2018年市政工程中城市管线建设重点工程技术应用

1、“三通一平”：传统的市政规划模式，即通水、通电、通路、平整土地。

2、现代市政工程的主要内容：

1)给水排水工程：包括给水工程、雨水排放工程、污水排放工程。

2)信息工程/通信工程：电信工程、移动工程、广电工程、邮政工程。

3)能源工程：电力工程、燃气工程、供暖工程。

3、 各种管网的排列顺序：

自建筑红线至道路方向布置：电信、电力、热力、气体、给水、污水、雨水、照明

1)压力管让自流管

2)管径小让管径大

3)易弯曲让不易弯曲

4)临时让永久

5)工程量小让大

6)新让旧

7)检修次数少、方便让次数多不方便的

地下：潜水（无压地下水）、自流水（承压地下水）、泉水境内水源 地表：江河、湖泊、水库、海洋 境外水源

给水

1、水源种类：

2、用水类型：为生活用水、生产用水和市政用水（包括道路、绿化用水和消防用水）。此外还有水厂自身用水量及未见用水量。

水资源类型：地下水、河流、湖泊、水库、泉水、海水及可回用的污水等。

3、给水工程系统组成：

由互相联系的一系列构筑物所组成，包括从水源取水，按照用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到给水区，并向用户配水。以地面水为水源的给水工程系统，通常可分为取水工程、水处理（净化）工程和输配水工程。

净水工程设施即为自来水厂，包括处理单元、清水池和二级泵站等设施。净水工程中主要处理流程为：原水——混凝池——（沉砂池）——沉淀池——过滤池——（加氯）清水池——二泵站。

4、城市给水工程系统的类型：

1)统一供水系统：

整个供水区域，利用共同的构筑物、净水厂和输配水设备（水质和水压相同），统一供应生活用水、生产用水和消防绿化和道路等市政用水。

2)非统一供水系统：

A.分区供水系统：当城市被大水系或山丘或者沼泽或大型基础设施等分隔时，应采用分区独立的供水系统。

B.分压供水系统：城市地形高差大，或用户对水压要求差别大，就可以采用分压供水系统或局部供水系统。

C.分质供水系统：如果用户对水质要求不高，且用水量很大，则应采用分质供水系统。或者当地生活用水水源紧张，需要远距离输水，同时，城市内或城市附近具有能满足工业用水的水质，则需要采用分质供水系统。

统一供水系统 分区供水系统

分压供水系统 分质供水系统

5、用水量标准

无论生产用水或生活用水量，炎热干旱季节和寒冷季节的差别都较大(季节)。而一昼夜内，白天的用水量显著高于夜间（日夜）。除了平均日用水量标准外，还有最高日用水量和最高时用水量：

日变化系数Kd=年最高日用水量（Qd）/年平均日用水量。取值在1.3-2.0之间。

时变化系数Kh=日最高时用水量/日平均时用水量。取值在1.3-2.5之间。

总变化系数Kz=Kd*Kh

6、给水工程布置

l水厂位置：

远离水源地，而接近城市用户。原因：

1)自来水比源水成本高，而管道会因多种原因发生爆裂、渗漏。

2)源水管水压低；自来水管水压高，成本高，应短。

3)自来水管输水量大，成本高。

总体概括：由于原水输水管水压低，净水输水管水压高，成本较原水管高，因而通过增加原水输水管来降低净水输水管，是非常经济的事。所以，自来水厂常常远离水源地，而接近城市用户。但水厂一般不分布在城市中心，而布局在城市边缘外环路内侧，靠近水源的地方。这样可以避免城市无序蔓延，方便员工上下班。

l水厂供水规模

根据用水量预测，确定水厂规模。如果采用分质供水或分区供水方案，需根据当地用地现状，通过计算进行总用水量（城市最高日用水量）的预测来确定（区分：用地块最高日最高时用水量Qd来确定管网管径）。如果采用分质供水或分区供水方案，则必须分类或分区预测用水量和确定相应的水厂规模。

l水厂占地规模

水厂占地规模和供水规模、供水工艺直接相关，其随着水厂规模的增加而增加，但是，水厂单位处理水量的占地面积随着供水厂规模的增加而逐渐减少，这是水厂规模效益的一个方面。

