蘭州某城鎮(zhèn)給水畢業(yè)設計開題報告

1、皖西學院2012屆本科畢業(yè)設計論文皖西學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告學院：建筑與土木工程學院 專業(yè)：給水排水工程學生姓名劉鵬程學號2012011676指導教師高玉蘭、賈如升職稱副教授、講師畢業(yè)設計（論文）題目：蘭州某縣城給水工程初步設計1.城市概況1.1地勢地貌 蘭州市地處青藏高原東北邊緣、黃土高原的西部，是黃河流域惟一黃河穿城而過的省會城市。穿城而過的黃河使蘭州形成了一個東西長約35km，南北寬約28km 的帶形啞鈴狀的河谷盆地，總體地勢是西高東低，東西距離極長，南北距離極短。1.2氣候氣象條件 蘭州市區(qū)位于1023010430E31513800之間，年平均氣溫為8.8417.14，屬溫帶

2、半干旱氣候區(qū)，大陸性季風氣候明顯。降水量稀少，年均降水量為329.6mm。 2. 水源狀況2.1水源特點 蘭州市城市供水水源由黃河水和地下水2個系統(tǒng)構成，取水口位于西固區(qū)西柳溝黃河段。蘭州深居大陸腹地，地處干旱、半干旱氣候地帶，降水量稀少,年均降水量為329.6mm，自產(chǎn)地表水資源十分貧乏，年平均量為2.39億m3，全市地下水資源總量為2.74億 m3 ，允許開采量為1.59億 m3 ，人均僅為742 m3 ，可利用水資源量十分有限，遠低于國際缺水警戒線1700m3的水平，是嚴重缺水城市之一。黃河蘭州段全長 152 km，其中流經(jīng)市區(qū)45km，為蘭州提供了主要的生產(chǎn)、生活用水。2011年蘭州市

3、城區(qū)日供水能力為166萬 m3 ，實際日供水量為75萬 m3 ，地下水占10% 。2.2水污染狀況 在工業(yè)經(jīng)濟和城市規(guī)模高速發(fā)展驅(qū)動下，蘭州市地下水系統(tǒng)受到人類活動的干擾和破壞，地下水流條件和地下水質(zhì)狀況都發(fā)生了很大變化。西固區(qū)地下水是受城市化影響最為明顯的區(qū)域，地下水位上升劇烈，最大增幅累計達 10 m，總硬度、NO3 、氟離子等指標含量上升較快，劣質(zhì)水 體有向外圍擴散的趨勢，人為因素造成的補、排關系的失調(diào)以及土地利用類型改變帶來污染源強的增加是導致地下水位上升和水質(zhì)惡化的根本原因。 黃河蘭州段沿岸工業(yè)集中，人口稠密，盡管水質(zhì)尚好，但工業(yè)廢水及生活污染疊加，排放的問題沒有從根本上遏制。3.

4、供水狀況 蘭州市自來水公司肩負著全市工業(yè)、生活用水的供水任務。公司現(xiàn)有四座水廠，第一水廠和第二水廠自成一體，為一完整的地表水處理系統(tǒng)，從黃河取水；第三水廠從崔家大灘，馬灘兩個水源地取水；第四水廠從迎門灘地下水源地取水。由于黃河流量減少，主要由黃河河水補給，且隨黃河水流量變化而變化的3個地下水源的補給量減少，導致地下水位大幅度下降，加之環(huán)境污染造成的水質(zhì)惡化，地下水源開采量明顯減少，且水質(zhì)不能全部達標。所以現(xiàn)取水量主要為地表水?，F(xiàn)總計日供水規(guī)模145萬m3，地下水3萬m3。目前，全市供水管線已達506km，用水人口達到154萬人。以4區(qū)（城關、西固、安寧、紅古）總?cè)丝谟嫞┧占奥蕿?0；以非農(nóng)

