城市工程系统规划教案.docx
《城市工程系统规划教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市工程系统规划教案.docx（95页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
城市工程系统规划教案
第1章绪论
第一节城市工程系统规划的范畴
城市工程系统在这门课中又称为城市基础设施，既为物质生产又为人民生活提供一般条件的公共设施，是城市赖以生存和发展的基础，主要包括六大工程系统：
交通，水，能源，通信，环境，防灾。
一、城市工程系统的构成与功能
（一）城市交通工程系统构成与功能
1．城市航空交通工程系统
2．城市水运交通工程系统
3．城市轨道交通工程系统
4．城市道路交通工程系统
（二）城市给水工程系统构成与功能
1．城市取水工程
2．净水工程
3．输配水工程
（三）城市排水工程系统构成与功能
1．城市雨水排放工程
2．城市污水处理与排放工程
（四）城市供电工程系统构成与功能
1．城市电源工程
2．城市输配电网络工程
（五）城市燃气工程系统构成与功能
1．城市燃气气源工程
2．燃气储气工程
3．燃气输配气管网工程
六）城市供热系统构成与功能
1．供热热源工程
2．供热管网工程
（七）城市通信工程系统构成与功能
1．城市邮政系统
2．城市电信系统
3．城市广播系统
4．城市电视系统
（八）城市环境卫生工程系统的构成与功能
1．城市环境卫生工程设施
2．城市环境卫生公共设施
3．城市环境卫生管理设施
（九）城市防灾工程系统的构成与功能
1．城市消防工程系统
2．城市防洪（潮、汛）工程系统
3．城市抗震工程系统
4．城市人民防空袭工程系统（简称人防工程系统）
5．城市抗灾生命线系统
二、城市工程系统的相互关系
（一）城市工程系统与城市建设的关系
各专业工程系统是城市建设的主体部分，是城市经济和社会发展的支撑体系，其完备程度直接影响城市生活生产各项活动的开展。
滞后或配置不合理的基础设施将严重阻碍城市的发展；适度超前配置合理的城市基础设施不仅能满足城市各项活动的要求，而且有利于带动城市建设和城市经济的发展，保障城市健康持续发展。
（二）城市工程系统的相互关系
1．城市交通工程系统与其他工程系统的关系
1）交通系统为城市各专业工程系统的建设提供各种设备、材料等物质运输条件。
2）城市道路是联系各项工程设施的纽带，是城市其他工程设施管线敷设的载体。
3）城市道路的路幅宽度，横断面形式等除了满足交通需求以外，还需要满足各种工程管线水平敷设的安全距离，防火疏散的安全距离等要求。
4）为了保证航空导航的安全，在机场周围一定范围内，禁止或限制布置强磁场的电力设施和其他无线电通信设施。
2．其他各工程系统的相互关系
1）城市给水和排水组成的城市水工程系统，他们是一个不可分割的整体。
2）供电和通信工程系统由于存在磁场与电压等因素，两者应有相应的安全距离。
3）为了保证各类工程设施的安全和整个城市的安全，易燃、易爆工程设施、管线之间应有足够的安全防护距离。
3．城市工程管线综合关系
大部分工程管线都在城市道路的上部空间和下部空间中通行，在有限的通行空间中，要确保各种管线的通行安全，连接便利，互不干扰。
三、城市工程系统规划的范畴
（一）城市供电工程系统规划
（二）城市燃气工程系统规划
（三）城市供热工程系统规划
（四）城市通信工程系统规划
（五）城市给水工程系统规划
（六）城市排水工程系统规划
（七）城市防灾工程系统规划
（八）城市环境卫生设施系统规划
（九）城市工程管线综合规划
各专业工程系统的工作层面：
宏观层面与城市总体规划相一致，微观层面到城市详细规划阶段。
第二节城市工程系统规划的任务与意义
一、城市工程系统规划的任务
1）合理确定规划期内各项工程系统的设施规模、容量
2）科学布局各项设施
3）制定相应的建设策略和措施
（一）城市给水工程系统规划的主要任务
（二）城市排水工程系统规划的主要任务
