工程系统笔记

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1、工程系统笔记整理第一二章工程系统概述1城市工程系统规划范畴1）城市供电工程系统规划； 2）燃气；3）供热；4）通信；5）给水；6）排水；7）防灾；8）城市环境卫生设施系统规划；9）城市工程管线综合规划。2城市工程系统规划的任务总体任务是根据城市经济社会发展目标，结合本城实际情况，合理确定规划期内各项工程系统的设施规模，容量， 科学布局各项设施； 制定相应的建设策略和措施。 各项城市工程系 统规划在城市经济社会发展总目标的前提下，根据本系统的实况和特性，明确各自的规划任务。3城市基础设施体系概念：一种保证城市生存， 持续发展的支撑体系， 是建设城市物质文明和精神文明最重要的物质 基础，由交通，供

2、电，燃气，供热，通信，给水，排水，防灾，环境卫生设施等方面构成。4城市工程系统的相互关系：1）交通工程是其他各项的基础和纽带。2）各项间存在相互吸引，相互排斥的关系。有些设施可集中布置，有些设施是不可分割 的整体，比如给排水。但为了保证各类工程设施的安全和整个城市的安全，一些设施之间又要有足够的安全防护空间。5城市工程系统规划各层面的关系1）三个层面的相互关系城市工程系统总体规划，分区规划，详细规划间逐层深化，逐层完善，上层面指导下 层面。总体规划是分区规划，详细规划的依据，起指导作用，后两者是对前者的深化，完善 和具体落实，三者纵向联通。2）三个层面与城市规划各层面的关系同一层面，城市工程系

3、统总体规划也是城市总体规划的专业工程规划，分区规划，详 细规划同理。6城市工程系统规划的意义与作用现实指导和未来导向意义。即可超前和科学的知道各层面的开发建设，又可以详细具体的指导各项工程设施设计。通过工程系统规划的综合协调，有效的指导城市基础设施的整体建设，提高基础设施建设的经济性，可靠性，科学性。7城市工程系统规划的工作程序1）拟定城市工程系统规划建设目标2）编制城市工程系统总体规划3）编制城市工程系统分区规划4）编制城市工程系统详细规划33/32第三章城市供电系统规划第一节 城市电力负荷预测与计算1城市用电分类：产业分类（4）行业分类（8）水电部规定：农业，工业，交通运输，市政生活。2单

4、位：用电量kwh;用电负荷kw, Mw ;电压kv, v;发电厂规模万 kw 变电所容量kvA , MVA。3负荷预测：A电量入手：电量一一市内各分区的负荷预测一一电源装机容量（ KVA）B负荷密度入手：负荷密度负荷 电源装机容量4电量预测：近期：用电水平法（指标法，常用人均） ，年平均增长率法（公式：）产量单耗法，产值单耗法，部门分项分析叠加法，大用户调查法。 回归分析法。远期：时间序列建模法，经济指标相关分析法，国际比较法， 电力弹性分析法。（误差一次性）5市政生活用电：市政设施，道路照明，非工业动力，生活，公共设施，其他。6电力弹性系数：GDP或GNP的增长速度与用电量增长速度保持一定合

5、理的比例。各国E 1,说明工业国电力发展速度高于GD咬展速度。7城网最大负荷预测：=年供电量的预测值/年综合最大负荷利用小时数（4500 6500h）年综合最大负荷利用小时数=平均日负荷率X月不平衡负荷率X季不平衡负荷率x8760第一产业 2000 2800h,二 4000-5500,三 35004000,城乡居民生活用电 250035008负荷密度法：用于市区内大量分散的电负荷预测，少数集中用电的大用户做为点负荷计算。A单位用地负荷密度 kw/km2，总规，分区规划（综合分类）B单位建筑面积负荷密度 w/m2，详规（按建筑类型分类）9城市电力负荷预测与计算：总体规划一一综合用电指标法详细规划

6、一一负荷密度法规划人均生活用电指标：城市生活用电水平分类人均生活用电量（kwh/人年）人均综合用电量（kwh/人年）较高生活用电水平2500-15018000-6001中上1500-8016000-4001中等800-4014000-2501较低400-2502500- 1000第二节 城市供电电源规划1电源分类：城市发电厂；变电所2发电厂分类：火力，水力，风力，太阳能，地热，原子能3火力发电厂分类： A （蒸汽参数）低温低压，中温中压，高温高压，超高压，亚临界压力B （燃料）燃煤，燃油，燃气（天然气，沼气，煤气）4热电厂：装有供热机组的电厂，提供生产用气和采暖用热水。5水力发电厂：利用水的位