5、業(yè)人口計，供水普及率為93（不含自備水源供水人數(shù)）。由于自來水的生產(chǎn)在蘭州西部，所以目前的供水狀況是“西水東調(diào)”,”西水東調(diào)”的地表水供水量占東市區(qū)總供水量的85%。給水廠的工藝流程為取水、一次沉淀、絮凝加藥、二次沉淀、過濾、氯消毒、進入請水庫、加壓輸送。5 城市供水系統(tǒng)存在的問題5.1 管網(wǎng)老化 蘭州市建于20世紀70年代以前的管網(wǎng)長度約 302 .97 km ,供水管材采用普通鑄鐵管(灰鑄鐵)和預應力鋼筋砼管,該類管道材料質(zhì)量差 ,材質(zhì)脆、管道內(nèi)外均未做防腐處理 ,銹蝕嚴重 ,抗變形能力弱.蘭州屬于 地震多發(fā)區(qū),地質(zhì)狀況多為濕陷性黃土地區(qū)、地下水位較高 ,管網(wǎng)腐蝕嚴重.5.2 泵站設置落后

6、區(qū) 高坪地區(qū)的加壓站都是建于 20 世紀六七十年代 ,該類加壓站多數(shù)為磚木結構 ,地基處理簡單 ,又在濕 陷性黃土地區(qū), 加壓站不同程度地出現(xiàn)地基下沉現(xiàn)象, 嚴重影響加壓站的正常運行, 給安全供水帶來重大 隱患 .站內(nèi)設備陳舊老化 ,效率低、能耗高,供水成本近年不斷增加.5.3 管網(wǎng)布局不合理 給水管網(wǎng)的布置既要求安全供水,又要貫徹節(jié)約投資的原則。蘭州市現(xiàn)有給水管網(wǎng)是將環(huán)狀管網(wǎng)和樹狀管網(wǎng)結合起來 ,在蘭州市黃河以南地區(qū)基本形成了環(huán)狀管網(wǎng), 而以北地區(qū)由于居住比較分散 ,供水距離 較長 ,基本采用樹狀管網(wǎng)供水 ,因此黃河以北地區(qū)供水安全性較差,尤其在發(fā)生事故的時候較為明顯.另外 ,蘭州市南北地區(qū)

7、給水連通管較少,使黃河以北城區(qū)管網(wǎng)的合理布置受到限制。5.4 管網(wǎng)水質(zhì)問題 城市供水的總體發(fā)展從過去的量變向質(zhì)變過渡,蘭州市自來水公司取水水質(zhì)條件較好,生產(chǎn)管理水平日臻完善, 出廠水質(zhì)符合國家生活飲用水衛(wèi)生GB5749-2006但是 ,自來水從水廠輸送到用戶的過程中 ,水質(zhì)有時會發(fā)生變化,主要有以下幾方面的原因。5.4.1懸浮物的沉淀 水中懸浮物的沉淀是形成沉渣的最簡單過程 ,盡管多數(shù)給水管道所輸送的水中懸浮物含量很少,可仍 然有沉淀物形成 ,當深夜用水極少時刻 ,配水管道水流速度極小 ,乃至停流狀態(tài) ,為水中微粒自然沉降創(chuàng)造 了條件.再加上生物的集聚粘附性能,使這些懸浮物很容易在管道內(nèi)沉淀于

8、底部 。5.42金屬的腐蝕 我市大部分配水管網(wǎng)的管材一般采用鑄鐵管 ,隨著運行年限的延長 ,管道逐漸出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象 ,其表現(xiàn) 方式有生銹、坑蝕、結瘤、開裂或脆化等, 生成的各類沉積物形成結垢層, 它們的厚度和管道使用的年數(shù)有 關,隨著時間的延續(xù)不斷增加 ,管道有效截面積不斷縮小,這種結垢層是細菌孳生的場所。5.43鹽類沉淀形成的水垢 天然水質(zhì)其含鹽量和硬度與地質(zhì)、植被、氣候條件及地下水補給條件有關.蘭州市的主要水源黃河水含鹽量較高 ,約 300 400 mg/L 。這些鹽類在管網(wǎng)中容易形成沉淀 ,從而影響管網(wǎng)中水的濁度。例如 ,天然 水中的鈣和碳酸化合物有如下的溶解平衡關系 :Ca2+ +HCO