（三）城市供电工程系统规划的主要任务
（四）城市燃气工程系统规划的主要任务
（五）城市供热工程系统规划的主要任务
（六）城市通信工程系统规划的主要任务
（七）城市环境卫生工程系统规划的主要任务
（八）城市防灾工程系统规划的主要任务
（九）城市工程管线综合规划的主要任务
二、城市工程系统规划的层面与期限
（一）城市工程系统规划各层面的主要内容
1．城市工程系统总体规划
2．城市工程系统分区规划
3．城市工程系统详细规划
（二）城市工程系统规划各层面的关系
1．城市工程系统规划三个层面的相互关系
上层次规划对下层次规划起指导作用，并且是其规划的依据；下层次规划逐层深化、逐层完善上层次规划。
2．城市工程系统规划三个层面与城市规划各层面的关系
（三）城市工程系统规划的规划期限
总体规划20年
中期规划10年
详细规划5年
三、城市工程系统规划的意义与作用
（一）城市工程系统规划的意义
前瞻科学地指导各专业工程系统的总体开发建设
详细具体地指导各项工程设施设计
有效指导城市基础设施的整体建设，提高城市基础设施建设的经济性、可行性、科学性，充分发挥城市基础设施在城市发展中的保障与推动作用，保障城市健康、持续的发展。
（二）城市工程系统规划的作用
1．剖析各项城市基础设施的现状和发展前景，抓住主要矛盾和问题结症，制定解决问题的对策和措施。
2．明确本工程系统的发展目标与规模，统筹本系统建设，制定分期建设计划。
3．合理布局各项工程设施和管网，提供各项设施实施的指导依据，预留和控制发展项目的建设用地和空间环境。
4.城市工程系统详细规划对建设地区的工程设施和管网做具体的布置，作为工程设计的依据，有效地指导实施建设。
-5.通过城市各专业工程系统规划和工程管网综合规划，有利于协调城市基础设施建设，合理利用城市空中、地面、地下等各种空间，确保各种工程管线安全畅通。
第3章城市给水工程系统规划
城市给水系统的组成：
一般由取水工程、水处理工程和输配水管网工程三者组成。
设计准则：
（1）保证供应城市的需要水量；
（2）保证供水水质符合国家规定的卫生标准；
（3）保证不间断地供水、提供规定的服务水压和满足城市的消防要求。
城市给水工程系统规划的工作程序：
城市给水工程系统规划工作的具体程序为：
城市用水量预测
确定城市给水系统规划目标
城市给水水源规划
城市给水网络与输配设施规划
分区给水管网与输配设施规划
详细规划范围内给水管网规划
1.城市用水量预测
首先进行城市用水现状与水资源研究，结合城市发展总目标，研究确定城市用水标准。
在此基础上，根据城市发展总目标和城市规模，进行城市近远期规划用水量预测。
2.确定城市给水工程系统规划目标
在城市水资源研究的基础上，根据城市用水量预测、区域给水系统与水资源调配规划确定城市给水系统规划目标。
3.城市给水水源规划
在进行城市现状水源与给水网络研究的基础上，依据城市给水系统规划目标、区域给水系统与水资源调配规划，以及城市规划总体布局，进行城市取水工程、自来水厂等设施的布局，确定其数量、规模、技术标准，制定城市水资源保护措施。
4．城市给水网络与输配设施规划
在研究城市现状给水网络的基础上，根据城市给水水源规划、城市规划总体布局，进行城市给水网络和泵站、高位水池、水塔、调节水池等输配设施规划与布局；并及时反馈城市规划部门，落实各种设施用地布局。
城市给水网络与输配设施规划将作为各分区给水管网规划的依据。
5．分区给水管网与输配设施规划
进行此项工作首先根据分区规划布局、供水标准，估算分区用水量。
然后，根据分区用水量分布状况、城市给水网络与输配设施规划，进行分区内的给水管网、输配设施规划与布局；并反馈给城市规划部门，落实输配设施用地布局。
分区给水管网与输配设施规划，以此作为分区的各详细规划范围内给水管网规划的依据。
6．详细规划范围内给水管网规划
本阶段工作也应根据详细规划布局、供水标准，计算详细规划范围内的用水量。
然后．根据用户用水量分布状况，布置该范围内的给水管网，确定管径和敷设方式等。
