家村水廠 56—70 m 49 m 7 段村水源 120 m(水源直供) 97 m（應(yīng)增設(shè)加壓站） 8 十里鋪水站 50—6 0 m 44 m 9 東郊南北廠 56—70 m

37---47.2 m 32 m 10 田家灣地面水廠 56--70 m 37 m

　　五．管材選用及管道附屬設(shè)施

　　1．管材選用
　　管材的選用是本工程的主要環(huán)節(jié)。管材選用的是否適當(dāng)，直接關(guān)系到工程造價(jià)并影響到工程的使用年限。根據(jù)國(guó)內(nèi)外目前的發(fā)展情況，可用于城市輸配水管網(wǎng)的管材主要有以下幾種：球墨鑄鐵管、玻璃鋼管、鋼套筒予應(yīng)力鋼筋混凝土管、予應(yīng)力鋼筋混凝土管、普通鑄鐵管等?？紤]到予應(yīng)力鋼筋凝土管雖然價(jià)格較低、雖能承受一定的壓力，但沒有配件，接口精度差，易出現(xiàn)滲漏，不能承受較高壓力和供水安全可靠性差；普通鑄鐵管由于其制造工藝和承壓等方面的原因，給水行業(yè)已逐步放棄使用。因此，設(shè)計(jì)中主要對(duì)球墨鑄鐵管、鋼套筒混凝土管和玻璃鋼管三種管材進(jìn)行了分析比較。詳見表9。

表9　　管道性能及價(jià)格比較表 管材

性能球墨鑄鐵管

（DI）鋼套筒混凝土管

（PCCP）玻璃鋼管 口徑100～1200600～3000100～4000 工作壓力

（Mpa）0.6～1.20.4～1.20.1～1.2 對(duì)水質(zhì)的影響無影響 易結(jié)垢

做內(nèi)襯可防止無影響 不結(jié)垢無影響 不結(jié)垢 使用范圍干管、支管干管支管、干管 接口形式承插口橡膠圈承插口橡膠圈套管、橡膠止水帶 耐久性耐久內(nèi)襯50年較耐久50年 漏水及爆管不易漏水

不易爆管不易漏水不易漏水 不易爆管

接口易松動(dòng) 單位綜合造價(jià)（萬元）

(DN1000 L=1000m

工作壓力小于1Mpa)236

（管價(jià)141）185

（管價(jià)78）152（管價(jià)70）

（按相同過水能力玻璃鋼管以DN800計(jì)） 發(fā)展趨勢(shì)有前途用于輸配水有前途用于輸水有前途范圍廣

　　從分析來看：干管大于DN2000宜選用玻璃鋼管或鋼套筒混凝土管（PCCP管）；DN800～DN2000的干管宜選用球墨鑄鐵管或玻璃鋼管，支管宜選用球墨鑄鐵管。
　　2．管道附屬設(shè)施
　　①管道基礎(chǔ)
　　根據(jù)西安地區(qū)的地基條件，設(shè)計(jì)中考慮鋼套筒混凝土管選用素混凝土條形基礎(chǔ)，球墨鑄鐵管和玻璃鋼管選用砂基。特殊地段，如地裂縫、古墓、濕陷性黃土等，均按具體地質(zhì)條件做了設(shè)計(jì)處理。
　　管理埋深，考慮到西安地區(qū)的凍土深度、城市規(guī)劃等情況，干管理深均大于2.0米,支管理深在1.0～2.0米之間。
　?、诠艿乐Ф?br> 　　設(shè)計(jì)中對(duì)彎頭、三通等部位均按不同管徑、壓力設(shè)計(jì)了素混凝土支墩。
　?、酃艿琅艢馀c放空
　　設(shè)計(jì)中，除在主干管道最高點(diǎn)處設(shè)有自動(dòng)進(jìn)排氣閥門外，還在主干管道的水平管段上每公里設(shè)置一個(gè)自動(dòng)進(jìn)排氣閥，這對(duì)于西安市以自流為主的供水方式尤為重要。同時(shí)，考慮到管道定期維修和初期運(yùn)行時(shí)管道清洗的需要，還在管道最低點(diǎn)等部位設(shè)計(jì)有放空閥門井。
　　④管道防腐
　　根據(jù)設(shè)計(jì)所推薦的管材，玻璃鋼管不需要進(jìn)行防腐處理；鋼套筒混凝土管除遇特殊地段需做瀝青外防腐外，一般不需要進(jìn)行防腐處理；球墨鑄鐵管要求出廠前必須做好水泥砂漿內(nèi)防腐和環(huán)氧煤瀝青外防腐，現(xiàn)場(chǎng)不需要進(jìn)行防腐處理。
　?、蓍y門
　　為了便于管網(wǎng)的維修管理，設(shè)計(jì)中按不同管徑和管段分別設(shè)計(jì)了一定數(shù)量的閥門,考慮到管網(wǎng)的壓力較低，為便于安裝和使閥門井較小，設(shè)計(jì)中全部采用蝶閥，同時(shí)考慮到管網(wǎng)閥門的使用頻率較低，橡膠止水圈容易老化等原因，設(shè)計(jì)推薦采用金屬硬密封蝶閥。