9、 - + + , 該反應達到平衡時的 濃度稱為平衡濃度。當水中濃度高于平衡濃度時,反應將向左方進行,會使金屬管壁上形成的 保護膜遭到破壞 ,管壁在和溶解氧的作用下將會遭到腐蝕 ,管壁上的鐵質(zhì)就會進入水中,使水重新含有過量的鐵質(zhì).當水中濃度低于平衡濃度時,則會產(chǎn)生沉淀,使水具有沉淀性.具有腐蝕性和沉淀性的水都是不穩(wěn)定的,會造成水質(zhì)惡化,而不符合用水水質(zhì)標準。5.44管網(wǎng)水受外界的二次污染 蘭州市東西長約60 km ,現(xiàn)在蘭州市西固水廠的自來水已經(jīng)送到夏官營和平鄉(xiāng)。就其供水管網(wǎng)來講,按1m/s流速的直線距離(不考慮二次加壓時間)供水,約需17 h水才能到達管網(wǎng)末梢。雖然沿途有補氯點但由于供水距離過

10、長,管網(wǎng)水遭受外界二次污染的概率增加,對管網(wǎng)末梢水質(zhì)會產(chǎn)生一定的影響。如地下水、污水的浸泡,預留閥門,接口串水或管道爆破漏水形成負壓等等,都會造成供水水質(zhì)的二次污染。5.45貯水設備造成二次水質(zhì)污染 有資料顯示,現(xiàn)在我國城鎮(zhèn)人口中,使用二次供水的居民約占60%,其中很大一部分是采用水池、水箱、水塔等開放式結構供水。蘭州市約70%的飲用水依靠水箱等二次供水。在水池水箱設計方面,大多數(shù)小區(qū)住宅樓或重要的公共型建筑均采用生活、防混用蓄水池,這樣雖然加大了小區(qū)的消防安全系數(shù),但造成水箱容積偏大,水在池中停留時間過長,余氯濃度降低,使水質(zhì)達不到生活飲用水衛(wèi)生標準。一般二次供水的水箱大多在100t以下,用

11、水量小時,儲水時間也會過長。自來水在水箱中儲存24h后,余氯就變成零特別是在夏天,水溫較高時,水中余氯減少得更快。余氯減少,細菌、總大腸菌群指標就會明顯增加。5.5 爆管問題 由于供水管網(wǎng)的老化,管網(wǎng)維護費用不足,爆管問題日益突出,管網(wǎng)爆裂事故時有發(fā)生。5.6 供水管理問題 目前蘭州市的供水管理問題比較突出,如自備水源管理較為混亂,我市自備水源的處理系統(tǒng)較為簡陋,設備老化,有的甚至沒有凈化系統(tǒng),生活用水水質(zhì)達不到國家規(guī)定的飲用水水質(zhì)標準,二次供水管理處于無序狀態(tài),供水行業(yè)法律法規(guī)不完善,忽視了對水的優(yōu)化使用和污水回用等問題,管網(wǎng)漏失管理不到位,造成水資源的嚴重浪費。6蘭州城市供水系統(tǒng)的改造措施

12、6.1用水預測的必要性. 為確保供水的高效和可靠 ,在管網(wǎng)的改擴建工程中必須進行長期規(guī)劃和定期評價。未來用水是可預測的,有時規(guī)劃期為50年或者更長。規(guī)劃一種成本上有效的供水系統(tǒng), 還包括未來水源的設計。這些長期規(guī)劃作為政策和短期改善計劃與投資的基礎。蘭州市在今后管網(wǎng)改造工程中可以運用時間外推法、二元模型、多元模型對供水進行科學的預測。6.2管網(wǎng)系統(tǒng)改造 a .管道更新改造的方法。管道更新改造的方法包括非結構性更新和結構性更新兩個方面。非結構性更新主要是對輸水的管道補作襯里 ,采用環(huán)氧樹脂襯里或水泥砂漿襯里。另外,人工磁場法及投加緩蝕劑也屬于非結構更新方法。 b .管道更新改造的途徑.根據(jù)蘭州市

