商讨“编制城市供水规划”的若干问题

何维华

成都市自来水有限责任公司

　　提要： 本文就“编制城市供水规划”的诸多环节，阐述了观点与建议，供同行间商讨。

　　关键词 供水规划  供水管网  

　　1.概述

　　城市供水规划是城市总体规划的一部分，城市总体规划分近、远期编制，有时还编制远景规划。通常近期规划为10年；远期为20年；远景为30～50年。城市供水规划亦按此编制分期规划。

　　城市供水规划的集中供水范围，应符合城市总体规划的要求，可以是建城区的范围，可以包含近邻县镇的范围，甚至是城市管辖的所有城镇与乡村。

　　城市供水单位的生产规划，可以承担城市供水规划的一部分供水任务，亦可以承担城市供水规划范围的全部供水任务，由于城市供水单位是生产性企业，它还可以发展成超越城市管辖范围的、跨区域、跨省域、跨国界的企业。

　　城市供水规划的编制，包含需水量的预测、水源规划、供水系统规划、供水管网规划等具体内容。

　　2.需水量的预测

　　2.1新开发的规划区需水量预测方法

　　2.1.1按总体规划确定的规划期末的人口数、综合用水量等指标，推算规划期末的需水量。

　　2.1.2按总体规划确定的规划期末的城市建设用地规模、城市单位建设用地综合用水量等指标，推算规划期末的需水量。

　　以上方法虽比较简便但准确度较差，对于尚未开发的规划区是常用的，但是对于旧城为主的改造、扩建的城区是欠妥的。

　　2.2已建城区改造、扩建的需水量预测方法

　　对于已建城区改造、扩建的供水规划中，需水量的推算应对以下环节作好调查分析：

　　2.2.1规划期末人口数的确定

　　规划期末人口数是预测需水量的重要数据，通常规划部门在测算时，除了考虑自然增长规律外，主要遵照了行政主管部门的主观愿望。

　　建议摸清规划期末的规划范围内，目前及前五年的居住人口及流动人口的数据。从而用自然增长率等方法，复核规划期末人口数，再与规划部门商讨计算人口数的调整。

　　2.2.2纯生活用水水平的调查

　　对于目前城市住宅中各类用水设施的用水水平的调查，对照设计规范的相应数据，推算当地规划期末纯生活用水水平，比直接套用设计规范的数据更切合实际。

　　2.2.3收集、整理近五年城市供、用水资料

　　这些供、用水资料包括水源、净水厂、管网及其它相关自备水源现状的评估；最高日供水的时变化曲线；逐年各类用水的变化比例；逐年日、时供水变化等系数；泵站的特性曲线；有效调节容量的相关数据等。

　　2.2.4对占总用水量40～60％大用水户进行规划期末用水量的调查，此类调查应在自报的基础上进行协商核定。

　　2.2.5对需水量测算资料应进行阶段性评估

　　需水量测算后，应召集相关专家进行评估，若是供水规划编制后，再对需水量进行调整，返工量大。

　　3.水源规划

　　3.1水源的重要性

　　可靠的水源是建立城市的主要条件，是发展城市供水事业的重要依据，古今中外的城市的建设，无不与此息息相关。

　　水源选择合理，会加快城市建设的步伐。相反，选择的水源不可靠，就是建成了供水系统，也不能充分发挥效益，甚至水厂废弃。这样的教训在国内外都是存在的。

　　选择水源时，首先就近选用，只有周围没有可靠水源时才考虑远距离调水；地下水的水质、水量能满足要求的应优先选用，目前往往地下水的水质、水量不能满足要求，才转向选用地表水。

　　当前，南水北调工程就是解决北京、天津及河北相邻城市严重缺水的水源工程；辽宁省大伙房水库输配水工程就是解决沈阳、大连、鞍山、营口、辽阳、盘锦、抚顺等缺水城市的水源工程。

　　3.2水源可靠的条件

　　3.2.1城市供水水源的卫生标准应符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749）中有关水源方面的规定和《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020）的规定。

　　3.2.2选用地表水为城市供水水源时，应按《城市给水工程规划规范》（GB50282）的规定，枯水流量保证率达90％～97％，且有多水源调节或调蓄措施。在这里枯水流量保证率的规定，照顾了我国城镇仍然是水源不足的现状，应该说没有富余流量的河流，不是可靠的地表水水源。

