ArcGIS在給水工程規(guī)劃中的應(yīng)用
——以沈陽市自貿(mào)區(qū)給水工程規(guī)劃為例

安延濤，侯 頔

（沈陽市規(guī)劃設(shè)計研究院 遼寧 沈陽 110000）

1 引言

沈陽自貿(mào)區(qū)的揭牌成立，將為東北振興注入強(qiáng)勁動力，將與“一帶一路”沿線國家的國際產(chǎn)能和裝備制造合作，在更大范圍、更廣領(lǐng)域參與國際競爭；將打造具有國際競爭力的先進(jìn)裝備制造業(yè)基地、面向東北亞開放合作的戰(zhàn)略高地、國際海鐵聯(lián)運(yùn)大通道的重要樞紐；將與“一帶一路”沿線國家的國際產(chǎn)能和裝備制造合作，加快構(gòu)建雙向投資促進(jìn)合作新機(jī)制。

沈陽自貿(mào)區(qū)的建設(shè)發(fā)展必須以各項市政設(shè)施的配套建設(shè)為保證，其中給水工程肩負(fù)著為這一地區(qū)提供優(yōu)質(zhì)、足量用水的任務(wù)。給水工程建設(shè)的完善與否，對這一地區(qū)的發(fā)展有著極大的影響。沈陽自貿(mào)區(qū)給水專項規(guī)劃本著水質(zhì)達(dá)標(biāo)、全面普及、保證安全、節(jié)約資源、循環(huán)利用等原則進(jìn)行，規(guī)劃包括給水管網(wǎng)、給水設(shè)施、水質(zhì)水量分析、水源保護(hù)、水資源重復(fù)利用等方面。

通過合理的規(guī)劃使該區(qū)域的管網(wǎng)普及率、水質(zhì)指標(biāo)、管網(wǎng)漏失率控制等指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，保證該地區(qū)成為給水工程優(yōu)質(zhì)、設(shè)施完善的城市功能區(qū)。

2 給水系統(tǒng)現(xiàn)狀

沈陽自貿(mào)區(qū)占地面積約30平方公里，地跨渾南和蘇家屯兩個行政區(qū)。沈陽自貿(mào)區(qū)現(xiàn)狀的給水管網(wǎng)正處于初步建設(shè)階段。

3 給水設(shè)施規(guī)劃

3.1 水源規(guī)劃

沈陽自貿(mào)區(qū)東有現(xiàn)狀大伙房輸水工程西部凈水廠，可作為自貿(mào)區(qū)供水水源。為節(jié)約用地，結(jié)合西部凈水廠用地及地勢情況，在西部凈水廠增設(shè)清水池及泵站，建設(shè)配水廠；在沈陽自貿(mào)區(qū)西部規(guī)劃建設(shè)配水廠1座。兩座配水廠供水能力均為10萬m3/d，占地面積控制2.0公頃，將西部凈水廠處理后清水輸送至配水管網(wǎng)，供自貿(mào)區(qū)生產(chǎn)及生活使用。出水水質(zhì)必須滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等國家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 水源規(guī)劃圖

3.2 用水負(fù)荷預(yù)測

按照《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》，確定不同用地性質(zhì)地塊單位用地用水量指標(biāo)。利用ArcGIS的數(shù)據(jù)分析功能，計算各地塊面積用水量，并將此用水量用于管網(wǎng)平差節(jié)點(diǎn)流量的參照指標(biāo)。

地塊用水量分布見下圖。

圖2 地塊用水量分布圖

該圖通過柱狀高低，直觀表現(xiàn)地塊用水量多少情況。由圖可見，自貿(mào)區(qū)東部、中部及西部均存在用水量大且集中區(qū)域，管網(wǎng)規(guī)劃分配管徑時應(yīng)考慮流量情況設(shè)計管徑，滿足地塊用水量需求。

3.3 供水管網(wǎng)規(guī)劃

配水管網(wǎng)管材選擇上，結(jié)合東北地區(qū)其他城市的管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗以及管材的特點(diǎn)、價格等因素，確定配水管網(wǎng)管徑DN300（含DN300）以上采用球墨鑄鐵管，DN300以下采用給水PE管。道路紅線寬度超過40米的城市主干道路，采取道路雙側(cè)布管的形式，避免遠(yuǎn)期管線接入時對道路的破壞。

沈陽自貿(mào)區(qū)東南部地勢較高，與西部高差達(dá)40米。利用ArcGIS進(jìn)行地勢高程模擬，直觀反應(yīng)出該地區(qū)的地勢高差情況。