7、给水管网类型：给水管网的布置形式主要有树枝状网和环状管网两种。

树枝状管网以水厂泵站或水塔到用户的管线布置成树枝状，管径随所供给用户的减少而逐渐变小。

优点：树枝状管网具有材省，投资小，构造简单的优点

缺点：但供水稳定性差，管网末梢因流量小易产生死水区，此外，输水能耗也相对较高。适用于狭长地带和用户分散地区，如从城市水厂到农村居民点，应采用树枝状管网。

环状管网的给水纵横相互接连，形成闭合的环状管网。其优缺点正好与树枝状管网相反，还有减小水锤的作用。水管都可以两方向供水，供水安全可靠；降低管网内水头损失，节省动力，管径可稍小；总之，管线较长，投资较大，但安全可靠。

在城市给水工程管网布置中，常是由环状网和树枝状网相结合的。一般城市中心地区采用环状管网。而郊区、农村居民点或狭长地带等，则采用树枝状管网。城市建设中，通常近期采用树枝状网，远期随用水量和用水程度提高，再逐步增设管线构成环状网。在规划中，应以环状网为主，同时考虑分期建设。

8、给水计算：

1)计算地块用水量（最高日最高时流量）

公式二：Qh（L/s）=Qd(m3）*1000/(3600*24)*Kh

2)计算结点流量

公式三：Qf=Qh/4

3)确定管网流向

平行输水法、对角线输水法

一年中最高日用水量与平均日用水量的比值称为日变化系数(Kd)1.3—2.0；

最高日最高时用水量与最高日平均时用水量的比值称为时变化系数(Kh)1.3—2.5；

最高日最高时用水量与平均日平均时用水量的比值称为总变化系数(Kz)2—5。

1)先算地块流量：R与C类地：C和R类是60（M3）*2*地块面积（ha）；M1是120*1.2，M2是200*1.2， M3是300*1.2，然后单位化成L/s.

2)地块流量/4得节点流量。然后，环状给水系统根据 上一级管段流量=（节点流量+转输流量）/2计算，树枝状用管段流量=节点流量+转输流量

3)根据管段流量参照表格定管径。最小取150mm。

防止水锤引起的破坏作用，最高流速为2.5~3m，每公里管段水头损失5m/km

9、 管网的埋深和覆土深度

埋深：地表到管内底深度，即地面标高减去管底标高

覆土深度：地表到管外顶深度

覆土深度大于1.5m为深埋：给排水，湿煤气；小于1.5m为浅埋：热力、电力、电信；0.7m保证管道抗压抗冻

埋深：指管内底标高到地面的距离。

排水

1、排水管道分压力式和重力式。一般情况下用重力式，因地形等限制因素需要提升时用压力式。

2、城市排水类型：城市雨水和城市污水（生活污水和工业废水）。

城市排水工程的对象是生活污水、工业废水和城市雨水。城市污水是指包括排入城市污水管网的生活污水和工业废水。

1)生活污水：

来源：生活污水来自居住区、公建区的生活污水和工业区等职工生活污水（包括厨房、厕所、浴室、洗衣房等）。生活污水中含有较多的有机物和病原微生物等，需经过处理后才能排入水体，灌溉农田或再用。

分类：按污水水质分，生活污水分为洗涤用水和冲洗用水两大类。前者污染物和病原微生物浓度低，适宜进行深度处理后再用，既可用于小区绿化用水，也可回用于家庭作冲洗用水。

2)雨水：

城市雨水指降雨、降雪、冰雹等经过蒸发、地下渗透、植物截流、和填充洼地后形成的地表径流部分。冲洗街道和消防用水等，由于其性质相似，从排水任务看，也被列为雨水。雨水虽然比较清洁，但降水过程中，不仅受到空气中污染物的污染，尤其是大气污染严重的工业区的降水，而且，在径流过程中，会冲刷屋面、地面、路面和洗涤树木花草等，夹带污染物和泥沙等。初期雨水通常更脏，污染物浓度更高。

