皖西学院2012届本科毕业设计论文
皖西学院本科毕业设计（论文）开题报告
学院：建筑与土木工程学院 专业：给水排水工程 学生姓名 指导教师 刘鹏程 高玉兰、贾如升 学号 职称 2012011676 副教授、讲师 毕业设计（论文）题目： 兰州某县城给水工程初步设计 1.城市概况 1.1地势地貌 兰州市地处青藏高原东北边缘、黄土高原的西部，是黄河流域惟一黄河穿城而过的省会城市。穿城而过的黄河使兰州形成了一个东西长约35km，南北宽约28km 的带形哑铃状的河谷盆地，总体地势是西高东低，东西距离极长，南北距离极短。 1.2气候气象条件 兰州市区位于102°30'—104°30'E31°51'—38°00'之间，年平均气温为8.84℃—17.14℃，属温带半干旱气候区，大陆性季风气候明显。降水量稀少，年均降水量为329.6mm。 2.水源状况 2.1水源特点 兰州市城市供水水源由黄河水和地下水2个系统构成，取水口位于西固区西柳沟黄河段。兰州深居大陆腹地，地处干旱、半干旱气候地带，降水量稀少,年均降水量为329.6mm，自产地表水资源十分贫乏，年平均量为2.39亿m3，全市地下水资源总量为2.74亿 m3 ，允许开采量为1.59亿 m3 ，人均仅为742 m3 ，可利用水资源量十分有限，远低于国际缺水警戒线1700m3的水平，是严重缺水城市之一。黄河兰州段全长 152 km，其中流经市区45km，为兰州提供了主要的生产、生活用水。2011年兰州市城区日供水能力为166万 m3 ，实际日供水量为75万 m3 ，地下水占10% 。 2.2水污染状况 在工业经济和城市规模高速发展驱动下，兰州市地下水系统受到人类活动的干扰和破坏，地下水流条件和地下水质状况都发生了很大变化。西固区地下水是受城市化影响最为明显的区域，地下水位上升剧烈，最大增幅累计达 10 m，总硬度、NO3－ 、氟离 1
兰州某县城给水工程初步设计
子等指标含量上升较快，劣质水 体有向外围扩散的趋势，人为因素造成的补、排关系的失调以及土地利用类型改变带来污染源强的增加是导致地下水位上升和水质恶化的根本原因。 黄河兰州段沿岸工业集中，人口稠密，尽管水质尚好，但工业废水及生活污染叠加，排放的问题没有从根本上遏制。 3.供水状况 兰州市自来水公司肩负着全市工业、生活用水的供水任务。公司现有四座水厂，第一水厂和第二水厂自成一体，为一完整的地表水处理系统，从黄河取水；第三水厂从崔家大滩，马滩两个水源地取水；第四水厂从迎门滩地下水源地取水。由于黄河流量减少，主要由黄河河水补给，且随黄河水流量变化而变化的3个地下水源的补给量减少，导致地下水位大幅度下降，加之环境污染造成的水质恶化，地下水源开采量明显减少，且水质不能全部达标。所以现取水量主要为地表水。现总计日供水规模145万m3，地下水3万m3。目前，全市供水管线已达506km，用水人口达到154万人。以4区（城关、西固、安宁、红古）总人口计，供水普及率为80％；以非农业人口计，供水普及率为93％（不含自备水源供水人数）。 由于自来水的生产在兰州西部，所以目前的供水状况是“西水东调”,”西水东调”的地表水供水量占东市区总供水量的85%。给水厂的工艺流程为取水、一次沉淀、絮凝加药、二次沉淀、过滤、氯消毒、进入请水库、加压输送。 5 城市供水系统存在的问题 5.1 管网老化 兰州市建于20世纪70年代以前的管网长度约 302 .97 km ,供水管材采用普通铸铁管(灰铸铁)和预应力钢筋砼管,该类管道材料质量差 ,材质脆、管道内外均未做防腐处理 ,锈蚀严重 ,抗变形能力弱.兰州属于 地震多发区,地质状况多为湿陷性黄土地区、地下水位较高 ,管网腐蚀严重. 5.2 泵站设置落后区 高坪地区的加压站都是建于 20 世纪六七十年代 ,该类加压站多数为砖木结构 ,地基处理简单 ,又在湿 陷性黄土地区, 加压站不同程度地出现地基下沉现象, 严重影响加压站的正常运行, 给安全供水带来重大 隐患 .站内设备陈旧老化 ,效率低、能耗高,供水成本近年不断增加.
