ArcGIS在給水工程規劃中的應用
——以沈陽市自貿區給水工程規劃為例

安延濤，侯 頔

（沈陽市規劃設計研究院 遼寧 沈陽 110000）

1 引言

沈陽自貿區的揭牌成立，將為東北振興注入強勁動力，將與“一帶一路”沿線國家的國際產能和裝備制造合作，在更大范圍、更廣領域參與國際競爭；將打造具有國際競爭力的先進裝備制造業基地、面向東北亞開放合作的戰略高地、國際海鐵聯運大通道的重要樞紐；將與“一帶一路”沿線國家的國際產能和裝備制造合作，加快構建雙向投資促進合作新機制。

沈陽自貿區的建設發展必須以各項市政設施的配套建設為保證，其中給水工程肩負著為這一地區提供優質、足量用水的任務。給水工程建設的完善與否，對這一地區的發展有著極大的影響。沈陽自貿區給水專項規劃本著水質達標、全面普及、保證安全、節約資源、循環利用等原則進行，規劃包括給水管網、給水設施、水質水量分析、水源保護、水資源重復利用等方面。

通過合理的規劃使該區域的管網普及率、水質指標、管網漏失率控制等指標達到國內先進水平，保證該地區成為給水工程優質、設施完善的城市功能區。

2 給水系統現狀

沈陽自貿區占地面積約30平方公里，地跨渾南和蘇家屯兩個行政區。沈陽自貿區現狀的給水管網正處于初步建設階段。

3 給水設施規劃

3.1 水源規劃

沈陽自貿區東有現狀大伙房輸水工程西部凈水廠，可作為自貿區供水水源。為節約用地，結合西部凈水廠用地及地勢情況，在西部凈水廠增設清水池及泵站，建設配水廠；在沈陽自貿區西部規劃建設配水廠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，供自貿區生產及生活使用。出水水質必須滿足《生活飲用水衛生標準》等國家相關規范、標準。

圖1 水源規劃圖

3.2 用水負荷預測

按照《城市給水工程規劃規范》，確定不同用地性質地塊單位用地用水量指標。利用ArcGIS的數據分析功能，計算各地塊面積用水量，并將此用水量用于管網平差節點流量的參照指標。

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，直觀表現地塊用水量多少情況。由圖可見，自貿區東部、中部及西部均存在用水量大且集中區域，管網規劃分配管徑時應考慮流量情況設計管徑，滿足地塊用水量需求。

3.3 供水管網規劃

配水管網管材選擇上，結合東北地區其他城市的管網建設和運行經驗以及管材的特點、價格等因素，確定配水管網管徑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，采取道路雙側布管的形式，避免遠期管線接入時對道路的破壞。

沈陽自貿區東南部地勢較高，與西部高差達40米。利用ArcGIS進行地勢高程模擬，直觀反應出該地區的地勢高差情況。

圖3 地勢分析圖

按《城市給水工程規劃規范》GB50282-2016，對整個管網按照用戶接管點處服務水頭28m的要求進行計算時，服務水頭最高處達63m。分析原因是由于地形高差變化較大，將28m服務水頭作為最不利點進行計算使整個給水管網水頭升高。經ArcGIS對高程數據進行分析，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高水壓運行造成能量極大浪費，增加爆管風險，故應降低最小服務水頭。

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

圖4 不同最小服務水頭對應面積比例

選擇16m作為最小服務水頭時，管網等壓線間隔均勻，未出現急劇變化區域，管網壓力穩定。因此，依據以上分析進行管網平差是合理的[1]。

依據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014確定規劃區同一時間內火災次數為2次，一次消防用水量為60L/s，火災時消火栓供水壓力從地面算起不應小于0.10MPa。

給水管網采用生產、生活、消防合一的低壓供水制，最不利點水壓定為0.16Mpa。為提高供水可靠性，近期給水管網采用枝狀管網與環狀相結合方式建設，遠期形成環狀管網。

經管網平差計算，最終管網規劃見圖5。

圖5 給水管網規劃圖

給水管網由環狀網和枝狀網組成，提高整個規劃區的供水可靠性。配水管網按相關規范要求設置閥門、排氣閥，泄水閥、支墩等。負有消防給水任務的管道最小直徑應大于100mm，室外消火栓設置間距不應大于120米。

規劃區內配水管網的建設應根據給水管網平差結果，隨著規劃區的發展逐步實施，將供水管線與其它市政設施管線的敷設與道路施工同步實施。

4 結語

沈陽自貿區給水工程規劃通過ArcGIS的數據分析功能，逐一計算各地塊用水量，進行管網平差及流量分配時可以作為修正參考因素，保證管網能夠滿足地塊用水需求。在確定給水管網最不利點服務壓力時，詳細分析了該地區的地勢情況，選擇多個最不利點服務壓力值進行比較，從中選出最適合該地區的壓力值，更貼近實際建設情況，使得給水工程規劃更具有指導意義。

沈陽自貿區的建設將使沈陽老工業基地振興的步伐加快。市政基礎設施必須建設完備才能保證自貿區的發展，給水規劃等市政基礎設施規劃必須在科學合理的前提下進行，才能夠有效指導基礎設施建設，為城市運行提供保障。