若详细规划范围为独立地区，供水自成体系者，则该阶段还应包括自备水源工程设施规划。
给水工程系统的设计依据是最高日用水量：
城市最高日用水量包括：
居住区居民最高日生活用水量Q1、全市性公共建筑生活用水量Q2、工业企业职工生活用水量Q3、工业企业职工日淋浴用水量Q4、工业企业生产用水量Q5、市政用水量Q6及未预见水量。
第1章城市用水量预测
用水的种类
城市用水（城市统一供水、工矿企业自备水）
农村用水（农业生产用水、农民生活用水、乡镇企业用水）
给水系统是保证城市生活、消防、工矿企业用水的，由各种管道、构筑物和设备组成的系统
1、城市用水分类
用水目的及对象不同，水质、水量、水压也不同
（一）综合生活用水
居民日常生活用水、工业企业职工生活用水、公共建筑用水。
居民生活用水一般包括居民的饮用、烹任、洗刷、沐浴、冲洗厕所等用水。
居民生活用水标准与当地的气候条件、城市性质、社会经济发展水平、节水设施条件、水资源量、居住习惯等都有较大关系。
单位通常按L/人·日计；
公共建筑用水包括娱乐场所、宾馆、集体宿舍、浴室、商业、学校、办公等用水；
压力：
（从地面算起的最小水压叫做最小服务水头）
用户接管处最小服务水头：
一层为10米，二层12米，二层以上加4m/层
（二）工业企业用水
工业生产过程中的用水
水量、水质、水压——生产工艺
大工业用水户或经济开发区宜单独进行用水量计算，一般工业企业的用水量可根据国民经济发展规划结合现有工企业用水资料分析确定。
（三）市政用水
用于街道保洁、绿化浇水和汽车冲洗等市政用水，由路面种类、绿化面积、气候和土壤条件、汽车类型、路面卫生情况等确定；
（四）管网漏损水量
供水管网运行过程中由于各种原因的破坏
①明漏的水量损耗与报漏的及时率有着直接的关系,存在
3种情况:
一是爆管,有意外造成的给水管道突然破损,使供水量大量流失浪费;二是管网中各种阀门盘根滴漏水,因漏水量不大,不易被人们重视和发现;三是因城市道路、建筑等设施在改建或拆迁时,给水管道被截或破损,造成无人问津的长流水。
②暗漏是最难控制和最不易发现的问题,在目前城市无效
供水量中实际漏水量所占比例较大（一般为供水量的7%左右）,由于缺乏检漏技术和设备,稽查部巡检人员都无法检测到暗漏点,只能等到成为明漏时才能对其加以控制。
③城市环卫用水、消防用水及办公楼、工业企业因管理不严而发生盗水行为。
（五）未预见用水
预留水量（规划发生变化、流动人口用水等）
（六）消防用水
扑灭火灾时所需用水（室内、外消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统等）
可与城市生活用水系统综合考虑
防火要求高的建筑（工程、仓库、高层建筑）：
设立专用消防给水系统
对水质无要求
一、城市用水量标准
城市给水排水工程规划的主要依据
（一）综合生活用水标准（居民生活、公共建筑）
（1）居民生活用水量标准
居民生活用水量标准：
城市中每个居民日常生活所用的水量范围（L/人·日）
城市居民生活用水量标准GB/T50331-2002
室外给水设计规范GB50013－2006
建筑给水排水设计规范GB_50015-2003
（2）公共建筑用水量标准
公共建筑用水包括娱乐场所、宾馆、集体宿舍、浴室、商业、学校、办公等用水
建筑给水排水设计规范GB_50015-2003
（二）工业企业用水量标准
工业企业生产用水量，根据生产工艺过程的要求确定，可采用单位产品用水量、单位设备日用水量、万元产值取水量、单位建筑面积工业用水量作为工业用水标推；
一般，生产用水量标准由企业工艺部门提供。
通常工业用水量为总用水量的20-25%
建筑给水排水设计规范GB_50015-2003
GBZ1-2010工业企业设计卫生标准
（三）市政用水
浇洒道路用水——2.0-3.0L/（m2·日）
浇洒绿地用水——1.0-3.0L/（m2·日）
汽车冲洗用水——250-400L/辆·日
公共汽车、载重汽车——400-600L/辆·日
（四）管网漏损水量
