给排水管网设计概述.docx

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给排水管网设计概述

摘要

本设计是安徽省芜湖市芜湖县管网的设计，包括给水系统，污水排水系统和雨水排水系统三个部分。

其中给水系统是通过地形地貌、已知水文条件结合给水管网布置原则进行设计计算的。

给水系统设计步骤：

根据城市单位人口综合用水量计算用户近期和远期用水量，进行管网定线，计算管段设计流量、管径和水头损失；最高时环状网管网平差计算；确定水泵扬程；分别进行不利管段事故时、消防时的校核计算。

排水工程在工程环境保护、保障人民健康和经济上有重要意义。

排水体制一般可分为两种类型：

合流制和分流制。

本设计根据当地地形特点和经济状况，采用雨水、污水分流制。

污水管网定线；计算排水街区的面积；污水干管和主干管的设计计算。

污水排水系统的设计内容包括排水系统的体制选择、划分排水区域、结合设计要点和自然因素将主干管连入已知污水厂；计算污水设计流量；确定设计参数；绘制管道总平面图。

雨水排水系统的设计内容包括进行雨水管渠定线，划分排水面积，拟定出水口的位置；进行雨水管渠水力计算，确定设计参数；确定管渠总平面图。

关键词：

给水排水管网、管网平差，管网校核、地理信息系统、工程设计

Abstract

ThisdesignisthepipenetworkdesignofwuhucountyinAnhuiprovince,includingwatersupplysystem,sewagedrainageandrainwaterdrainagesystemthreeparts.Thewatersupplysystemcarrysonthedesigncalculationbytopography,geomorphologyandincombinationtheknownconditionsofhydrologywithlayoutprincipusofwatersupplypipenetwork.Stepsoffeedsystem’sdesignarethatpeoplecancalculatetheuser’sshort-termandlong-termwaterconsumptionaccordingtocomprehensivewaterconsumptionofurbanunitpopulationforpipelinerouting,andthecalculationofdesigningflowrate,pipediameterandheadloss;thecalculationofthehighestringnetworkadjustment;thedeterminationofthepumphead;andthecheckcalculationseparatelywhenthebadsectionorfireaccient.

Drainageengineeringintheengineeringofenvironmentalprotection,safeguardpeople'shealthandeconomyhasimportantsignificance.Drainagesystemingeneralcanbedividedintotwotypes:

theconfluencesystemanddistributionsystem.Accordingtothelocalterraincharacteristicsandeconomicconditions,thisdesignadaptstothesystemofrainwaterandthesewagediversion.Peopleproceedtoroutesewagepipenetwork,andcalculatetheareaofdrainageblockandthedesignofthetrunksewerandmainpipe.

Sewagedrainagesystemdesigncontentincludesthechoiceofdrainagesystem,drainagearea,combiningwiththedesignpointsandnaturalfactorswillZhuGanGuanconnectedtosewageplantknown;Calculationofsewagedesignflow;Todeterminethedesignparameters;Renderingpipelinetotalfloorplan.

Rainwaterdrainagesystemdesigncontentincludesthechoiceofdrainageareaandcombinationthedesignpointswithnaturalfactorstoconnetmainpipetoknownsewageplant.Also,itindudesthecalculationofsewagedesignflow,thedeterminationofdesignparametersandtheplotofpipelinetotalfloorplan.

Rainwaterdrainagesystemdesigncontentincludesstormsewerdrainagealignment,drainagearea,thedrawoftheoutletposition,thecalculationofstormsewerdrainagehydraulic,thedeterminationofthedesignparametersandthetubedrainagesiteplan.

Keywords:

watersupplyanddrainagepipenetwork,networkadjustment,checking,geographicinformationsystem,engineeringdesignofpipenetworks

1绪论

1.1课题研究的背景

给水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水的设施总称，一般由五部分组成：

取水设施、水处理设施、泵站、输水管网以及调节设施（水塔或高低水池）。

其中，输水管网的建造、维护、运行费用约占整个给水系统投资的60%-70%，据研究表明，对管网系统进行优化设计计算，可以节省工程投资的5%-10%，所以管网的优化设计研究具有现实的经济意义。

随着经济的增长、人口的压力与现代化的城市建设使得中国绝大多数城市道路不堪重负，人们已经对不断开挖道路、敷设地下管线网送上了“拉链路面”的讽刺。

地下管网管理的严重滞后给城市建设、规划和管理工作增添了很大的压力。

由于多方面的原因，我国现有地下各类管线的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、供水断断续续。