7、能发电，3种分类方式A （使用水头）高水头 80m以上，中水头30 80m,低水头30m以下B （集中水头）堤坝式（河床式和坝后式） ，引水式，混合式C （径流调节）蓄水式（可进行径流调节），径流式（无调节径流）6风力发电厂，地热发电厂，太阳能发电厂只做为辅助。7变电所：1）分类：A （功能分类）变压，变流B （构造形式）屋外式，层内式，地下式，移动式C （职能）区域变电所，城市变电所2）作用：A变换电压；B集中电力，分配电力； C控制电流流向和调整电压3）等级：110kv, 35kv, 10kv为城市变电所220kv , 330kv , 500kv为区域变电所8选址：火电厂：1）靠近负荷中心

8、一一使热负荷和电负荷距离经济合理，缩短热管道距离。2）接近燃料产地一一靠近煤源，减少燃料运输费。3）电厂铁路专用线选线要尽量减少对国家干线通过能力的影响。4）用水量大，靠近水源5）废物处理，有足够的贮灰场。6）考虑出线条件7）满足防护要求8）满足地质要求9）属三类工业用地10）主导风向下风向水电厂：1）选在便于拦河筑坝的河流狭窄处，或水库水流下游处。2）地质条件好。3）较好的交通运输条件。核电厂：1）靠近负荷中心2）人口密度较低地区3）用水量大，靠近水源4）用地面积要求5）地势平坦，地质条件良好6）便捷交通条件7）考虑防洪，防御，环保要求变电所：1）接近负荷中心或网络中心2）有足够进出线走廊宽

9、度3）工程地质条件良好4）防洪抗震要求5）交通运输方便6）不设在空气污秽地区7）有生产，生活用水的可靠水源8）不占或少占农田9）考虑对邻近设施的影响10）符合城市总规要求第三节城市供电网络规划1电力网络等级：A 一次送电电压 500kv, 330kv, 220kvB 二次送电电压 110kv, 66kv, 35kvC高压配电电压 10kvD低压配电电压 380v, 220v城市变压层次不超过 4个，小城市小于3个，老城在简化时可分区进行。2容载比：变电站容量与负荷之比（一般容量大于负荷）220kv 1.8-2.0; 110kv 2.2-2.5; 10kv 2.3-3.3从城市用电量转换成各级变

10、配电站数目过程用电量一一用电负荷一一（容载比）容量（变压器）一一（单个容量）变电所数量开闭所是较小型的配电所，两者功能相同A进线单回或两回；B出线七八回；C单回电压不变3城市变配电设施：变电所电压等级（kv）合理供电半径（km）355- 1011015-3022050-100W不等于VA,虽然单位相同，但 w表示负荷，VA表示容量变电所全变压器台数不超过4台，不少于2台，通常2 3台高压进线不超过 4回，低压出线小于 12 14回。开闭所：无变压器，只起分线和控制作用，不带负荷和容量，与 10kv变电所合建。变电所平面布置：一列式，二列式，“L”式，其他形式4城网结线方式：1）放射式：可靠性低

11、，适于较小负荷。2）多回线式：可靠性高，适于较大负荷。双回平行式，多回平行式3）环式：可靠性高，适于一个地区的几个负荷中心。4）格网式：可靠性最高，造价高，适用于负荷密度很大且均匀分布的低压配电网。5）连络线：不接负荷，只作平衡或备用。5城市送电网规划：1） 一次送电网：是系统电力网的组成部分，又是城网的电源，应有足够的吞吐量。城网电源点尽量接近负荷中心，一般设在市区边缘。大城市或特大城市在符合要求的情况下可以采用高压深入供用方式。高压深入市区变电所的一次电压，一般采用220kv或110kv,二次电压直接降为 10kv。结线方式：一般采用环式（单环，双环或联络线等）2）二次送电网：应能接受电源

12、点的全部容量，并能满足供应二次变电所的全部负荷。结线方式：环式。电网升压改造是扩大供电能力的有效措施之一。6城市配电网规划：结线方式：高压配电网一一放射式，大城市或特大城市应采用多回线式或环式。低压配电网一一放射式，负荷密集地区宜环式，市中心个别地区可格网式。高压配电网架与二次送电网配合，互通容量。加强网络结构，提高供电可靠性包括路灯照明的改进和发展部分。第四节城市电力线路规划1高压线规划原则：1）线路长度短捷2）保证安全距离，留出高压走廊地带3）减少与其他工程线路的交叉4）不穿过城市中心区和人口密集区5）选择不拆迁或少拆迁的路线6）避免通过林木密集区7）地质条件良好，防洪要求8）远离空气污染