圖3 地勢分析圖

按《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50282-2016，對整個管網(wǎng)按照用戶接管點(diǎn)處服務(wù)水頭28m的要求進(jìn)行計算時，服務(wù)水頭最高處達(dá)63m。分析原因是由于地形高差變化較大，將28m服務(wù)水頭作為最不利點(diǎn)進(jìn)行計算使整個給水管網(wǎng)水頭升高。經(jīng)ArcGIS對高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，地勢較高處面積占總面積比例為10%左右，為滿足高低水壓要求而使整個管網(wǎng)高水壓運(yùn)行造成能量極大浪費(fèi)，增加爆管風(fēng)險，故應(yīng)降低最小服務(wù)水頭。

最小服務(wù)水頭分別選取12m、14m、16m、18m、20m、22m及24m進(jìn)行對比分析，繪制管網(wǎng)等壓線，在ArcGIS中分析在以上所選水頭時整個區(qū)域服務(wù)水頭低于28m的區(qū)域的面積，分析統(tǒng)計結(jié)果見圖4。通過圖中曲線可見，12m～24m，隨著最小服務(wù)水頭升高，服務(wù)水頭低于28m的區(qū)域的面積快速減少，但在最小服務(wù)水頭大于16m后，面積減少出現(xiàn)拐點(diǎn)，隨著服務(wù)水頭增加，面積減少趨緩，故擬選16m作為最小服務(wù)水頭。此時，其整個管網(wǎng)壓力最高處為49m，較為可行。

圖4 不同最小服務(wù)水頭對應(yīng)面積比例

選擇16m作為最小服務(wù)水頭時，管網(wǎng)等壓線間隔均勻，未出現(xiàn)急劇變化區(qū)域，管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。因此，依據(jù)以上分析進(jìn)行管網(wǎng)平差是合理的[1]。

依據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014確定規(guī)劃區(qū)同一時間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為2次，一次消防用水量為60L/s，火災(zāi)時消火栓供水壓力從地面算起不應(yīng)小于0.10MPa。

給水管網(wǎng)采用生產(chǎn)、生活、消防合一的低壓供水制，最不利點(diǎn)水壓定為0.16Mpa。為提高供水可靠性，近期給水管網(wǎng)采用枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀相結(jié)合方式建設(shè)，遠(yuǎn)期形成環(huán)狀管網(wǎng)。

經(jīng)管網(wǎng)平差計算，最終管網(wǎng)規(guī)劃見圖5。

圖5 給水管網(wǎng)規(guī)劃圖

給水管網(wǎng)由環(huán)狀網(wǎng)和枝狀網(wǎng)組成，提高整個規(guī)劃區(qū)的供水可靠性。配水管網(wǎng)按相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置閥門、排氣閥，泄水閥、支墩等。負(fù)有消防給水任務(wù)的管道最小直徑應(yīng)大于100mm，室外消火栓設(shè)置間距不應(yīng)大于120米。

規(guī)劃區(qū)內(nèi)配水管網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)根據(jù)給水管網(wǎng)平差結(jié)果，隨著規(guī)劃區(qū)的發(fā)展逐步實施，將供水管線與其它市政設(shè)施管線的敷設(shè)與道路施工同步實施。

4 結(jié)語

沈陽自貿(mào)區(qū)給水工程規(guī)劃通過ArcGIS的數(shù)據(jù)分析功能，逐一計算各地塊用水量，進(jìn)行管網(wǎng)平差及流量分配時可以作為修正參考因素，保證管網(wǎng)能夠滿足地塊用水需求。在確定給水管網(wǎng)最不利點(diǎn)服務(wù)壓力時，詳細(xì)分析了該地區(qū)的地勢情況，選擇多個最不利點(diǎn)服務(wù)壓力值進(jìn)行比較，從中選出最適合該地區(qū)的壓力值，更貼近實際建設(shè)情況，使得給水工程規(guī)劃更具有指導(dǎo)意義。

沈陽自貿(mào)區(qū)的建設(shè)將使沈陽老工業(yè)基地振興的步伐加快。市政基礎(chǔ)設(shè)施必須建設(shè)完備才能保證自貿(mào)區(qū)的發(fā)展，給水規(guī)劃等市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃必須在科學(xué)合理的前提下進(jìn)行，才能夠有效指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為城市運(yùn)行提供保障。