另一方面，传统的手工制图，靠人工记忆管理和人工统计、分析的手工管理方式效率低下，很难适应这种快速发展的海量数据库的要求。

因此管线“碰撞”、爆炸事故屡见不鲜。

因此，尽快尽早查清城市地下管线的现状，采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。

城市供水管网是一个纵横交错的巨大网络，是城市地下管网的重要组成部分，具有复杂的信息。

近年来，随着城市建设的迅猛发展，供水管网变更速度不断加快，管网体系也越来越大，大量的管网资料急需处理，管理的复杂程度也逐年增加，传统的供水管网的管理模式已经远远满足不了城市供水的现代化管理要求，加强对它的管理十分重要。

1.2GIS系统在供排水水管网数据资料采集中的重要性

1.2.1给水管网数据资料

给水管网数据通常由连接点号、管线点号、材质、埋设方式、特征、管径或断面尺寸、平面坐标、附属物、管内底高程、地面高程、是否堵塞、埋深、淤泥深度、水深、权属、竣工日期等组成。

各城市或各地区对给水管网数据内容的要求都一样，但一般来说，以上数据可以全面地放映该地区的给水管网数据的属性与信息。

但对GIS系统所需要的数据而言，上述数据太粗糙，必须经过处理。

1.2.2保证数据准确性的必要性

数据是给水管网GIS系统高效运行、运转稳定的基础。

在20世纪中后期，GIS技术刚问世不久，专家学着们就认识到GIS数据的可靠性问题。

这些年来．随着GIS技术被广泛应用，测绘部门和管网的管理部都非常注重GIS系统数据质量问题。

CIA（国际制图协会）就位置精度、数据源、完整性、属性精度、时态信息、逻辑一致性、等方面，提出了GIS系统各组分的定义和概念。

在GIS数据模型和数结构的研究中运用层次数据结构来保证数据质量问题。

建立给水管网GIS系统数据质量控制体系将有助于提高GIS系统的应用水平，同时也就能提高城市给水管网系统的设计和管理水平。

1.2.3GIS在供排水管网管理中的作用

给水管网总体布置图，是按一般比例绘制的图纸，表示给水管网与构筑物、建筑物等间距、方位以及绿化、道路网、用地邻界和竖向布置情况等。

它直接反映管网的相对空间位置和工程界限内地形地物，以及通过标注反映给水管网的属性信息。

GIS具有如下特点:

（1）它具有完备的软硬件结构，是一个完善的系统，具有建立数字管理信息系统的能力和条件。

（2）基于GIS系统中的地理方位符号都有自己的独特信息。

（3）GIS系统地图中的地理符号按用户自身的特定要求，给其附加属性的信息。

（4）GIS电子地图可对空间属性数据和信息数据进行统计、查询、计算、分析等，这些功能可以帮助给水管网的物流模拟、方案评价等。

GIS系统的上述这些特点，可以帮助给水管网管理的许多方面，如对企业已经建立设施的竖向和平面位置进行管理、动土管理、用地管理等方面。

GIS技术目前广泛运用于各种宏观地规划中，如交通规划、城市管理、土地利用等，而给水管网管理的主要对象比较微观。

但是，在功能上和理论上给水管网管理系统和GIS具有很多相同点，因此建立数字给水管网系统可以运用GIS及理论。

GIS基础软件系统有如下几大功能:

（1）图档管理功能。

图档管理一般包括图档修编和图库管理等工作。

可以运用GIS软件中对地图的分档管理，实现对原始图件的拼接、调阅、剪取，并可以对图档的绘制人、绘制时间等进行管理。

这样可以让复杂的图库管理电子化管理、数字化管理。

（2）数据统计、查询功能。

GIS形式带属性的图档已经由各种图档转换或录入，所以我们可根据数据库中的记录按照图形信息或者图像信息等要求进行查询，并可对查询记录进行统计、分类，从而大幅度提高信息收集的效率且提高准确性。