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5.3 管网布局不合理 给水管网的布置既要求安全供水,又要贯彻节约投资的原则。兰州市现有给水管网是将环状管网和树状管网结合起来 ,在兰州市黄河以南地区基本形成了环状管网, 而以北地区由于居住比较分散 ,供水距离 较长 ,基本采用树状管网供水 ,因此黄河以北地区供水安全性较差,尤其在发生事故的时候较为明显.另外 ,兰州市南北地区给水连通管较少,使黄河以北城区管网的合理布置受到限制。 5.4 管网水质问题 城市供水的总体发展从过去的量变向质变过渡,兰州市自来水公司取水水质条件较好,生产管理水平日臻完善, 出厂水质符合国家《生活饮用水卫生GB5749-2006》但是 ,自来水从水厂输送到用户的过程中 ,水质有时会发生变化,主要有以下几方面的原因。 5.4.1悬浮物的沉淀 水中悬浮物的沉淀是形成沉渣的最简单过程 ,尽管多数给水管道所输送的水中悬浮物含量很少,可仍 然有沉淀物形成 ,当深夜用水极少时刻 ,配水管道水流速度极小 ,乃至停流状态 ,为水中微粒自然沉降创造 了条件.再加上生物的集聚粘附性能,使这些悬浮物很容易在管道内沉淀于底部 。 5.42金属的腐蚀 我市大部分配水管网的管材一般采用铸铁管 ,随着运行年限的延长 ,管道逐渐出现锈蚀现象 ,其表现 方式有生锈、坑蚀、结瘤、开裂或脆化等, 生成的各类沉积物形成结垢层, 它们的厚度和管道使用的年数有 关,随着时间的延续不断增加 ,管道有效截面积不断缩小,这种结垢层是细菌孳生的场所。 5.43盐类沉淀形成的水垢 天然水质其含盐量和硬度与地质、植被、气候条件及地下水补给条件有关.兰州市的主要水源黄河水含盐量较高 ,约 300 ～ 400 mg/L 。这些盐类在管网中容易形成沉淀 ,从而影响管网中水的浊度。例如 ,天然 水中的钙和碳酸化合物有如下的溶解平衡关系 :Ca2+ +HCO - —CaCO3 ↑+CO2 +H2O , 该反应达到平衡时的CO2 浓度称为平衡浓度。当水中CO2浓度高于平衡浓度时,反应将向左方进行,会使金属管壁上形成的 CaCO3保护膜遭到破坏 ,管壁在CO2和溶解氧的作用下将会遭到腐蚀 ,管壁上的铁质就会进入水中,使水重新含有过量的铁质.当水中CO2浓度低于平衡浓度时,则会 3
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产生CaCO3沉淀,使水具有沉淀性.具有腐蚀性和沉淀性的水都是不稳定的,会造成水质恶化,而不符合用水水质标准。 5.44管网水受外界的二次污染 兰州市东西长约60 km ,现在兰州市西固水厂的自来水已经送到夏官营和平乡。就其供水管网来讲,按1m/s流速的直线距离(不考虑二次加压时间)供水,约需17 h水才能到达管网末梢。虽然沿途有补氯点但由于供水距离过长,管网水遭受外界二次污染的概率增加,对管网末梢水质会产生一定的影响。如地下水、污水的浸泡,预留阀门,接口串水或管道爆破漏水形成负压等等,都会造成供水水质的二次污染。 5.45贮水设备造成二次水质污染 有资料显示,现在我国城镇人口中,使用二次供水的居民约占60%,其中很大一部分是采用水池、水箱、水塔等开放式结构供水。兰州市约70%的饮用水依靠水箱等二次供水。