城市给排水系统的规划设计分析

2022-09-11

城市给排水系统的综合规划, 代表着给水系统综合优化管理的发展趋势;从全局最优出发来进行综合规划, 将区域内的各种水资源、能源及全部供水设施和用水要求作统筹安排, 经过优化计算得出一套最佳供水方案, 以便合理开发利用区域内的水资源, 充分发挥供水设施的能力, 节省工程投资, 降低供水能耗和费用。除此之外, 城市的给排水系统规划也可能影响临近区域, 特别是下游地区的环境质量, 故需要从较大区域范围内综合考虑, 形成区域 (或流域) 排水系统。给排水系统规划的重要发展和当前的趋势, 也是区域河流水质进行综合整治的重要组成部分, 因此充分运用系统工程的理论和方法, 将区域规划、水资源的有效利用和污水治理等诸多因素进行综合的系统分析, 寻求水污染控制的设计和管理的最优化方案, 以达到区域综合效益的最优, 对于可持续的水资源发展具有重要的价值。在此背景下, 本文提出并进行城市给排水系统的规划设计分析, 旨在通过理论探讨, 为相关的设计和工程实践提供必要的技术支持和知识储备。

1 城市给排水系统的组成及布局分析

1.1 给水系统组成

城市给水系统是以保障城市所需的水量、水质、水压为目标, 选择和寻求城市水源, 确定取水和净水方式, 布置和建设各类取水、净水、输配水等工程设施和管网系统。通常包括由取水工程、净水工程、输水工程和配水工程四个子系统, 每个子系统都有各独立的功能, 彼此间相互关联、相互促进、相互制约、不可分割, 而且在每个子系统中, 又按其形式、功能的不同, 划分为若干个子项。

1.1.1 取水工程

取水工程要求从选定的水源 (包括地表水源和地下水源) 取得既定要求的原水, 并输送至水厂, 包括水源和取水点、取水构筑物、将水从取水口提升至水厂的一级泵站等, 一般根据水源的不同分地面水、地下水两种取水枢纽工程。

1.1.2 净水工程

净水工程是指将取水构筑物的来水通过必要的处理方法去除水中杂质, 使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质, 包括水厂内各种水处理构筑物或设备、将处理后的水输送至用户的二级泵站等。通常净水工程按其水质分为沉淀净化和过滤净化两种, 主要区别于净化的工艺流程。

1.1.3 输水工程

输水工程是指从水源地一级泵房或集水井把一定水量的原水输送到净水厂或配水厂调节池的管道 (或渠道) ;或仅起输水作用的, 从水厂到城市管网或直接送水至用户的管道, 其中包括各种管、渠道、各项附属构筑物以及中途加压泵站等。

1.1.4 配水工程

配水工程分为配水厂和配水管网两部分。配水厂是起调节加压作用的设施, 包含泵站、清水池、消毒设备和附属构筑物等。配水管网是将来自于较集中点 (如输水管渠的末端或贮水设施等) 的水量分配输送至整个供水区域, 供用户从近处接管用水, 主要包括各种管材、管径的管道及其附属构筑物、水塔和高地水池等。

1.2 排水系统组成

城市排水系统就是用来收集、输送、处理和排放城市污水的城市基础设施, 通常由管道系统 (或称排水管网及泵站) 和污水处理系统 (即污水处理厂及泵站) 两个子系统组成。

1.2.1 排水管网系统

排水管网系统主要是指为了系统地收集和输送城镇生活或工业企业产生的污水, 并将其从产生处输送至污水厂或出水口, 相应建立的一整套工程设施, 它包括排水设备、排水管道、检查井、及其他管道附属构筑物和排水泵站等工程设施。

1.2.2 污水处理系统

污水处理系统是指处理和利用废水的工程设施, 它包括城市和工业企业污水厂 (站) 中的一系列处理构筑物、泵站及附属构筑物等。对于污水处理系统来说, 目前其布局最常见的为分散处理和集中处理, 其中分散处理的优点是就地收集、处理、回用;尤其近年来微滤、纳滤和反渗透等膜技术的不断发展, 污水处理成本持续下降, 处理设施逐渐实现了装置化、小型化。集中处理一般用于城市污水再生回用, 即在城市污水处理厂内或附近建设深度处理设施, 利用城市污水厂的二级出水作为中水水源, 经深度处理达到中水标准后, 再供给某个区域的建筑、住宅或工厂。它的优点是集中处理水量大, 回用面广, 特别适合于回用水量大的工业用水, 如发电厂、冶金系统、纺织系统等的冷却用水, 可明显地减少城市供水量。

3 城市给排水系统的规划设计的关键及原则

上节的分析可见对于城市给排水系统来说, 其规划设计需要综合考虑多方面的因素, 总结起来其关键的方面和设计原则为下面2个方面。

3.1 规划设计中的整体性布局考虑

城市给排水系统需要整体性考虑主要体现在给水系统、排水系统都是城市水系统这个复合系统的主要组成部分。而具有独立功能的给水、排水系统及它们之间的相互关系是根据逻辑统一性的要求, 协调存在于城市水系统这个整体之中的。给水、排水任何一个系统不能离开水系统整体去设计, 它们之间的联系和作用也不能脱离水系统整体去考虑, 同时由于因为城市供水系统不是给水、排水系统的简单集合, 否则水系统就不会具有作为整体的特定功能。因此, 对城市水系统的分析必须强调给水、排水系统之间的有机联系, 强调系统的整体功能, 从整体出发全面考察研究, 单独从某一环节着手并进行简单的串联叠加是难以获得有价值的系统结果的。

3.2 规划设计中的层次性结构考虑

从城市供水系统的组成可以看到该系统的结构具有明显的分层特征。给水系统、排水系统本身又包含了若干子系统, 各子系统既成体系, 又彼此相关, 不可分割, 并存在着一定的层次结构, 于是便形成了一个由较高层次逐步向较低层次分解的三级谱系结构或三级递阶结构。不同层次之间相互联系、相互制约;同一层次的各系统既有联系, 又有矛盾和冲突, 因而需要上一层次系统的综合和协调, 以保持系统整体性或稳定性。例如, 给水系统、排水系统 (二级谱) 构成了水资源开发利用和保护的一个完整的过程链, 这个链的每一个环节都是不可缺少的, 其中某个节点出现了问题, 则需要在系统的层次上通过调整供需关系来达到子系统之间的协调。

摘要：城市给排水系统的规划设计是个复杂的动态的设计过程, 完整的规划设计需要协调考虑各方面的因素, 本文在分析了城市给排水系统的组成及布局的基础上, 对其具体的规划设计中的需要注意的关键方面和原则进行了深入的讨论分析, 分析过程对于城市给排水系统的规划设计具有指导作用。

关键词：城市给排水系统,规划设计,城市水资源