上述三项用水量之和的10%-12%
（五）消防用水量标准
消防用水量按同时发生的火灾次数和一次灭火的用水量确定。
其用水量与城市规模、人口数量、建筑物耐火等级、火灾危险性类别、建筑物体积、风向频率和强度有关；
【例1】某城市同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为20L/s,试确定其室外消防用水量。
六）未预见用水
1-4项水量之和的8%-12%
（七）城市用水量变化
用水标准只是一个平均值
须知道用水量逐日、逐时的变化情况
日变化系数、时变化系数、
用水量的变化规律用时变化系数和时变化曲线来表示。
1、日变化系数
最高日用水量：
规划中设计年限内，用水最多一日的用水量。
（城市给水规模）
取值范围：
1.1-1.5
特大城市：
1.1-1.2
大城市：
1.15-1.3
中小城市：
1.2-1.5
气温较高的城市可选上限
2、时变化系数
居民人数、居民作息制度、房屋设备情况、生活习惯
（范围：
1.3-3.0）
3、用水量时变化曲线
给水工程设计：
按照用水量变化曲线
三、城市用水量预测与计算
（一）城市用水量预测的基本方法
城市用水量预测与计算是指采用一定的理论和方法，有条件地预计城市将来某一阶段的可能用水量。
依据：
过去资料；
条件：
今后用水趋势、经济条件、人口变化、水资源情况、政策导向等；
多种方法相互校核。
城市用水量预测时限：
近期（5年左右）
远期（15-20年）
1、人均综合指标法
2、单位用地指标法
3、线性回归法
4、年递增率法
5、城市发展增量法
6、分类加和法
预测的结果
用于进行水资源平衡或确定给水设施规模的预测一般为年用水量和日用水量
用于进行管网计算的一般为时用水量或秒流量。
用水量预测应注意的问题：
1、预测方法的选择，结合具体情况选用，各方法进行相互校核。
以上介绍了城市用水量预测的一些方法。
其根本思路都是按照历史用水量资料，对影响用水量大的因素进行分析，然后进行经验估算或建立预测模型，得出结果。
各种方法应结合具体情况选用。
在最充分地利用资料的条件下，选用最能显示其优点的预测方法。
规划时，应采用多种方法进行预测，以相互校核。
2、充分分析判别过去的资料数据
由于其历史的原因，我国城市经济发展和建设有过一些波折，不同的历史阶段，用水量有不同的变化规律。
选用数据时，应考虑各种历史因素，若采用不恰当的资料，可能使外推结果随时间失去精确性。
例如改革开放以来，不少城市的供水递增率都很高，有一些在8%以上，但这种情况只能存在一定的历史阶段，若直接采用这些指标可能导致失误较大
3、充分考虑各种影响因素（经济发展水平、区域分布、水资源丰富程度、基础设施配套情况、人们的生活习惯、水价、工业结构等）切忌盲目套用
4、应注意人口的增长和流动
用水量预测的许多方法都要以城市人口做参量，所以人口预测的准确与否将影响用水量预测结果。
随着市场经济的发展和户籍政策的变化，人口的流动和变化是一个不可忽视的因素。
大部分城市的用水资料中，没有计入流动人口和暂住人口。
特别是沿海开放城市的流动人口数量多，导致人均用水标准偏高。
在用水预测时要考虑这方面的影响。
5、应掌握城市用水的变化趋势。
一个特定的城市，在一定的历史阶段，受到技术经济发展和水资源的限制，城市用水量的变化呈阶段性。
在初始阶段，经济发展和生活水平较低，用水量变化幅度较小，但随时间推移会增大；发展阶段，随着工业的发展、城市人口聚集、生活水平的提高，城市用水量骤增，变化幅度较大；饱和阶段，城市水资源的开发受到限制，重复用水措施大力推广，新增用水量主要靠重复用水来解决，城市用水总量趋于饱和，变化幅度逐渐变小有时还会负增长。
这是许多城市的发展规律，在规划城市用水量时应注意这种趋势。
6、应注意城市自备水源的水量
城市中的一些用水大户（如大型工矿企业）常自备水源供水，而不直接从城市管网中取水。
这部分水量有时没有包含在历年数据中，预测时不应漏掉。
第2节城市给水水源规划