一座城市全年的雨水径流总量并不大，有些地区的城市雨水量和城市污水量很相近。

3、城市排水体制：

排水体制指生活污水、工业废水和降水采用不同的排除方式，也称排水制度。通常将排水体制分为合流制和分流制两大类：

1)合流制排水体制：

将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排放的排水系统。

A.直排式合流制：

该种排水体制将生活污水、工业废水和雨水合流于一条排水管内，然后，不经过任何处理，就直接排入水量较大的水体。

该排水体制管渠造价低，排水简捷；不设污水厂；可节省投资。但这种排水系统对水体污染严重，在城市建设早期使用多，不少老城区都采用这种方式。因其所造成的污染危害很大，现在已不采用该种排水体制。

B.截流式合流制

为了既改善旧城市直流式合流制排水系统水体污染严重的缺点，又充分利用现状管网，降低管网改造的难度和节省管网投资，即产生了截流式合流制排水体制。

截流式合流制排水管网示意图l——合流干管；2——溢流井；3——截流主干管；4——污水厂；5——出水口；6——溢流干管；7——河流

在沿河岸边建造一条截流干管，同时，在截流干管处设溢流井，在截流干管的下游设污水厂。晴天和初雨时，城市污水和初雨时的雨水，

通过截流干管最终排送至污水厂，经处理后排

入水体。随着降雨量的增加，混合污水的流量

超过截流干管的输水能力后，部分混合水经溢流井溢出而直接排入水体。

C.全处理式合流制

该排水体制将合流制排水管道中的城市污水和雨水全部收集到污水处理厂，进行集中处理后再排入水体。该种排水体制的优点是城市排水管网简单，优点：污水的收集率较高。但缺点是污水处理厂的规模大、投资高，运行处理费用高。由于雨水进入污水厂实际上起到了稀释作用，从某种角度看，还会增加污水厂出水中流出的污染物，所以，也未必能充分保护水体。因此，该种排水体制也较少采用。

2)分流制排水体制：

将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内输送。其中，输送生活污水和工业废水的排水系统称为污水排水系统；输送雨水的排水系统称为雨水排水系统。

A.完全分流制

同时设置污水收集系统和雨水收集系统，前者汇集生活污水、工业废水，送至处理厂进行处理后，排放水体或回收再利用；后者汇集雨水和部分工业废水（较洁净），就近排入水体。

该排水体制污水收集率高，但初期雨水的污染问题没有得到解决。该体制的投资较大，城市排水管网也较复杂，老城区实施时，排水管网的改造较困难，只能有条件地或逐步地实施。新城区宜采用该种排水体制。

工厂内的排水系统，一般应采用完全分流制，甚至要清浊分流等。有时，需几种系统来分别排除不同种类的工业废水。

B.不完全分流制

城市、城镇或开发区等只建设污水管道系统，不建设雨水管渠排水系统。污水经由污水管道系统流至污水厂，经过处理利用后，排入水体；雨水通过地面漫流进入明渠或小河，然后进人较大的水体。

该种排水体制投资省，容易施工。主要适用于地形适宜，不易积水，有比较健全的明渠水系的地方，以便顺利排泄雨水；当地势平坦，多雨易造成积水地区，不宜采用不完全分流制。

对于新建城市或发展中地区，为了节省投资和加快建设，常先借助明渠排雨水，只建设污水管网，将开发区污水收集和集中处理。等有条件后，再建设雨水暗管系统，变成完全分流制系统。

4、污水管和雨水管都是树枝状的。是满流还是非满流？为什么？

我国城市污水管道按不满流设计。城市污水量每日每时均在变化。因此在设计管道时需要留出部分管道断面以适应污水流量的变化，避免污水溢出管道，污染环境。同时，污水管道内的污泥可能分解出如硫化氢等有毒气体，有些工业污水还含有汽油、苯等爆炸性气体。因此污水管道因保留适当空间以保证通风排气。一般情况下，污水管道充满度在0.6~0.8之间流速最大。

