给水系统设计技术要点详解

给水系统设计技术要点详解给水系统作为城市基础设施的核心组成部分，其设计质量直接关系到供水安全、运行效率与维护成本。科学合理的系统设计需要综合考虑水源条件、用户需求、地形地貌、经济投入等多重因素，通过严谨的技术计算与方案比选，构建安全可靠、经济高效、便于管理的供水体系。一、系统总体设计框架与技术路线①设计基础资料收集与分析。设计启动阶段需全面收集项目区域地形图（比例尺不低于1比5000）、水文气象资料（近30年降雨量、蒸发量、气温数据）、城市规划文件（人口规模、用地布局、发展时序）、现有供水设施运行数据（日供水量变化曲线、管网压力监测记录）以及地质勘察报告（地下水位、土壤承载力、地震烈度）。资料分析应重点关注用水量增长趋势预测，通常采用单位建设用地指标法与人口综合用水量指标法交叉验证，近期规划年限宜控制在5至8年，远期10至15年。②供水规模与水量计算。设计供水量应包括居民生活用水、公共建筑用水、工业用水、浇洒道路与绿化用水、管网漏损及未预见水量。居民生活用水定额需根据城市规模与气候分区确定，一般特大城市采用180至220升每人每日，中小城市采用120至160升每人每日。日变化系数Kd取值1.2至1.5，时变化系数Kh取值1.3至1.6。设计最高日用水量Qd计算公式为Qd=（1.1至1.15）×（综合生活用水量+工业用水量+其他用水量），其中1.1至1.15为管网漏损与未预见系数。③系统布局与压力确定。给水系统布局应遵循统一规划、分期实施原则，根据城市地形高差、功能区划、水源位置选择统一供水或分区供水模式。当城市地形高差超过40米或供水半径超过5公里时，宜采用分区供水。服务水头确定需满足最不利点用户水压要求，一层建筑10米，二层12米，二层以上每增加一层增加4米。市政管网最不利点压力不应低于0.28兆帕，最大静水压力不宜超过0.45兆帕。二、水源工程与取水构筑物设计①水源选择与可靠性论证。水源类型包括地表水（江河、湖泊、水库）、地下水（潜水、承压水）以及再生水。地表水水源设计保证率不应低于95%，枯水期流量保证率需达到90%以上。地下水开采量必须小于允许开采量，并设置水文地质动态监测井。水源论证报告应包含水量平衡分析、水质评价、环境影响评估以及应急备用水源方案，备用水源供水能力不应低于设计规模的30%。②地表水取水构筑物技术参数。固定式取水头部设计流速宜控制在0.2至0.3米每秒，格栅间隙30至50毫米，过栅流速0.4至0.6米每秒。进水孔面积按设计流量除以流速计算，并考虑1.5至2.0的堵塞系数。岸边式取水构筑物进水孔上缘距最低设计水位不宜小于0.5米，下缘距河床不宜小于0.3米。取水头部应设置检修闸门、拦污栅、格网及冲洗设施，格网网眼尺寸2至5毫米，过网流速0.3至0.5米每秒。③地下水取水设施设计要点。管井设计需根据含水层厚度、渗透系数、降深要求确定井径、井深与过滤器类型。过滤器长度宜为含水层厚度的50%至75%，滤料粒径应为含水层颗粒d50的6至8倍。管井出水量计算采用裘布依公式，影响半径R取值50至300米。井群布置应采用直线或梅花形排列，井间距控制在影响半径的1.5至2.0倍。大口井设计直径不宜超过10米，深度不宜超过15米，进水孔流速0.01至0.03米每秒。三、输水管线与配水管网系统设计①输水管线布置与水力计算。输水管线应选择最短路径，避开地质不良地段与污染源，线路高程应满足水力坡降要求。重力输水管设计流速宜为0.6至1.2米每秒，压力输水管流速1.0至1.5米每秒。水头损失计算采用达西-魏斯巴赫公式或海曾-威廉公式，海曾-威廉系数Ch取值：钢管120至130，铸铁管100至110，混凝土管110至120。长距离输水管应设置检修阀门，间距不宜超过5公里，并配置排气阀与泄水阀。②配水管网拓扑结构选择。树状管网适用于小城镇或初期建设区域，投资较低但供水可靠性差。环状管网应作为城市主干管网基本形式，提高供水安全性与水质稳定性。管网布置应使干管尽可能以最短距离到达主要用水区域，干管间距500至800米，连接管间距800至1000米。消防给水管道最小管径不应小于100毫米，居住小区引入管管径不宜小于50毫米。③管径优化与水力校核。管径选择应进行技术经济比较，采用年费用折算值最小法。初步设计时，干管流速宜控制在0.8至1.2米每秒，支管流速0.6至1.0米每秒。管网水力计算需进行最高日最高时工况、消防工况、事故工况校核。消防工况下，最不利点消火栓压力不应低于0.1兆帕，流量满足15升每秒要求。事故工况下，70%设计流量时最不利点水压不应低于0.28兆帕。四、泵站与调节构筑物设计①取水泵站设计参数确定。取水泵站设计流量按最高日平均时用水量计算，扬程包括静扬程、水头损失及安全水头。