　　3.2.3选用地表水为城市供水水源时，饮用水水源地一级保护区应符合现行国家标准《地面水环境质量标准》（GB3838）中规定的Ⅱ类标准。

　　3.2.4当选用地下水水源时，水源地应设在不易受污染、不引起次生灾害的富水地段。

　　3.2.5水库作水源的问题

　　（1）当前国内较多的供水企业选用水库水为水源，有些水库面临两大问题：当山洪暴发季节，水库水容易形成高浊度水，库底积泥翻起，水中锰含量超标，因此水库周围及来水上游周边的绿化及防治水土流失的环境整治是极其紧迫的；当藻类繁殖季节，取用水库浅层水，藻类严重影响水厂的净化处理，若没有对应的措施，水厂面临的是停产。

　　（2）中、小城镇供水水源选用小型水库时，还面临水库旅游、养殖业对水源水质的干扰。

　　（3）对于水位变化较大的库边竖井取水建筑，尽可能选用分层取水方案。浑水季节选用浅层水；藻类繁殖季节选用深层水。

　　3.3应急水源问题

　　自从哈尔滨、无锡水源出现问题后，更引起人们对城市供水水源的重视，应关注以下几个方面：

　　3.3.1呼吁相关方面强化对城市现有水源的管理，影响水源安全的隐患应积极排除。倘若现有水源都管不好，开辟再多的水源亦难以管好。

　　3.3.2作为供水企业尽可能对水源水质问题，作好应急处理预案的软件（技术）贮备和通用的、有针对性的、适当的硬件贮备。

　　3.3.3在技术经济合理的前提下，城市供水水源力求多渠道。倘若目前有困难时，水源及供水系统中增大调节容量是必要的。城市自备水井是最经济的应急水源，呼吁政府应有效的统管起来。

　　3.3.4筹建应急水源的规模应论证，不宜过大，且应与正常运营系统有机的结合。

　　4.供水系统规划

　　供水系统的构思，包括净水处理厂的厂址选择；净水处理工艺的选择；分质、分压还是统一供水系统的选择；调蓄、调节设施的考虑等。

　　4.1净水处理厂的厂址选择

　　净水处理厂的厂址选择，可以靠近取水端，也可以放在建城区的边缘。总之应考虑外部环境、扩建或技改的预留面积、技术经济的可行性及环保、节能的要求。

　　4.2净水处理工艺的选择

　　净水处理工艺的选择，应考虑原水的水质变化、出水的水质标准、城市的环境要求、建设资金状况、企业的管理水平。

　　这里存在常规处理相协调的前预处理、后深度处理、污泥处理、生产废水的回用、控制方式等内容。

　　4.3分质、分压还是统一供水系统的选择

　　分质、分压还是统一供水系统的选择，取决于用水户端的水质、水压要求及城市地形的变化状况，方案的选择有赖于技术经济的分析，它亦是管网布置方式的先决条件。

　　4.4调蓄、调节设施

　　调蓄、调节设施包括原水及出水两个方面：

　　4.4.1原水的调节主要保证枯水季节的原水流量，包括建立调节水库（池），若是水库取水，主要复核水库有效的调蓄容量；

　　4.4.2水厂出水端的调节，主要适应用水户24小时用水变化的需要，通常以水厂清水池的有效调节容量来核算，若是管网内有适当高地修建高位水池（塔）及修建水库加压泵站，亦是经济的调节设施。至于用水户端的水箱及水池，也具备调节的功能，但由于管理权限等问题，通常不纳入城市供水系统的核算。

　　5.供水管网规划

　　5.1现状

　　城市供水企业自从建成运营以来，水厂设施通常不随意改动，供水管网恰年复一年地进行着扩充、更改。遗憾的是不少企业没有对现有管网结构、用水户状况进行深入调研、分析的基础上进行管网系统改造性技术经济计算。

　　近十年各城市在管网改造的力度加快了，不少城市初步建立了管网GIS系统，少数城市还进行了管网建模、对管网进行了分块管理的尝试。这些基础性措施，对管网结构的改造是有利的，它必然推动管网规划计算的优化，管网运行的合理化。

