曾紅菊 張 移

(1.資陽(yáng)市雁江區(qū)沱東發(fā)展區(qū)管理委員會(huì)，四川 資陽(yáng) 641300; 2.中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031)

0 引言

給水系統(tǒng)是現(xiàn)代化城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城市文明、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志[1]。而給水工程專項(xiàng)規(guī)劃就是立足于城市現(xiàn)狀，從城市發(fā)展全局出發(fā)，對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行的統(tǒng)一規(guī)劃。它以城市總體規(guī)劃、各片區(qū)的控制性詳細(xì)規(guī)劃、概念性規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃等為決策依據(jù)，為城市供水系統(tǒng)的發(fā)展提供了可靠的理論依據(jù)。

1 供水現(xiàn)狀分析

給水工程規(guī)劃的目的在于對(duì)城市現(xiàn)有給水系統(tǒng)進(jìn)行完善，并對(duì)城市遠(yuǎn)期供水系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。規(guī)劃初期，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作，充分收集相關(guān)資料，并對(duì)現(xiàn)有供水系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出其中存在的問(wèn)題，從而制定應(yīng)對(duì)方案，為給水工程規(guī)劃尋找突破口。

2 城市給水工程規(guī)劃要點(diǎn)

城市給水工程規(guī)劃的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):城市用水量預(yù)測(cè);水廠選址及其規(guī)模的確定;供水管網(wǎng)的布置;供水方案比選等。

2.1 城市用水量預(yù)測(cè)

城市用水量是確定取水和水處理構(gòu)筑物、泵站和管網(wǎng)等構(gòu)筑物設(shè)計(jì)規(guī)模的基本依據(jù)，它影響到城市給水工程的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，也影響到整個(gè)城市供水系統(tǒng)的發(fā)展。因此，城市用水量預(yù)測(cè)在城市給水工程規(guī)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(guī)劃期內(nèi)由城市給水工程統(tǒng)一供給的居民生活用水、工業(yè)用水、公共設(shè)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(tǒng)一供給以外的所有用水水量的總和[2]。

關(guān)于用水量預(yù)測(cè)的方法有很多種，大體可以分為以下幾類:分類用水預(yù)測(cè)法、單位用地面積法、人均綜合指標(biāo)法、年遞增率法等。現(xiàn)如今，許多統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)分析方法在用水量預(yù)測(cè)中得到廣泛運(yùn)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(yù)測(cè)法和組合模型法兩種，其中，單一模型預(yù)測(cè)法主要有[3-7]ARMA法、回歸分析法、指標(biāo)法、灰色預(yù)測(cè)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法等等。組合模型[8，9]預(yù)測(cè)法主要有加權(quán)組合模型、灰色RBF組合模型、灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與馬爾科夫鏈組合模型等等。組合模型相比單一預(yù)測(cè)模型更系統(tǒng)、更全面，可以有效地提高水量預(yù)測(cè)的精度。

預(yù)測(cè)城市用水量時(shí)，應(yīng)結(jié)合城市總體規(guī)劃及設(shè)計(jì)規(guī)范，采用多種預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中，在確定用水量定額時(shí)，應(yīng)充分考慮城市的地理位置、水資源狀況、城市性質(zhì)和人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平、工業(yè)回用水率等因素[2]。在得出預(yù)測(cè)結(jié)果后，應(yīng)對(duì)各種預(yù)測(cè)結(jié)果運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)校核，使其更符合城市用水量的發(fā)展?fàn)顩r。

2.2 水廠選址及其規(guī)模的確定

在確定城市用水量之后，應(yīng)結(jié)合城市總體規(guī)劃及供水現(xiàn)狀，合理選擇水廠廠址和確定水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模。

水廠廠址應(yīng)選擇在工程地質(zhì)條件較好、不易受洪水威脅、交通方便、靠近電源的地方。當(dāng)取水點(diǎn)離用水區(qū)較近時(shí)，水廠一般設(shè)置在靠近取水構(gòu)筑物的地方，與取水構(gòu)筑物建在一起;當(dāng)取水點(diǎn)離用水區(qū)較遠(yuǎn)，廠址選擇有兩種方案，一種是將水廠設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近;另一種是設(shè)置在離用水區(qū)較近的地方[10]。同時(shí)，也可以考慮對(duì)現(xiàn)有水廠進(jìn)行改擴(kuò)建，以滿足城市用水量的增長(zhǎng)需求，其設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)根據(jù)各水廠服務(wù)區(qū)域的預(yù)測(cè)水量來(lái)確定。

2.3 供水管網(wǎng)的布置

布置供水管線的時(shí)侯，必須首先要確定全部給水主干管、干管的走向，然后對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，以確定各水源節(jié)點(diǎn)(如泵站、水塔等)的供水量、各管段中的流量、管徑以及全部節(jié)點(diǎn)的水壓[10]。

供水管網(wǎng)的布置形式一般可以分為以下兩種:統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)和分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)[1]。

統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)是指給水系統(tǒng)中只有一個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)，即管網(wǎng)不分區(qū)，統(tǒng)一供應(yīng)生產(chǎn)、生活和消防等各類用水。

