王家民 游德才
(同濟大學環境科學與工程學院上海 200092)

　　摘　要：在景德鎮市給水管網規劃設計中，本文設計用水量根據“城市給水工程規劃規范”(GB50282—98)提供的不同性質城市用地的用水量指標及景德鎮市規劃用地性質的面積來計算，此方法精確，但工作量大：在進行管網平差時，對雙管或多管沒有進行當量管道計算，而采用直接用計算機計算，這樣可節省手工工作量：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。
　　關鍵詞：給水管網 設計 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。
　　景德鎮市市區目前由中市區(老城區)、東市區及西市區三個區組成。一九九七年七月景德鎮市城市總體規劃修編辦公室對景德鎮市城市總體規劃進行了修訂，將市區分為五個片區：東市區、中市區、西南區、西北區、城北區(浮梁城區)。其中東市區為陶瓷、機械和高科技工業基地；中市區為全市政治、貿易、文化中心；西南區為工業區及經濟技術開發區；西北區為經濟貿易、旅游、
居住區；城北區為浮梁縣城區。根據“修訂”規劃，到2010年景德鎮市區的城市性質為：中外著名瓷都，國家歷史文化名城，贛浙皖毗鄰地區的中，城市。
　　根據《景德鎮市總體規劃(1996-2010)說明書》(景德鎮市人民政府，二○○○年八月)，到規劃遠期(2010年)，市區建成區面積將由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，全市工業總產值為51.38億元。景德鎮市“九·五規劃和2010年遠景目標”提出，2000年實現國民生產總值比1994年再翻一番：2010年實現人均國民生產總值比2000年翻一番。
　　本次給水規劃根據《景德鎮市總體規劃(1996—2010)說明書》和景德鎮市給水現狀，充分利用現有管道，優化設計，設計規模達到景德鎮市2010年的用水量。

2 給水現狀

2.1 城市供水現狀
　　景德鎮市自來水公司現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年市自來水公司實際供水6449.32萬m³，最大日供水超過22.10萬m³，超負荷在10％以上，因此城市供水供需矛盾突出。
　　景德鎮市供水管網總長為199.55Km(管徑DN200以上)，管網系統為枝、環狀結合。環狀網主要是以老市區為主，東市區也逐步形成，西市區和西南區尚未形成。市區干管最大口徑DNlOOOmm，供水壓力為0.35～0.40Mpa，管網末端水壓為0.12～0.20Mpa。
城北區(浮梁區)，為浮梁縣城區，具有獨立的供水系統，目前有一座0.5×10⁴m³/d的小水廠，其城區管網自成環狀，與景德鎮市區管網沒有聯網。
2.2 存在問題
　　隨著城市建設的不斷發展和工業生產、人民生活水平的日益提高，城市供水的要求和標準愈來愈高，目前供水設施和供水能力與城市發展的要求很不適應，存在的主要問題有：
　　1)水量不足、供需矛盾大
　　為了解決景德鎮市的供水需求矛盾，景德鎮市自來水公司對洋湖、觀音閣兩座水廠進行了擴建，使自來水公司供水規模達到了20×10⁴m³/d，緩和了市區用水緊張狀況，但結合城市總體規劃的調整，從宏觀上看，僅僅是彌補了原來嚴重缺水的欠帳，并沒有解決與規劃同步建設的根本問題。根據修編后的“總規”，市區將分為東市區、中市區、西南區、西北區和城北區。景德鎮市政府又提出了“改造控制中市區、配套完善東市區、加速發展西南區、重點開發西北區”的建設方針，因此隨著城區的開發建設，供水矛盾必將越來越突出。
　　2)輸配水管網布局不合理
　　景德鎮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和東南區，西北區及西南區僅有一兩根干管，末成環狀，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，城市供水管網管徑偏小，水頭損失大，管道年代過久，經常爆管，漏耗很大。據自來水公司統計，水量漏耗率由1980年得5.1％增加到現在得11.0％。

3 設計用水量

3.1 用水量指標的確定及用水量設計
　　本次規劃設計景德鎮市給水管網，用水量設計是根據“緘市給水工程規劃規范”(GB50282—98)提供的不同性質城市用地的用水量指標，按照“景德鎮市總體規劃圖(1996-2010)”，將整個景德鎮市城市用地(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。“用水量指標(一)” “用水量指標(二)”“城市最高日用水量”(三)(四)。

用水量指標(一) 城市用地 性質 行政辦公 商貿金融 體育、文化娛樂 教育 醫療體療養 特殊 綠地 代號 C1 C2 C3 C5 C6 D G 用水量指標
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(二) 城市用地 性質 一類工業 二類工業 三類工業 對外交通 居住 市政公用設施 倉儲 代號 M1 M2 M3 T R U W 用水量指標
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 行政辦公 商貿金融 體育、文化娛樂 教育 醫療體療養 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
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 一類工業 二類工業 三類工業 對外交通 居住 市政公用設施 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
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