　　5.2具体建议

　　为了编制、落实好管网规划，为了强化管网的运行管理，提出以下建议：

　　5.2.1管网应建立独立的台帐管理系统

　　利用历年的管线台帐资料，建立一套独立存在的管网资产动态台帐系统是必要的，它可以动态显示任何一年管网的构成情况，亦可查询某一规格、设备的汇集数据，也可了解任何街巷水管敷设、拆改的历史记录。

　　5.2.2建立更完善的管网运行管理（GIS）系统

　　建立更完善的管网运行管理（GIS）系统，管网建模应在其中，无缝连接，乃至融为一体。

　　5.2.3管网应调控管理

　　（1）供水管网调控管理的理由

　　管网运行现状而言，从水压均衡、节点服务水头基本符合需求方面评述管网状况，是传统的供水系统运行调度的主要目标。但是从管网中对老朽管段的特殊照料、对水滞留…问题过去重视是不够的，给管网优化运行及管网水质的改善带来不少麻烦，因此主动对管网的运行状态进行分析、主动调控管理对管网的优化运行是必要的，也只有摸清管网具体问题，才能切实编制好管网的改造规划，管网调控亦是编制好管网规划的措施之一。

　　（2）调控、改造管网的措施

　　（2.1）易爆管段的对策

　　A．根本措施

　　由于易爆管道有管材结构或管道基础上的缺陷，易爆管段的根本措施是‘退役下岗’或更换新管。

　　B.临时措施

　　易爆管段的改造费用一时难以筹集，强化对易爆管段的管理是行之有效的措施。

　　（2.2）易漏管段

　　通过管网运行中巡线、检漏、测流、测压的数据以及抢爆、维修记录的综合分析，确认易漏管段的成因，以便采用相应的措施。

　　 (2.3)压埋管段

　　供水管道是承压的管道，不允许压埋在建筑物及构筑物(如立交桥的挡土墙)基础内，存在隐患，管道渗漏或爆破容易引发严重的次生灾害。作为管网的管理部门应主动查找档案资料，分清原因，提出措施进行处理，并向主管部门书面报告。通常后建的建筑物、构筑物承担责任，拆除违章建筑或改迁管道。

　　(2.4)瓶颈管段

　　因供水规模的增大等原因，管网中个别流速过大的瓶颈管段，应分别情况进行改造，如更换较大口径管道或临近平行道路添设管段分流…。

　　(2.5)管段调整

　由于管网不断的扩充，往往在街、巷内形成多条平行管道，不仅配水极不合理，占据街道多个规划位置，影响其它管线的铺设。应配合街道的改扩机遇，主动理顺输水、配水、用户支管的关系，尽量消除‘盲肠’管段，将易爆、易漏、腐蚀严重的管道逐步更除。对于不能更除的‘盲肠’管段，应増设消火栓等排水设施，以强化运行管理的方法来改善管网水质，这也是编制管网技改规划的具体内容之一。

　　(2.6)长期水滞留干管的对策

　　通过不同季节连续检测表明管段内水流速度极低时（比如流速≤0.1m/s），表明管段内的水长期滞留，必然管内水质趋于恶化，此类问题多半出现在连通管上。针对此类问题的处理措施如下：

　　A.倘若连通管两端管道的流速偏快，可周期性的调整相关阀门的开启度，使连通管的流速周期性波动，减少沉淀物长期间的累积。

　　B.倘若连通管两端管道的流速偏慢，倘若在目前输水状况下通过模型演算，主管段出现故障时连通管隔断亦无大碍，连通管两端控制阀门应关闭(若关闭不严，应及时检修)，连通管上的用水户调整到其它配水管上供水，连通管内余水排空，让连通管暂时‘退役下岗’，当然这一决策务必在连续多季节检测的基础上，经反复论证后实施。若多年后情况有变，连通管务必通过消毒、冲洗后方能‘上岗服役’。