分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)是指將給水管網(wǎng)劃分為多個(gè)區(qū)域，各分區(qū)管網(wǎng)具有獨(dú)立的供水泵站或高位調(diào)節(jié)水池。而分區(qū)給水管網(wǎng)布置方式又可分為三種形式:串聯(lián)分區(qū)，并聯(lián)分區(qū)以及混聯(lián)分區(qū)。串聯(lián)分區(qū)一般采用設(shè)多級(jí)泵站對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)加壓，或者采用高位調(diào)節(jié)進(jìn)行逐級(jí)減壓;并聯(lián)分區(qū)采用設(shè)置不同揚(yáng)程的泵站(或在泵站中設(shè)置不同水泵)對(duì)不同壓力要求的區(qū)域供水;混聯(lián)方式是在串聯(lián)分區(qū)的并聯(lián)分區(qū)的基礎(chǔ)上通過(guò)一定的關(guān)系組合而成的供水系統(tǒng)。

管網(wǎng)布置應(yīng)根據(jù)城市自身的地形特點(diǎn)，將管網(wǎng)系統(tǒng)劃分成為若干供水區(qū)域，各供水區(qū)域之間通過(guò)若干聯(lián)絡(luò)管相連，并在聯(lián)絡(luò)管上設(shè)置應(yīng)急閘閥[11]，當(dāng)某一分區(qū)出現(xiàn)供水不足或停水等供水事故的時(shí)候，開啟應(yīng)急閘閥，從其他片區(qū)的對(duì)應(yīng)分區(qū)向事故片區(qū)供水;待供水事故解決以后，再關(guān)閉應(yīng)急閘閥，以保證各分區(qū)的供水獨(dú)立性。

2.4 供水方案比選

以資陽(yáng)市城東新區(qū)為例，該片區(qū)位于沱江東岸，與老城區(qū)隔江相望，新區(qū)分為北部商住服務(wù)發(fā)展片區(qū)、一期辦公居住區(qū)、南部工業(yè)園區(qū)以及南部物流園區(qū)四大片區(qū)(見(jiàn)圖1)。其中北部商業(yè)服務(wù)區(qū)和一期辦公居住區(qū)為主要發(fā)展區(qū)，這兩塊區(qū)域人口集中，用水量較大。

為了解決城東新區(qū)的供水問(wèn)題，提出了兩種方案:

方案一:

在北部商住服務(wù)發(fā)展片區(qū)新建一個(gè)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d的給水廠，分兩期完成，一、二期各為5萬(wàn)m3/d，占地共約10 hm2，采用深井泵房從老鷹水庫(kù)和丹山水庫(kù)取水。

方案二:

在沱江河床底建設(shè)長(zhǎng)約600 m、寬為2.3 m、高為2.0 m的過(guò)江隧道，穿越沱江，在隧道中鋪設(shè)一根DN700的輸水管道，把老城區(qū)水廠10萬(wàn)m3/d的水量通過(guò)中途泵站加壓輸送至城東新區(qū)。

圖1 四川省資陽(yáng)市城東新區(qū)整體布局圖

對(duì)兩方案的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，見(jiàn)表1。

表1 城東新區(qū)供水方案比較

通過(guò)技術(shù)方案比選可得出:

方案一更為經(jīng)濟(jì)可行。因此，將方案一作為優(yōu)選方案，方案二為備選方案。

3 結(jié)語(yǔ)

1)在進(jìn)行給水工程規(guī)劃時(shí)，要結(jié)合城市總體規(guī)劃，對(duì)城市現(xiàn)狀進(jìn)行充分分析，盡可能發(fā)揮現(xiàn)有供水系統(tǒng)的供水能力，避免重復(fù)建設(shè)所造成的資源浪費(fèi)。2)在城市給水系統(tǒng)建設(shè)的初期，可考慮采用單水源供水方式來(lái)供水，隨著城市的發(fā)展，再考慮將其他片區(qū)管網(wǎng)與現(xiàn)有供水管網(wǎng)連通，以形成多水源聯(lián)合供水的格局，以提高供水的安全可靠性。3)城市給水系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)符合城市總體規(guī)劃的發(fā)展要求，設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)按遠(yuǎn)期確定，然后分期實(shí)施，從而滿足城市用水量的發(fā)展需求。4)當(dāng)同一個(gè)供水方式有多種不同的實(shí)現(xiàn)方案時(shí)，應(yīng)對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而得出更加合理可行的優(yōu)選方案。

[1] 嚴(yán)煦世，劉遂慶.給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[2] GB 50282-98，城市給水工程規(guī)劃規(guī)范[S].

[3] 李 琳，左其亭.城市用水量預(yù)測(cè)方法及應(yīng)用比較研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2005，16(3):6-10.

[4] 袁一星，張 杰，徐洪福，等.城市用水量中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)模型綜合研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2005，16(4):4-28.

[6] 章征寶，陳朝東，張一剛.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在城市用水量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)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，F(xiàn)reitas Antonio J，L odrigues.Model combination in neural-based forecasting[J].European Journal of Operational Research，2006(173):801-814.

[10] 嚴(yán)煦世，范謹(jǐn)初.給水工程[M].第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

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