（3）数据输出。

GIS系统可根据各种要求输出和显示属性信息或者空间信息，并可打印输出查询结果，实现与各种主流GIS软件数据格式互通以及输出各种常用数据格式。

将这些功能运用于给水管网管理系统，使设计或管理人员能够方便快捷的提出满足各种要求的电子图标和数据资料。

（4）维护功能。

软件提供必须的数据库技术支持、升版和维护，包括数据表字段修改和追加，还有图层名等，以使给水管网管理系统不断随着时代发展而发展，并不断得到完善。

（5）可望延伸到给水管网设计、规划等运用GIS的目的就是为了解决实际问题，根据GIS系统及今后种种趋势，以给水管网管理系统为基础再延伸到规划设计等运用是当然的趋势。

选择GIS基础软件以成本角度来分析的话，用现有成熟的GIS基础软件对系统进行二次开发，是周期短、成本低、且见效快的最佳方法。

在开发中，应该注意目前主要采用的软件即AutoCAD相结合，这样才能将给水管网设计很好地衔接给水管网管理。

目前市面上GIS软件的功能大致相同，用户可以根据自己能接受的价格、技术、功能、要求来选择。

（2）软、硬件配置。

采用GIS开发和维持给水管网管理系统，硬件要求与一般GIS系统的硬件要求基本一样，如打印机、计算机、绘图仪等。

软件方面，除了所必须的GIS基础软件，数据库软件如Server、SQL等，高级语言Delphi、VC、VB等也是必须的。

同时，可以根据需要开发基于AutoCAD的GIS系统，这样可以更好的和给水管网设计接轨。

1.3城市供排水管网的应用

1.3.1城市供排水管网在国外的应用

近来几年，在发达的国家的城市供水过程中，供水管理工作开始广泛应用技术，通过实现城市给水管理的信息化，达到供水系统的统一规划，进一步优化其工程设计及运作管理方面的工作，为优化供水管理工作提供重要的决策支持。

在80年代，技术就被国外发达国家应用在供水领域中，处理管网的日常工作是通过运用通用软件实现的，将GIS与供水系统分析结合起来，使供水管网变化的影响能够及时提供给用户，1992年设计出了纽约市的管线绘图和数据库管理系统，该系统包括个消火栓、个闸阀、管线年美国华盛顿环境工程委员会建立了给排水管理系统，该系统是以即开发平台，实现了对该市给排水管网的成功管理。

1.3.2城市供排水管网在国内的应用

虽然我国技术的发展相对于欧美等国家晚了15年左右，但随着快速发展的经济，发达的城市已经开始自行开发GIS系统，或者引进国外的。

例如深圳中地软件开发了“供水管网信息系统”，北京自来水集团公司开发了“北京市城市管网信息系统”，天津大学建筑工程学院环境工程系研发了“城市供水信息系统与调度系统”，哈尔滨自来水集团公司与哈尔滨建筑大学联合开发了“城市给水管网综合信息管理系统”，武汉市自来水公司引用超文本电子地图系统HEAS建立了“武汉市管网综合信息系统”等等。

在我国传统的给水管网系统建设中，做出管网日常管理系统仅仅是一个图形库和数据库结合的单机版系统，不具有Web优势，即不能通过网络访问，所以，不能实现真正意义上的给水管网信息共享。

WebGIS的出现，在空间框架下实现图像，图形数据与属性数据在基于Internet环境下动态链接，很好的解决了上述问题。

通过互联网用户可以访问WebGIS服务器所提供的各种GIS服务，使其获取空间信息，达到信息共享效果，能够对城市给水管网发展变化做出快速反应。

当这种系统构建成后，首先可以使自来水公司全面供水管理现代化，为国民经济更好服务；其次，可以把其它信息与供水信息有机结合在一起，使信息化程度极大提高为社会公众提供供水信息服务。

以上情况表明，GIS技术在我国的快速发展，在城市供水管网系统中的应用广泛，使以前的城市供水管网管理工作由简单图解解析的人工化方式，转向了全解析化的实体属性的信息化，其管理手段向着自动化、信息化迈进。

如文献中作者实现的给水管网系统采用是VC++作为编程开发工具，用VC++开发GIS系统时，因为各种技术需要从底层进行开发，出发点低，需要较高的开发技术和很大大开发量，要开发完成一个满足实用要求的二维矢量图形系统，在短时间内可能无法与成熟的GIS系统开发工具提供的平台相媲美。

并且该系统并没有采用WebGIS技术，仅是桌面系统，但是随着计算机网络的发展，WebGIS（地理信息系统）技术逐步成熟，利用WebGIS进行给水管网信息系统的开发设计是一发展趋势，也是本文将主要研究的内容。