　　六.管網(wǎng)的調(diào)度管理設(shè)計(jì)

　　在給水管網(wǎng)擴(kuò)建工程調(diào)度管理設(shè)計(jì)中，采用了SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用開放性結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)、局域網(wǎng)，軟件功能塊化及軟件包化。
　　1．系統(tǒng)組成
　　本監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由一個(gè)調(diào)度主站（設(shè)置在西安自來水公司）和100個(gè)現(xiàn)場(chǎng)終端組成星形網(wǎng)一級(jí)管理。信道全部為無線信道，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表及執(zhí)行單元可按需要靈活配置。
　?、僬{(diào)度主站組成
　　主站設(shè)置有：監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集微機(jī)、S3四屏卡、打印機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、全向天線、UPS電源、模擬盤（3000×7000 mm）等。
　?、诂F(xiàn)場(chǎng)終端站組成
　　現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)置有：數(shù)據(jù)采集終端裝置、數(shù)傳電臺(tái)、全向天線、壓力檢測(cè)儀表等。
　　2．系統(tǒng)功能
　　①主站功能：調(diào)度主站具有實(shí)時(shí)功能、數(shù)據(jù)處理功能、管理功能、圖形功能和組態(tài)功能。
　　●實(shí)時(shí)功能：即遙測(cè)、遙訊、遙調(diào)和遙控功能。其中遙測(cè)有定時(shí)巡檢、隨機(jī)點(diǎn)測(cè)、成批采集和分組召檢等。當(dāng)使用遙調(diào)、遙控功能時(shí)有閉環(huán)自控、編組循環(huán)和交互對(duì)話等功能。
　　●數(shù)據(jù)處理功能：有數(shù)據(jù)處理、事故報(bào)警、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)整理和存貯等。
　　●管理功能：
　　 打印報(bào)表，包括：調(diào)度日志、日、月、季、年等報(bào)表，各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表及圖形曲線拷貝；
　　 參數(shù)狀態(tài)管理，包括：查詢修改終端聯(lián)網(wǎng)、脫網(wǎng)狀態(tài)、通道連接狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、校時(shí)等；
　　●圖形功能：顯示總貌、工藝流程、工況等畫面，繪制各種重要曲線、圖形檢索再生等。
　　●組態(tài)功能：在調(diào)度主站設(shè)置有遠(yuǎn)方終端組態(tài)，包括：屬性、數(shù)量、站號(hào)、各路編號(hào)、四遙路數(shù)、定義、限值、標(biāo)變、截距、顯示位置和校時(shí)，組成開放系統(tǒng)，以便于擴(kuò)展和互換。
　?、诮K端站功能：現(xiàn)場(chǎng)終端站的功能有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)送、命令識(shí)別、數(shù)據(jù)存貯管理、自動(dòng)復(fù)位、掉電保護(hù)、調(diào)試診斷、就地顯示、呼叫、預(yù)置修改數(shù)字量值等。

　　七．總 結(jié)

　　本次管網(wǎng)工程擴(kuò)建是西安市給水管網(wǎng)建成以來投資規(guī)模最大的一次，共需新鋪設(shè)管道近154km，其中DN1000～DN2400的管道16km，DN300～DN800的管道138km?？偼顿Y3.8億元人民幣。管材除DN2400的輸水管采用鋼套筒預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管外，其余均采用球墨鑄鐵管。
　　管網(wǎng)平差設(shè)計(jì)是西安市供水四十多年來第一次將整個(gè)城市的給水管網(wǎng)作為一個(gè)整體進(jìn)行平差計(jì)算，其成果填補(bǔ)了西安市在多水源優(yōu)化供水、管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)合理安全運(yùn)行等方面如何進(jìn)行科學(xué)管理的空白，為將來西安市的給水規(guī)劃和城市發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)。
　　通過本次管網(wǎng)工程擴(kuò)建，可大大改善管網(wǎng)的供水水質(zhì)和供水壓力，加快管網(wǎng)的修漏速度，提高城區(qū)管網(wǎng)的調(diào)度管理水平。為迎接西部大開發(fā)創(chuàng)造了條件，為改善西安的旅游環(huán)境，為大中型項(xiàng)目的建設(shè)、舉辦全國(guó)性大型會(huì)議和吸引外資提供了良好的生產(chǎn)、生活及投資環(huán)境。