5、 污水管网的计算。参见PPT

污水管网的计算

1)城市污水总量概算方法

生活污水总量=生活用水量*污水排出率（85%—95%）

污水厂规模确定：1m³污水—1m2（污水厂规模用总量计算）

2)

Kz——污水量总变化系数（Kz=Kd(日变化系数)*Kh（时变化系数））

6、 污水管道的布置原则

l由主次干道或支路组成的建设用地地块，至少有一侧的道路下布置城市污水干管。

l一般情况下，污水管道位于建设地块的地势较低的一侧。

l当道路宽度超过40米时，应在干道的两侧布置污水管道。

l当污水管道的管顶高程低于河床时，应尽可能地采用直接穿越河床的污水管道和减少污水倒虹吸管，减少污水提升泵站。

l当污水管的埋深达到5—7米左右时，应设污水提升泵站。

l污水提升泵站应位于滨河地带，应尽可能地位于绿化带中，借助绿化带减轻污水泵站的异味性气体和避免污水泵站影响城镇景观。

l合理规划和布置污水管道，进行多方案比较，以便污水提升泵站的服务范围最大化，和充分减少污水提升泵站的数量。每节省1座污水泵站，就可以节省相当可观的建设成本和运行费用，也可以节省城市用地，乃至保护城市（滨水）景观。

污水厂选址原则：

1、污水处理厂应设在地势较低处，使更多的城市污水重力流到污水厂内的格栅井内。

2、污水厂出水应进入在环境容量适宜的水体，所以，污水厂应设在该水体的滨水岸线，以便最终处理单元内的净化水能自流到水体，避免二次提升。

3、污水厂必须设在集中给水水源的下游，和城市、工厂厂区及居住区的下游，并尽可能地设在夏季主导风向的下风向或非主导风向的侧风向。

电力系统

1、生产电的一次能源种类

一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换而直接利用的能量资源。分为可再生与不可再生两大类。目前世界上用于发电的一次能源主要有煤炭、石油、天然气、核能、水能，还有少量风能、太阳能、潮汐能、生物质能和地热能等。

各个国家的政治、经济、社会、资源、地理环境以及科学技术等方面的情况不同，发电能源构成有很大的差异。我国的发电能源以煤为主，其次是水能，核电的比重很小，并且受一次能源的制约各地区的发电能源结构也不尽相同：华北、华东、东北水能资源较少，水电比重较低；西南、中南、西北地区水能资源丰富，水电比重较高；核能在核技术被人们掌握后，新近作为发电能源投入运用，在我国目前仅东南沿海省份（浙江、广东、江苏）有分布。

用电负荷计算公式：

用电负荷=用地面积*用电负荷密度*同时系数（0.6~0.8）

2、电压等级：

500kv、330kv、220kv、110kv、35kv（规划中一般不考虑）；10kv。

3、变电站：

变电站的作用是将通过高压电网输送到城市的区域电厂电能降压为城市电源。

变电站“手拉手“设置，每个变电站与另外两所变电站相连：为了保证变电站工作的稳定性，要求每个变电站至少具备不相干的双电源。

每个变电站宜设2—3座主变压器，特殊情况下，也可以采用4座主变压器。

1)等级：

500kv、330kv、220kv、110kv、35kv（规划中一般不考虑）；10kv。

从用户端看，变电站一般是降压变电站。这类变电站是将更高级别的电压降低为下一级别电压，甚至降压为10KV的电压，向配电变供电。这类变电站是下层次变电站或城镇配电站的电源，向其输出电能。但还需要以电厂、高电压变电站或同等电压为电源，从这些地方输入电能。所以，同等电压变电站可以互为电源，这就是说，同等级变电站之间的电流走向可以呈双向性。

市区范围内，用电负荷密度高，应设110KV以上的变电站向配电站供电，不宜设35KV变电站。农村或小型城镇，用电负荷较低时，可采用35KV变电站。

2)数量：

理论上，变电站数量呈金字塔型（3座110KVA的可有一座220KVA）。

每3-5平方千米设一座11万伏变电站。

3)规模（容量）：

通常按照容载比（即变电站主变总容量与用电荷载的比值）约为2：1进行变电站的总体规划模预测。规模（容量）以VA为单位。用电负荷以W为单位。如某规划区建设用地面积（不计水域和绿化面积）为1140.44公顷，预测用电负荷为246.8MW，则所有直供配电变的变压器容量应为493.6MVA左右。