1.3.3WebGIS技术在城市供排水管网平台中的应用

传统的城市给水管网系统的建设中，主要采用两层的客户机/服务器的模式，这种模式并不理想，主要表现在以下几方面如：

信息的共享不能充分、在用户使用该系统技术时相关软件需要在其机器安装。

随着WebGIS技术逐渐的在城市给水管网平台的建设中得到应用，使得空间信息在Internet上共享得以实现。

随着不断发展的Web技术，一些新技术不断与WebGIS技术结合起来，如Ajax、XML、XAML、WebServices等，使得WebGIS平台所具备的功能不断增强。

其次GIS技术也发展快速，当前成为GIS开发的主流技术之一是分布式的组件，分布式技术和WebGIS技术相互渗入、相互填补，为在Internet平台上部署强大的GIS平提供了有力支撑。

在这种背景下，基于WebGIS的城市给水管网系统建设成为城市给水管网WebGIS信息化建设的一个热点，现在部分开发城市给水管网七平台已经具备了强大的空间分析能力和图形展示能力。

在国内外目前有许多专业GIS软件厂商都推出了自己WebGIS应用解决方案和软件开发平台，如ESRI公司的ArcGISServer、凭借对空间数据强大管理能力、二维/三维地图可视化、图层控制、地图编辑、空间分析等功能以及类型丰富的地图服务成为城市给水管网WebGIS开发的首选平台。

1.4城市供排水管网系统存在的主要问题

1.4.1城市给水管网系统存在的问题

管网老化、管材低劣、施工技术落后。

现有供水管网中，超过使用年限的管网达到20%左右，由于早期铺设的管网，使用管材低劣、施工技术落后，造成管网严重老化。

并且现有供水管网中，灰口铸铁管在很多城市占50％以上，个别城市甚至达90％。

大多数灰口铸铁管质量不符合现行国家标准的要求，而且管网配件质量差，接口技术落后，导致管网抗压强度低，爆漏事故频繁发生。

此外，普通水泥管和镀锌铁管也占有相当比例，材质差、抗冲击和抗腐蚀能力差。

在严重老化的管网中，主干管占59％、其它管网占41％；在材质低劣的管网中，主干管占58％、其它管网占42％；施工技术落后的管网中，主干管占58％、其它管网占42％。

供水管网非正常工况运行。

一些城市将不同时期或不同地区使用的供水管进行联网供水，出现了管材混杂的情况，承压标准较低的管段处于超负荷运行状态，爆管事故增多。

一些城市中心区或局部地区供水管径偏小，供水压力明显不足，用水高峰时，断水现象时有发生。

一些城市由于新建水源工程，将地下水源更换为地表水源，或增大地表水源比例，为弥补被替代的补压井的压力损失，提高了管网压力，超出原设计标准，一部分管道破损，管网漏损严重。

1.4.2城市排水管网系统存在的问题

排水管网建设与污水处理厂建设不匹配。

不少城市和地区，往往只把污水处理厂作为重点工程对待，而放松与之相配套的排水管网的建设，常常是污水处理厂按计划建成投产，而排水管网却只建了部分干管，造成一方面污水处理厂处理量不足，另一方面污水仍直接排入河体污染环境。

雨水管、污水管混接。

一些城市将雨水管与污水管混接，雨、污不分，降雨时排水量增加，造成污水外溢，同时对污水处理厂运行处理工艺冲击很大。

雨水管管径普遍偏小。

一些城市排水管设计标准偏低，尤其是与水管管径偏小，造成过水能力不足，导致汛期常常出现溢水现象。

混凝土管及其接头破损严重。

混凝土管在各地排水管网中占有相当高的比例，由于地基不均匀沉降和其它市政工程施工对管道基础的影响，造成混凝土管及其接头破损严重，导致污水渗入地下，污染地下水。

1.5市政供排水管网发展趋势

（1）管网更新改造任务艰巨

由于二十世纪八十年代以前铺设的市政管网约20万公里，其中：

供水管13万多公里，排水管2万多公里，燃气管3万多公里，供热管1.8万公里，其中很多已到使用年限，造成城市供水管网漏水、爆管事故率频发，全国每年因供水管网漏损和爆管造成的损失达几亿元；城市排水管网因年久失修、接头开裂，渗水、漏水现象较为普遍，严重污染城市地下水和周围环境；城市燃气管网因管道腐蚀和接头破裂，造成燃气泄漏和爆炸，时有发生，对人民生命财产构成严重威胁。