在水池水箱设计方面,大多数小区住宅楼或重要的公共型建筑均采用生活、防混用蓄水池,这样虽然加大了小区的消防安全系数,但造成水箱容积偏大,水在池中停留时间过长,余氯浓度降低,使水质达不到生活饮用水卫生标准。一般二次供水的水箱大多在100t以下,用水量小时,储水时间也会过长。自来水在水箱中储存24h后,余氯就变成零特别是在夏天,水温较高时,水中余氯减少得更快。余氯减少,细菌、总大肠菌群指标就会明显增加。 5.5 爆管问题 由于供水管网的老化,管网维护费用不足,爆管问题日益突出,管网爆裂事故时有发生。 5.6 供水管理问题 目前兰州市的供水管理问题比较突出,如自备水源管理较为混乱,我市自备水源的处理系统较为简陋,设备老化,有的甚至没有净化系统,生活用水水质达不到国家规定的饮用水水质标准,二次供水管理处于无序状态,供水行业法律法规不完善,忽视了对水的优化使用和污水回用等问题,管网漏失管理不到位,造成水资源的严重浪费。 6 兰州城市供水系统的改造措施 6.1用水预测的必要性. 为确保供水的高效和可靠 ,在管网的改扩建工程中必须进行长期规划和定期评价。未来用水是可预测的,有时规划期为50年或者更长。规划一种成本上有效的供水
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系统, 还包括未来水源的设计。这些长期规划作为政策和短期改善计划与投资的基础。兰州市在今后管网改造工程中可以运用时间外推法、二元模型、多元模型对供水进行科学的预测。 6.2管网系统改造 a .管道更新改造的方法。管道更新改造的方法包括非结构性更新和结构性更新两个方面。非结构性更新主要是对输水的管道补作衬里 ,采用环氧树脂衬里或水泥砂浆衬里。另外,人工磁场法及投加缓蚀剂也属于非结构更新方法。 b .管道更新改造的途径.根据兰州市管网的现状,管网的改造应从以下几方面实现:首先,维护好现有管道,保证其供水功能；第二 ,对于管道结垢、输水能力下降的情况，可通过刮管、冲洗和补做衬里等措施恢复管道原有的输水能力；第三 ,对于钢管等管道外腐蚀问题 ,可采取添作阴极保护、管道修漏、加固等措施来延长管道的使用年限；第四 ,若是管道修复费用已接近管道的更新费用, 应力求更换管道；最后,若是原管道材质不好、管道口径急需改大时,应重新铺管。兰州市现在需更新的管道材料大多是普通铸铁管和钢筋混凝土管,在管网的改造中可以考虑使用新型供水管材。另外,由于道路及障碍的赔偿费用已占工程总造价的较大比例,应采用不挖土更换管道的各类新方法,降低管道改造费用。 6.3爆管问题解决 爆管问题的解决要从以下几个方面入手： a .兰州市在供水管网改造时,推荐采用球墨铸铁管,采用柔性胶圈接口。长距离输水管线,推荐使用HDPE管,采用热熔对接接口,避免地基不均匀沉降造成爆管。 b .提高施工技术,加强施工全过程的质量控制,严格按设计要求和施工规范施工。 c .提高管网运行安全数据现场监测技术,加强管网数据收集和建立事故快速反应及处置机制。 d.进行管网漏水和爆裂事故数据因素分析,制定管网改扩建规划方案,逐年更新改造管网材料,提高管网抗御灾害能力,逐步消除管网爆管事故隐患。 7兰州市供水安全对策与建议 7.1从源头消除污染 现有水源地保护工程。加快对兰州现水源地周边地区兰石化等化工厂往兰州新
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