　　(2.7)配水管水滞留的问题

　　总体而言，输水管、配水干管的流速≥0.7m/s占多数，但配水管流速偏低的情况较多，其原因如下：

　　A.街区规划尚未形成；

　　B.总的规划方案改变，导致该区域用水量逐年递减；

　　C.预留的配水管口径偏大。

　　对于配水管口径偏大的管段，若管道材质欠佳，应改铺口径恰当的优质管材或采用‘管中管’方式铺设较小口径管道；否则低流速管道应强化冲洗措施，确保供水水质。

　　（3）管网调控的组织机构

　　管网调控的管理有三个环节，一是管网分析、拟定措施；二是发布调控令；三是执行调控令。

　　（3.1）管网分析、拟定措施一通常属管网运行模型的维护部门的职能，是企业技术参谋部门的日常工作；

　　（3.2）发布调控令一通常属企业生产调度中心的职能；

　　（3.3）执行调控令一通常属管网运行管理部门的职能。

　　（4）调控管理的业务内容

　　针对供水管网日常调控管理的业务内容有：

　　（4.1）管网运行参数(包括水压、余氯、浊度、管段流量、抢爆维修记录等)的收集、整理分析；

　　（4.2）编制管网技改规划，拟订年度、月份管网技改实施计划；

　　（4.3）编制管网调控(包括管道冲洗、消火栓排水、个别管段流速调度等)的年度、月份的实施计划；

　　（4.4）制定及落实每日管网调控调度令的管理；

　　（4.5）总结年度、月份管网技改计划的实施情况；

　　（4.6）填报每日、月份、年度管网调控的实施状况。

　　5.2.4管网规划应结合管网分块管理模式的建立

　　管网分块管理是强化管网效益管理的重要措施，有利于对用水户的最佳服务。管网规划布置应结合管网分块管理模式的需要，从多方案论证中敲定方案。

　　5.2.5管网节点流量的确定

　　节点流量分集中流量和沿线流量。

　　（1）集中流量

　　有集中流量的单位，力求添设为节点；若从一条配水干管上进水，则按接水点离两端节点的远近，把集中流量按比例分配到节点上；若从两条配水干管上进水，则集中流量很可能按比例分配到有关的3～4个节点上去；若是从配水支管上接水，则要考虑配水支管从那些就近的配水干管上连通，随之把集中流量不等地分配到相关的节点上去。

　　（2）沿线流量

　　沿线流量的分配，原则上是按管段附近的具体情况分等级计算的。

　　（2.1）管段的漏水量作为沿线流量的一部分进行计算，管段漏水量=总漏水量×管段长度/管网总长度。

　　（2.2）分析管网中各管线的沿线用水状况时，分成以下几个等级：

　　A.只考虑漏水量，不考虑沿线用水的管段。

　　B.在沿线用水的管段分析中，考虑了以下几点：

　　（A）管段两侧的建筑密度、服务范围，并且是否在该管段上接水；

　　（B）管段中连接配水支管的状况，配水支管的服务范围；

　　（C）在集中流量计算中考虑了居住区生活用水的，一般不再考虑沿线流量或降低等级考虑沿线流量；

　　（D）沿线用水的管段分多个级别，各个级别的管段长度累加起来，再统一平衡，确定各个等级的换算系数。

　　总之，节点流量的确定是管网规划计算的重要一环，在开展这项工作之前，熟悉与掌握现有管网结构状况是十分重要的。在已建城区，还按规划的人口密度或建筑密度方式分配流量，准确性差。

　　5.2.6新、旧管段阻力系数的确定

　　在管网建模的过程中，新、旧管段阻力系数的测定是项繁琐的任务，但又是建模质量的重要措施。

　　影响管段阻力系数的因素有：

　　（1）管段内壁的光滑程度，通常以管材粗糙系数来表示；

　　（2）管段相关管件、阀门等配件的组合状况；

　　（3）管段输水过程中积气状况，从理论上讲，管道设计不允许管内积存空气的，客观上又是难以排尽的。

　　不同的水源、不同的城市变迁历史、不同的管材、不同的管段状况，管段阻力系数的确定，无统一标准。但在国内一些大型输配水工程中，为了降低工程造价的需要，采用新管试验段实测数据作为设计依据，将N值从0.013，降至0.0115，不考虑管道运行多年后的诸多问题，因而值得推敲，将影响日后的输水能力达不到目标值。关键是我国还没有一个科研单位开展这方面的基础研究，提供适应国情的数据。

　　编制城市供水规划，还有若干环节没有讨论。 以上所述，尽对已建城市的供水规划编制的部分环节，讲述了个人的一些观点与体会，不一定恰当，供商讨。

2008年5月24日