虽然“十五”和“十一五”期间，各地先后对部分市政管网进行了更新改造，取得了显著成效，有效地扼制了市政管网跑、冒、滴、漏问题，但仍有大量市政管网亟待更新改造，因此，今后一段时间，我国城市市政管网更新改造任务非常艰巨。

（2）限制和禁止使用落后的技术和产品

为适应国家节能减排战略需求，加快市政管网技术进步，提高市政管网使用寿命，解决市政管网跑、冒、滴、漏问题，一些落后技术和产品将在市政管网中限制和禁止使用，如：

（1）灰口铸铁管不得用于城市供水、城市燃气等市政管网系统，口径大于400mm的灰口铸铁管不允许在污水处理厂、排水泵站及城市排水管网中压力管线中使用。

（2）平口、企口混凝土管（≤500mm）不得用于城市排水管网系统。

（3）塑料管道的使用

由于塑料管道具有耐腐蚀、使用寿命长，水流阻力小、节约能耗，重量轻、施工方便，日常维护简单，综合工程造价低等特点，受到管道工程界普遍关注，住房和城乡建设部先后在第27号公告、第218号公告、第659号公告中，要求推广应用塑料管道，进一步推进了塑料管道在城市供水、城市排水、城市燃气等市政管网中的广泛应用，近几年来市场占有率达到40%左右。

随着塑料管道生产和应用技术不断完善，以及在国家节能减排、环境友好等技术经济政策的激励，塑料管道将在市政管网占据重要位置。

（4）广泛应用非开挖技术

随着我国城市化水平不断提高（平均每年提高一个百分点，2010年将达到47%），城市改建、扩建工程量在不断增加，因此，市政管网铺设、更新改造工程量巨大，其中：

一部分是进入老龄化的管道需要进维修和更新，另一部分是满足城市人口增长需要，扩建市政管网。

由于非开挖施工技术具有不开挖或少量开挖路面，对道路及周边环境影响小，施工速度快、施工费用低等特点，因此，非开挖技术将在市政管网建设中得到广泛应用。

1.6课题研究的内容

目前，对于管网的管理工作通常以人工为主，施工图、竣工图以及其他相关资料通常以纸为载体存储，这种管理方式存在着许多不利因素各类管线因为施工单位不同，图面表示杂乱无章，管线走向、埋深、维修等信息精确度低且难以在图纸上反映在图纸上进行各种操作如长度、面积量算、信息查询等十分不便，由于数据量大，基本无法进行相应的统计工作由于没有较全面的基础数据，基本上无法进行空间分析，如专题图叠加、缓冲区生成等目前供水系统的开发往往依赖于程序设计人员，对供水行业现代化管理的无知或盲目照搬现有的落后的管理模式，都导致了开发和应用的脱节。

落后的管理必将导致供水行业工作效率的低下和水资源的大量损失。

据统计，大多数城市由于管道破损而造成的水泄漏损失已达到输送量的三分之一，有的甚至达到二分之一。

随着网络技术的普及和计算机技术的深入发展，人们已经意识到利用计算机和地理信息系统管理城市供水管网的重要性，相应提出了建立面向企业的供水管网系统的迫切需求，以实现供水行业的规范化、自动化、现代化和信息化的管理。

在这样的背景下，在城市地下管网领域的应用也为地理信息系统与地下管网系统的有效结合提供了依据。

但是随着技术的发展，与结合成为必然的趋势，网络地理信息系统相应而生，是与技术结合的产物，它不但具有的数据管理和空间分析的功能，而且具有信息发布功能和数据共享的特点，这为城市给水管网信息的发布和数据的共享提供了一个很好的平台。

从而进行己开发，实现网上发布，服务社会大众，不仅可以直观地反映城市给水管网管理成果，为强化城市给水质量管理，规范和完善给水质量提供直观科学依据，提高给水管理系统的使用效率，充分体现了城市给水管理极大的满足各行各业对水的需求。

因此，无论是从技术发展的现实条件还是从经济发展与信息化发展的客观需求来看，对芜湖县的给水排水管网的重新规划设计是十分重要的，从而更好的保证用户用水需求。

2城市设计背景资料及工概况

2.1城市概况

芜湖县位于安徽省东南部，长江中下游南岸，古属鸠兹，春秋时代因这附近一带的湖泊草丛