每个变电站的输出电力等于其输入电力。每个变电站的总容量不能过大，否则进出线过多，难以建设高压走廊；另外，变电站规模大，其服务范围也相应增加，即低压出线输送距离过远，线路损耗增加。

4)选址：

l接近负荷中心

可以减少低压出线到下级变电站或配电站的距离，从而降低线路损耗，也可节省投资乃至减少低压出线走廊的占地等。

l城镇边缘

变电站一般位于城镇外环路外侧、接近上层次电源方向，以便各级电压线路的引入和引出，借助外环路绿化带建设高压电力走廊。

l工程地质条件良好，地基承载力较高，地质构造稳定。

l防洪条件良好

l交通运输方便

l大气环境质量良好

4、配电站

配电电压等级一般为10KV，现也有20KV的。

5、城市中高压电力走廊的布置原则：

沿着城市外围或者有较宽的行道树（绿化带）的城市道路走。

6、西电东送三条主干线大体走向：

7、火电厂、水电站、核电厂的分布：

1)火电厂一般分布在沿江/沿海。江苏因沿海有滩涂，故以滨江为主，方便运煤且用水方便。

2)水电厂一般在长江中上游或云贵高原。

3)核电站分布在海边。最好较为偏远且有小山遮挡。

8、电力负荷的预测和计算（见PPT）：计算

有两种负荷预测方法：一种方法是按照各类用户用电量预测和最大负荷小时数的确定，然后预测规划区的相应供电负荷；另一种方法是根据规划区的用地性质确定供电负荷密度，再结合该类用地的规模确定相应的用电负荷，最后，结合同时系数，确定规划区内各类用地的总用电负荷。

9、供电网络组成：

供电网络即电力系统，由各类发电电源、变电输电网络和用配电网络三大部分组成。电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电等主体设备和一系列辅助设备。

通信

1、通信工程的内容：电信工程、移动工程、广电工程、邮政工程

2、邮政和电信局所的布置原则：

3-5万人设一座电信局所。4-5万人设邮政局所。5平方公里布置一所邮电局、电信局，工业区除外。一般分布在商业街，邮政放脚上，但不要占据商业黄金地段。一个大城市设1-2个大型邮件处理中心，位于火车站、汽车站附近。

3、电信传输技术分类：

电信信号传输方法包括电信电缆传输、电信光缆传输和微波传输三大类。

1)电信电缆

传统的信号传输基本借助电信电缆传输，包括用户至电信局之间的电信电缆，也包括电信局之间的电信电缆。电信电缆埋深：0.8-1.2m

2)电信光缆

电信光缆具有传输能力大、阻尼小、失真小、轻质、不用铜材和耐腐蚀等优点，目前，不仅电信局之间已经采取了电信光缆，在一个电信局的服务范围内，如中心村、城市居民小区、行政金融商业大楼乃至重要用户等，都逐步增设光缆接入网点。

电信光缆和网络技术的改进，也改变了电信局系统的等级结构。现代电信局系统则呈现不同层次的环状结构。环状光缆网上的电信局所可实现双向对外联络，所以，环状光缆通信稳定性良好。

3)微波通信

微波通信具有有线传输不可替代的优点，仍然是必须保留的传输方法，能够作为有线传输的补充、备用和应急手段。

4、局间光缆一般为环状；用户端到电信局的电缆为树枝状。

5、电信局等级：

由于在环状光缆中的地位不同，电信局所仍然具有等级结构，一般分为：汇接局、端局和模块局。所不同的是，这些不同等级的电信局所不再呈现简单的金字塔形，但实际上，不同层次的光缆环则有金字塔的结构。

汇接局一般处于两个不同层次的环状光缆上，是下层次环状光缆对外联系的枢纽，如县级市区的电信总局，下联县（市）域环状电信光缆，上接省（市）域环状电信光缆。所以，汇接局具有长途局的功能，实际上是通信枢纽。