　　計算結果為：至2010年，景德鎮市城市總用水量為51.33×10⁴m³/d，扣除自備水源供水量為6.56×10⁴m³/d(未來幾年不再發展)，市政供水為44.77×10⁴m³/d(最高日)。考慮到現有水廠和正在建設中的第四水廠經過挖潛，最高日供水可以達到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)，故景德鎮市給水管網優化乎差計算據此進行。
3.2用水指標調整的說明
3.2.1關于居住用地用水量指標調整的說明
　　根據居住區用地面積(23.33Km²)和2010年規劃的人口數(48.5萬人)進行測算，居住區人口用地指標與“城市居住區規劃設計規范(GB50180-93)”規定的人均居住區用地控制指標明顯偏高，故將居住區用水量指標調整為0.80萬m³/(Km²·d)。
3.2.2關于工業用地用水量指標調整的說明
　　由于目前存在工業自備水源，供水量為6.56×10⁴m³/d，這些工業白備水源供水管線自行敷設、管理、運行，不屬于市政給水管網的供水范圍，因此管段的沿線流量不應包括此部分水量，故將工業(一類、二類、三類)用地用水量指標相應下調。調整后的工業(一類，二類、三類)用地用水量指標值見表(五)。

工業用地用水量指標(五) 城市用地 性質 一類工業 二類工業 三類工業 代號 M1 M2 M3 用水量指標
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 給水管網設計

4.1 設計原則和設計參數的確定
4.1.1 設計原則的確定
　　1) 給水管道建設與道路建設同步進行，或根據給水管網規劃設計藍圖，有步驟地進行低壓區的改造。
　　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的水力條件影響不大，并且有相當多的管道不在規劃道路之上，故不參與管網平差計算，而將其作為配水管考慮。
　　3) 供水必須安全可靠，當局部管網發生事故時，斷水范圍為最小。為此，本工程設計成環狀網和樹狀網相結合的形式。
　　4) 對景德鎮市配水管網按多水源統一進行平差。
4.1.2設計參數的確定
　　1) 管網經濟流速以華東地區的經濟流速為基礎。
　　2) 時變化系數K_h按1.30計。
　　3) 管網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的火災次數為3，一次滅火用水量為751／s。
4.2 管網設計
4.2.1管網布置
　　新建第四水廠、觀音閣水廠和洋湖水廠都位于景德鎮市城市北部，根據“景德鎮市總體規劃圖(1996-2010)”和“景德鎮市城市總體規劃(1996-2010)說明書”以及市政府提出的“改造控制中市區，配套完善東市區，加速發展西南區，重點發展西北區”的建設方針，西南區、中市區輸水干管主要以南北走向布置，東市區的干管主要以東西走向布置。
4.2.2沿線流量及節點流量計算
　　1) 沿線流量計算
　　任一管段的沿線流量等于該管段承擔的不同性質城市用地的供水面積乘以“城市給水工程規劃規范”(GB50282—98)中規定的相應用水量指標的總和。供水面積用等分角線的方法來劃分街區，在街區長邊上的管段，其兩側供水面積為梯形，在街區短邊上的管段，其兩側供水面積為三角形。
　　2) 節點流量計算
　　任一節點的節點流量等于與該節點相連各管段的沿線流量總和的一半。
4.2.3平差計算
　　1)管網簡化
　　計算管網是在景德鎮市管網現狀的基礎上，依據城區給水管網規劃進行了增補修改，共簡化產生了108個環，其中虛環5個，282根管段，其中虛管段6根。計算中，為了簡化工作量，將管網中兩個節點現有的或增補的雙管或多個管段并不簡化成一當量管徑，而是使它們也形成環，直接列入程序進行計算；將水泵型號相同的當作一個水源進行平差計算，共有6個水源。實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—環網模型BASIC程序”上機計算。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。設計環閉合差為△h=O.05米。
　　3)控制點確定
　　由于節點68處地勢較高，地面標高達到46米—47米，比其他地方平均高出近15米。因此，選擇68節點為控制點。
　　4)平差計算
　　平差計算是按以上所定的設計原則，設計參數和管網簡化對設工況進行了上機計算。通過計算又對設計新增管道從數量、管徑、管位等進行了調擅，計算結果表明，最高日最大時工況時能滿足控制點自由水壓要求；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，結果表明，當發生最不利管段損壞，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，供水水壓能夠達到規定的自由水壓。

5 存在問題及建議

　　1)本規劃基礎為景德鎮市城市總體規劃，在未來的管網建設中，根據城市總體規劃的修訂，給水管網規劃同時也作某些必要的調整。給水管道與道路建設同步進行，以逐步形成供水干管網絡，捉高供水安全性和自來水普及率，減少漏損率。
　　2)景德鎮市管網基礎比較薄弱，已敷設的管道口徑較小，在未來的管網建設中需敷設的大口徑的管道明顯增多，資金需求量較大，任重而道遠。
　　3)結合管網優化計算，2010年各水廠二級泵房的選泵已經確定，今后應根據用水量的增加和管網建設的具體情況逐步進行二級泵房水泵的更換。

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

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作者簡介：
王家民：1952年生，同濟大學環境科學與工程學院，副教授，博士，主要從事水處理理論與技術研究。