13、管網(wǎng)的現(xiàn)狀,管網(wǎng)的改造應從以下幾方面實現(xiàn):首先,維護好現(xiàn)有管道,保證其供水功能；第二 ,對于管道結垢、輸水能力下降的情況，可通過刮管、沖洗和補做襯里等措施恢復管道原有的輸水能力；第三 ,對于鋼管等管道外腐蝕問題 ,可采取添作陰極保護、管道修漏、加固等措施來延長管道的使用年限；第四 ,若是管道修復費用已接近管道的更新費用, 應力求更換管道；最后,若是原管道材質(zhì)不好、管道口徑急需改大時,應重新鋪管。蘭州市現(xiàn)在需更新的管道材料大多是普通鑄鐵管和鋼筋混凝土管,在管網(wǎng)的改造中可以考慮使用新型供水管材。另外,由于道路及障礙的賠償費用已占工程總造價的較大比例,應采用不挖土更換管道的各類新方法,降低管道改造費

14、用。6.3爆管問題解決爆管問題的解決要從以下幾個方面入手： a .蘭州市在供水管網(wǎng)改造時,推薦采用球墨鑄鐵管,采用柔性膠圈接口。長距離輸水管線,推薦使用HDPE管,采用熱熔對接接口,避免地基不均勻沉降造成爆管。 b .提高施工技術,加強施工全過程的質(zhì)量控制,嚴格按設計要求和施工規(guī)范施工。 c .提高管網(wǎng)運行安全數(shù)據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測技術,加強管網(wǎng)數(shù)據(jù)收集和建立事故快速反應及處置機制。 d.進行管網(wǎng)漏水和爆裂事故數(shù)據(jù)因素分析,制定管網(wǎng)改擴建規(guī)劃方案,逐年更新改造管網(wǎng)材料,提高管網(wǎng)抗御災害能力,逐步消除管網(wǎng)爆管事故隱患。 7蘭州市供水安全對策與建議7.1從源頭消除污染 現(xiàn)有水源地保護工程。加快對蘭州現(xiàn)水源地

15、周邊地區(qū)蘭石化等化工廠往蘭州新區(qū)搬遷的速度，禁止化工企業(yè)入駐。加強區(qū)域間合作，與西寧市相關部門溝通協(xié)調(diào)，共同凈化黃河水，提高水質(zhì)。 第二水源地建設工程。根據(jù)國務院關于加強城市供水節(jié)水和水污染防治工作的通知 要求蘭州可將劉家峽水庫開辟為第二水源地。7.2善法律法規(guī)完 修建地方供水安全法律或規(guī)范條例，從政策上杜絕供水問題的再發(fā)生。7.3嚴格實施水質(zhì)監(jiān)管制度 獨立水質(zhì)監(jiān)管機構，實現(xiàn)信息公開化。7.4預警機制管理常規(guī)化 建完善預警機制，最大限度地減少事故損失。 8給水未來規(guī)劃8.1加快改革水資源管理體制 根據(jù)水資源管理現(xiàn)狀所存在的問題，水資源管理體制的改革勢在必行，為確保工業(yè)和生活用水需要，最大限度滿

16、足社會需求，促進水資源可持續(xù)開發(fā)利用。必須建立新的水資源管理體制，實行城鄉(xiāng)水務一體化管理。即成立水務局，代表政府對有關水事物進行統(tǒng)一管理，主要是對城鄉(xiāng)水資源實行統(tǒng)一管理，對供水、配水、節(jié)水、排水、污水處理和回用等水資源開發(fā)利用的全過程進行一體化管理。建立水務統(tǒng)一管理與執(zhí)法隊伍，依法水行政，依法管理城市各項水務活動，維護全社會水務秩序，將從根本上解決城市水管理混亂、職能交叉、法主體不明，政出多門，多龍管水的問題。8.2 完善城市生活污染防治規(guī)劃 合理規(guī)劃，完善城市功能。遵循生態(tài)規(guī)律，從城市環(huán)境容量和資源保證能力出發(fā)，制定和實施城市總體規(guī)劃，合理確定城市規(guī)模和發(fā)展方向，調(diào)整城市產(chǎn)業(yè)結構和空間布局，