水泵选型应根据Q-H曲线高效区确定，效率不应低于70%。水泵台数宜为3至5台，包括备用泵。泵房平面尺寸需满足设备安装、检修通道要求，主要通道宽度不小于1.2米，电气设备间距符合GB50053规定。泵房地面高程应高于设计洪水位0.5米以上，并设置防洪设施。②配水泵站节能优化。配水泵站设计应进行多方案比选，优先采用变频调速技术。水泵调速范围宜控制在额定转速的70%至100%，效率下降不应超过5%。泵站应设置吸水井，有效容积按最大一台水泵3至5分钟流量设计。吸水井应分为两格，确保检修时不间断供水。泵站出水总管应设置多功能水泵控制阀，防止水锤压力超过工作压力的1.3倍。③水塔与清水池容积计算。水塔调节容积按最高日用水量的3%至6%确定，有效水深3至5米。清水池容积包括调节容积、消防储备容积与水厂自用水量，总容积为最高日用水量的10%至20%。清水池应分为两格或两座，每格容积不小于总容积的50%，池内导流墙设置应保证水力停留时间均匀，避免短流。池顶覆土厚度不小于0.5米，池壁外壁应做保温层。五、特殊场景与专项系统设计①高层建筑给水系统设计。建筑高度超过100米时，应采用垂直分区供水，每区静水压力不宜大于0.45兆帕。分区方式可采用并联分区、串联分区或减压阀分区。生活给水系统与消防给水系统应独立设置。水泵接合器设置数量按室内消防用水量计算，每个接合器流量10至15升每秒。超高层建筑应设置中间转输水箱，容积按转输水泵5至10分钟流量设计。②消防给水系统技术要点。消防用水量根据建筑类别、高度、体积确定，室外消火栓用水量15至45升每秒，室内消火栓用水量10至40升每秒。消防水池容积应满足火灾延续时间内室内外消防用水量总和，商业建筑火灾延续时间3小时，住宅2小时。消防泵应设置备用泵，备用能力不应小于最大一台消防泵工作能力。管网压力应通过水力计算确定，最不利点消火栓静压不应低于0.07兆帕。③应急供水与备用系统。应急供水系统应独立设置，与城市主网连接处设置倒流防止器。应急水源可采用地下水、地表水或成品水，供水能力按人均30至50升每日计算，持续时间不少于7天。应急管网宜采用环状布置，干管管径不小于150毫米。系统应定期演练，每半年至少一次，演练内容包括水源切换、管网冲洗、水质检测。六、水质保障与监测体系①消毒工艺选择与参数控制。消毒方式包括液氯、次氯酸钠、二氧化氯、紫外线等。液氯消毒设计投加量1至3毫克每升，接触时间不少于30分钟，余氯量0.3至0.5毫克每升。次氯酸钠溶液有效氯浓度8%至10%，投加量按有效氯1至2毫克每升计算。二氧化氯投加量0.5至1.0毫克每升，副产物亚氯酸盐浓度应控制在0.7毫克每升以下。紫外线消毒剂量40至60毫焦每平方厘米，设备清洗周期7至14天。②水质监测点优化布置。管网水质监测点数量按供水人口设置，每2至5万人设置1个，最低不少于3个。监测点应覆盖管网末梢、水厂出水、泵站出口、二次供水入口等关键节点。监测指标包括余氯、浊度、色度、菌落总数、总大肠菌群，每日至少检测1次。全分析指标106项每月检测1次，由具备CMA资质实验室完成。在线监测设备数据应实时上传至监控中心，数据保存不少于3年。③二次供水污染防治。二次供水设施应独立设置，与消防水池、化粪池净距不小于10米。水箱材质应采用食品级不锈钢或内衬防腐涂料的钢板，有效容积按最高日用水量的15%至20%确定。水箱应分为两格，每格能独立工作。通气管、溢流管应设置防虫网罩，管径不小于100毫米。清洗消毒每半年不少于1次，清洗后水质检测合格方可投入使用。七、施工安装与验收关键技术①管道基础与安装要求。管道基础应根据地质条件、管径、埋深确定，一般土质采用素土基础，承载力不足时应采用混凝土基础。管道安装前应对管材、管件进行外观检查，承插接口应清除油污与杂质。钢管焊接应采用氩弧焊打底，焊缝高度不低于母材，探伤抽检比例不少于20%。球墨铸铁管采用橡胶圈柔性接口，插入深度应标记控制，偏转角度不大于3度。塑料管热熔连接加热时间、温度、压力应符合厂家技术文件。②管道试压与冲洗消毒。管道试压应在回填土至管顶0.5米以上进行，试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6兆帕。稳压时间不少于1小时，压力降不超过0.05兆帕为合格。试压合格后应进行冲洗，冲洗流速不小于1.0米每秒，直至出水浊度与进水一致。消毒采用含有效氯20至30毫克每升的清水浸泡24小时，排放后用清水冲洗至余氯合格。③工程验收与资料归档。工程验收分为分项工程验收、分部工程验收与竣工验收。验收资料应包括设计文件、施工记录、材料合格证、试验报告、水质检测报告、竣工图等。管道位置测量