燃气、

1、 燃气气源类型：

城市燃气可以用人工方法制取，也可以从天然资源内获取。用人工方法制取的城市燃气主要是从固体燃料和液体燃料加工中得到的，也有少量为有机废水生物发酵获得的（即沼气）。在我国，主要是干馏煤气和油煤气，还有从石油炼厂得到的液化化石油气，以及农作物秸杆制气、有机废水发酵制气等。从天然资源中获取的城市燃气，有天然气、液化石油气和矿井气等。所以，按照形成方式，我国城镇燃气的主要气源有：人工煤气、天然气、液化石油气三大类；以及农作物秸杆制气、有机废水制气等；远景期，将可能成功开发分布广、储存量巨大的海底天然气水气结晶物。

2、 燃气工程负荷预测（见PPT）

居民生活热值和人口规模确定燃气规模。

城市燃气负荷根据用户性质不同可分为民用燃气（包括居民生活勇气和公建用气）、工业燃气和机动车燃气三大类；

用气不均匀性可分为三种：月不均匀性（或季节不均匀性）、日不均匀性和小时不均匀性。

总变化系数为上述三项变化系数之乘积，即：Kt= Km* Kd* Kh

由上述说明可知，Kt的最大变化范围一般为2.54—5之间。同理，城市规模越大，则变化系数越小。

3、 燃气管网规划、燃气管网的压力等级：

高压：A：西气东送管道0.8<P≤1.6（MPa）

B：0.4<P≤0.8（MPa）

中压：A：城市外环路：0.2<P≤0.4（MPa）

B：城市内： 0.005<P≤0.2（MPa）

低压：用户使用 P≤0.005（MPa）

需要用调压站转换压力级，当系统负荷发生变化时，通过压力调节，将压力稳定在设计要求范围内。

门站：调压总用。布置在外环路外，接近燃气来源，一般一个县级市需要一个。南京需要多个门站，各组团至少一个，主城区需要几个。西气东输、川气东输各至少一个。

4、 燃气设施：液化气站、CNG站、天然气门站和储配站的布置原则。

5、 城镇燃气工程系统的基本组成：燃气气源、燃气输配系统、燃气应用。

供热

1、 热源形式：集中供热锅炉、热电厂。

2、 供热介质：蒸汽和热水。

3、 热电厂的水循环种类：

锅炉进水——锅炉排出蒸汽——发动机（蒸汽）——（厂区内）一级换热站（冷凝水）——进锅炉。

一级换热站（高温）热水——（小区）二级换热站（低温热水）——一级换热站。

二级换热站（高温）热水——大楼顶——用户换热器（散热片）——二级换热站。

川气东送：

川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站，是继西气东输管线之后又一条贯穿我国东西部地区的管道大动脉。管道途经四川、重庆、湖北、安徽、浙江、上海等四省二市，设计输量120×108m3/a，，设计输气压力为10.0MPa，管径为1016mm，钢管材质为X70，全长2206Km，其中普光～宜昌山区段约800km，宜昌～上海平原段约1206km。沿线设输气站场19座，阀室74座。工程于2007年3月25日开工，目前工程进展情况良好，预计2009年6月30日全线通气投产。

n五、给水管网规划

n4、给水管道规划设计案例

n案例简介：

n本案例为江苏省泗阳县城区给水工程专项规划（参见泗阳县城市总体规划）：

n（1）时变化系数Kh的选择：

n（2）地块用水量的确定

n按照各个地块的用地类型、用地规模和相应的单位面积最高时流量标准，确定该地块的用水量。

n泗阳县城区各类地块最高时流量预测表（工业区用水量时变化系数Kh=1.2，其它用地的时变化系数Kh=2）：

n（3）将各个地块内的用水量转化为给水管道比流量，依据各个管道的比流量和管道长度，推算出各个管道的节点流量。

n（4）根据节点流量计算管段流量。

n（5）由管段流量，依据各个规格给水管道的界限流量，确定给水管道规格。