17、逐步解決城市功能區(qū)混雜問題，加快城市環(huán)境基礎設施建設，改善城市生態(tài)環(huán)境。制定改善水質(zhì)的計劃，重點保護城市飲 用水源。建立水源地水質(zhì)旬報制度和生活飲用水源水環(huán)境質(zhì)量報告制度。綜合運用價格、行政、科技和工程措施，推行城市節(jié)水、污水處理及其資源化，創(chuàng)建節(jié)水型城市。8.3加強地表水水質(zhì)監(jiān)測 建立水系水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)。盡快建成黃河蘭州段重點污染源自動在線監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡，不斷提高對重點污染源的自動監(jiān)測監(jiān)控能力。逐步做到隨時掌握企業(yè)污染物排放情況，有效杜絕偷排或污染處理設施停運等環(huán)境違法行為，提高環(huán)境管理科學化水平。加強對城市飲用水源的保護，增加巡查頻次和黃河蘭州段控制斷面的監(jiān)測頻次，確保黃河水體不受污染。課

18、題研究目的： 1.熟悉并掌握給水廠及給水管網(wǎng)的設計內(nèi)容、設計原理、方法和步驟。 2.會根據(jù)設計的原始資料正確的選定設計方案。 3.具有正確計算和設計中、小城鎮(zhèn)給水工程設計的能力。課題研究內(nèi)容：1.用水量分析和總用水量設計計算；給水系統(tǒng)各組成部分的設計流量計算；計算沿線流量、節(jié)點流量；2.給水管網(wǎng)的布置和定線；初步分配各管段流量，并根據(jù)管徑計算公式或者界限流量來確定管徑；3.進行管網(wǎng)平差，計算各管段水頭損失；選擇控制點，計算各節(jié)點自由水壓和水壓標高；確定最高用水時二級泵站揚程和流量；4.計算清水池和水塔的有效容積；進行轉(zhuǎn)輸、事故和消防的核算；5.確定水廠規(guī)模；進行水源、廠址、工藝流程及各處理構筑

19、物型式的多方案比較、論證與選擇；確定藥劑品種、投加量和投加方式；選擇消毒方法和投加設備；安排輔助生產(chǎn)、生活及附屬建筑物；進行水廠的總體平面布置及廠區(qū)道路、綠化和管線綜合布置；探索設計中存在的問題等。6.各凈水構筑物的設計計算；泵站及輸水管的水力計算等。課題研究計劃：2015年9月初-2015年9月中旬根據(jù)畢業(yè)設計書要求，調(diào)研收集相關資料，完成開題報告。2015.10.10開題報告定稿2015.10.15用水量分析和總用水量設計計算，確定水廠規(guī)模；2015.10.22給水系統(tǒng)各組成部分的設計流量計算；計算沿線流量、節(jié)點流量；2015.11.5給水管網(wǎng)的布置和定線、流量初分配、進行管網(wǎng)平差等201

20、5.11.20轉(zhuǎn)輸、事故和消防的核算2015.11.30進行水源、廠址、工藝流程及各處理構筑物型式的多方案比較、論證與選擇2015.12.3水廠各處理構筑物設計計算2016.3.1水廠一級、二級泵站設計計算2016.3.15水廠平面布置與高程布置2016.4.30圖紙繪制主要參考文獻：1劉堃，王鵬飛，張思若等.小城鎮(zhèn)水環(huán)境規(guī)劃設計J.中國給水排水，2010， 26（22）：54-57.2李樹苑，陳才高，劉海燕等.微污染水源水廠提升水質(zhì)技術研究和工程實踐J. 中國給水排水,2013,29（20）：61-64.3何琴，桂萍，李宗來等.水質(zhì)監(jiān)測關鍵技術及標準化研究與示范J.給水排水,2013,39（6）：9-12.4張穎 ,孫國慶.我國城市供水問題與解決方案初探J.內(nèi)蒙古石油化工，2006，2:70.5舒玉芬，熊水應，朱慧等.微污染原水處理工藝設計及運行效果分析J.中國給水排水,2013,29（18）：72-76.6潘碌亭.中國微污染水源水處理技術研究現(xiàn)狀與進展J.工業(yè)水處理,2006,26（6）:6-11.7舒詩湖,何文杰,趙明等.供水管網(wǎng)漏失檢測技術現(xiàn)狀與進展J.給水排水,2008,3