一、城市水资源
（一）城市水资源量
城市水资源：
可供城市发展、人民生活和进行城市基础设施利用的地表水和地下水。
（河流、湖泊、海水、逐年可以恢复的地下水、可回用的污水）
城市的水资源量：
当地降水形成的地表水量以及贮存和转化的地下水量，加上外来水量（河川径流量）的储存量和动态水量。
水资源可利用量：
经济上合理、技术上可能和生态环境不遭受破坏的前提下，最大可能被控制利用的不重复的一次性水量（影响因素：
天然水资源总量、当前技术经济）
（二）城市水资源的开发利用过程
具有一定的规律性
城市水资源的开发利用过程分为三个阶段：
1、自由开发阶段
自由开发阶段主要特征为：
城市用水量还远远低于城市极限水资源容量。
人们解决城市用水量增长问题的主要手段是就近开发新水源；水资源的开发有相当盲目性，甚至破坏性；供水成本和水价低廉，大部分水经一次使用后即排放，普遍存在不合理用水系统和用水浪费现象。
2、水资源基本平衡到制约开发阶段
出现了一系列带有规律性的特征：
为满足用水迅速增长需求大量抽取地下水，使地下水位开始大幅度下降；新水源的开发受到临近地区水资源开发的制约，受到农业用水的制约和资金、能源、材料，甚至技术上的制约；往往采用工程浩大和耗费巨资的蓄水、输水，甚至跨流域调水的办法来增加供水量；用水量的增加加大了废水排放量，由于废水处理设施建设跟不上，水体污染加剧，反过来更加剧了城市供水紧张的矛盾；逐渐认识到水是有限的经济资源，要节约用水，减少废水排放量，开始加强水资源调配和开发利用的管理。
各种管理法规和管理机构不断完善；重复用水设施和重复用水技术不断发展；由于新水源开发往往赶不上用水需求的增长，城市在夏季高峰用水时期经常出现供水不足的矛盾，影响了工业生产和城市人民生活的安定。
在这阶段，城市供水总量开始向城市极限水资源容量靠近。
我国目前很多缺水城市都处于这个阶段。
3、综合开发利用水资源阶段
城市水资源进入第三个阶段，即合理用水和重复用水开发阶段，这阶段的主要特征为：
由于新水源开发成本越来越高，开发重复用水与开发新水源相比，逐渐显示了越来越明显的优势，各种直接的和间接的重复用水系统迅速发展；各种有关管理法规和管理体系配套发展；各种重复用水的新技术和新设备开发十分活跃；人们已把用过的废水看成是可再生的二次水资源；城市供水总量增长向城市极限水源容量逼近，城市重复用水和城市用水总量近于平行增长，即新增用水量主要靠直接或间接重复用水来解决。
二、城市水源选择与保护
（一）城市水源种类
1.地下水
地下水指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水层介质中储存运移的水体。
地下水按埋藏条件可分为包气带水、潜水、泵压水等，其中在城市中多开采潜水。
地下水具有水质清洁，水温稳定，分布面广等特点。
地下水是城市的主要水源，若水质符合要求，一般都优先考虑。
但必须认真地进行水文地质勘察，以保证对地下水的合理开发。
2.地表水
地表水主要指江河、湖泊、蓄水库等。
地表水源由于受地面各种因素的影响，具有浑浊度较高、水温变幅大、易受工农业污染、季节性变化明显等特点，但地表径流量大、矿化度和硬度低、含铁锰量低。
采用地表水源时，在地形、地质、水文、人防、卫生防护等方面较复杂，并且水处理工艺完备，所以投资和运行费用较大。
地表水源水量充沛，是城市给水水源的主要选择。
包气带水，是指地表面与潜水面之间的地带称包气带，或非饱和带。
存在于包气中的地下水称包气带水，它一般分为两种：
一是土壤层内的结合水和毛细水，又称土壤水；一是局部隔水层上的重力水，又称上层滞水。
降水入渗要通过包气带，才达到潜水面，补给潜水。
承压水，是指充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水。
当井（孔）凿穿上部隔水层时，井中水位的压力作用下会上升超过出含水层的顶面而稳定在一定的高度上。
这种上升的地下水面称承压水面，它的标高称承压水位或测压水位。
潜水，是指地表以下，第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。
潜水的自由水面称潜水面，潜水面相对于基准的高程称潜水位，地面至潜水面间的距离为潜水埋藏深度。
潜水层以上没有连续的隔水层，潜水面可自由升降，不承压或仅局部承压，同时可直接得到降水和地表水通过包气带的下渗补给。
3.海水
海水含盐量很高，淡化比较困难。
但由于水资源缺乏，世界上许多沿海国家开始利用海水。
海水作为水源一般用在工业用水和生活杂用水方面，如工业冷却、除尘、冲灰、洗涤、消防、冲厕等。
也有对海水进行淡化处理，作为生产工艺用水和饮用水。
海水腐蚀和海生物附着会对管道和设备造成危害，但这一问题从技术上和经济上都可以得到合理解决。
4.其他水源
微咸水：
主要埋藏在较深层的含水层中，多分布在沿海地区。
可作为农业灌溉、渔业、工业用水等。
再生水：
指经过处理后回用的工业废水和生活污水。
处理后的城市污水可用作农业灌溉，工业生产，城市生活杂用，地下回灌，水景用水，消防用水，渔业养殖，甚至饮用水等。
暴雨洪水：
集中出现时间不能被农田和城市利用，且短时间的大量积水危害城市安全。
通常会成为弃水排入大海。
但对于缺水地区修建水利工程，形成雨水贮留系统，可作为城市水源。
（二）城市水源选择
选择城市给水水源应符合以下原则：
（1）水源具有充沛的水量，满足城市近、远期发展的需要；
（2）水源具有较好的水质；
（3）坚持开源节流的方针，协调与其它经济部门的关系；
（4）水源选择要密切结合城市近、远期规划和发展布局，从整个给水系统（取水、净水、输配水）的安全和经济来考虑；
（5）选择水源时还应考虑取水工程本身与其他各种条件，如当地的水文、水文地质、工程地质、地形、人防、卫生、施工等方面条件；
（6）水源选择应考虑防护和管理的要求，避免水源枯竭和水质污染；
（7）保证安全供水。
大城市：
多水源分区供水；
小城市：
远期备用水源。
无多个水源：
设置两个以上取水口
（三）城市水源保护
水源保护应包括水质和水量两个方面。
为了更好地保护水环境，根据不同水质的使用功能，划分水体功能区，从而可以实施不同的水污染控制标准和保护目标。
城市规划中，也必须结合水体功能分区进行城市布局。
1.地表水源的卫生防护
饮用水地表水源取水口附近一定的水域和陆域作为饮用水地表水源一级保护区。
其水质标准不低于《地面水环境质量标准》GB3838-2002的二类标准。
在一级保护区外划定的水域和陆域为二级保护区，其水质不低于二类标准。
根据需要在二级保护区外划定的水域和陆域为准保护区。
各级保护区的卫生防护规定如下：
（1）取水点周围半径100m的水域内，严禁捕捞、停靠船口、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并应设有明显的范围标志。
（2）取水点上游1000m至下游100m水域，不得排入工业废水和生活污水，其沿岸防护范围不得堆放废渣，不得设立有害化学物品仓库、堆站或装卸垃圾、粪便和有毒物品的码头，沿岸农田不得使用工业废水或生活污水灌溉及施用持久性或剧毒的农药，不得从事放牧等有可能污染该段水域水质的活动
（3）以河流为给水水源的集中式给水，应把取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区，严格控制上游污染物排放量。
排放污水时应符合《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002和《地面水环境质量标准》GB3838-2002的有关要求，以保证取水点的水质符合饮用水水源水质要求。
（4）水厂生产区的范围应明确划定，并设立明显标志，在生产区外围不小于10m范围内不得设置生活居住区和修建禽畜饲养场、渗水厕所、深水坑，不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道
升级会员 