13、源及空气污秽地区，避免接近有爆炸危险的建筑或仓库区。9）合理的杆距以及减少转弯。2电缆敷设方式：直埋式，沟槽式，排管式，隧道式，架构式，水下敷设。电力电缆线安全保护：地下电缆的两侧各0.75m；海底电缆的两侧各 2里；江河电缆的两侧各 100m电力线走廊：电力导线边线向外延伸所形成的两平行线内的区域。（架空电力线安全保护）高压线路部分成为高压走廊。线路电压等级L ( KV)走廊宽度值（m）50060-7533035-4522035-40110, 6615-303512-203电缆选型：一个城网35kv及以下的主干电缆应力求统一。4接户线安全距离：高压接户线的电压等级为1kv以上，低压为1kv以

14、下。接户线受电端的对地面距离一一高压4m,低压2.5m。第四章 城市燃气工程系统规划第一节城市燃气负荷预测与计算1燃气分类：A来源：天然气，（人工煤气，生物气，液化石油气）B热值：高热值燃气30 （天然气，部分油制气，液化石油气），中热值20 （干 储煤气），低热值12-13 （气化煤气）2热值：1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量，MJ/Nm33燃气质量标准：A人工煤气：1）低热值大于 14.65 MJ/Nm32）杂质满足允许含量的指标3）含氧量小于1% （体积比）4）限制CO含量，我国小于10%B燃气加臭：1）有毒燃气在达到有害浓度前，应能察觉。2）无毒燃气在相当于爆炸下限20%的浓度时，应能

15、察觉。4燃气气种选择： 优先使用天然气，合理利用液化石油气，发展完善煤制气，大力回收工矿余气。补充：天然气被确立为许多国家主要气种，其他仍然使用人工煤气的原因：1）人工煤气更为经济；2）对油气资源枯竭的忧虑。5燃气互换与混配：互换：燃气发展方向改变或是满足高峰负荷，进行互换。一般情况下，互换只能在热值相近的不同燃气之间进行，主要考虑到燃具的使用。混配：燃气需求量增大，调节燃气热值和调峰需要，城市可能采用多种气源，进行混配。同样要考虑燃具的使用，混配的燃气各项指标应与原有气种相近。6燃气比较煤的优势：A更易点燃和熄灭；B燃气灶具热效率更高；C燃气使用调节方便；D厨房环境改善；E有利于环保。7燃气

16、负荷预测：负荷分类：民用燃气负荷（居民生活用气负荷，公建用气负荷）；工业燃气负荷。还应考虑未预见用气量：管网损失，未预见的增长量。单位：热量一一J,KJ,MJ,cal,Kcal（用气定额）体积和重量m3,万m3,kg,t热值一一MJ/Nm3,MJ/kg （燃气指标）压力Pa, KPa, MPa（1J = 0.24Cal;1Cal=4.19J）城镇居民生活用气 华东，中南地区无集中采暖的用户20932305MJ/人年预测结果：年用气量和日用气量用以确定设施规模（万 m3/d,万m3/a,t/d,t/a ）小时用气量用于进行管网计算日用气量和小时用气量是确定燃气气源，输配设施和管网管径的主要依据。

17、预测取值注意点：A要区分有无集中采暖设备（无集中燃气用量较少，火炉采暖同时做饭等）B不使用于瓶装液化石油气居民用户（较管道供气指标低）C不必考虑人均用气量随年份而增长的数量（很慢）D未包括燃气热水器的用气定额，若考虑用气定额需加倍（5320MJ/人年）燃气的需用工况：（指用气的变化规律，月，日，时的不均匀）A月不均匀系数（气候原因）Km=该月平均日用气量/全年平均日用气量=月高峰系数（1.1-1.3 ）B日不均匀系数（周末和节假日增加,但工业企业减少，所以较均衡）Kd =该月中某日用气量/该月平均日用气量=日高峰系数（1.05-1.2 ）C小时不均匀系数（早午晚三个用气高峰,午晚较明显）Kh

18、=该日某小时用气量/该日平均小时用气量=小时高峰系数（2.2-3.2 ）燃气用量预测：【计算】（书上P86例题）1分项相加法：详规2比例估算法：（指标概算+用气比例）总规燃气的供应规模由燃气的计算月平均日用气量决定Q=Qs/P （Q总用气量，Qs居民生活与公建用气量，P为Qs占Q的比例）Q 一计算月平均日用气量（m3或kg）; Ql居民生活年用气量（m3或kg）P 一居民生活用气量占总用气量比例（）; Km-月高峰系数（1.1-1.3 ）式二：城市人口，低热值，气化率及使用燃气热水器用户比例，计算居民生活用气总量。用气定额：5320MJ/人年（有热水器）；2700MJ/人年（无热水器）Qa =

19、 q - n/H（Qa居民年用气量m3; q人均用气定额MJ/人年；n人数；H燃气低热值MJ/Nm3第二节城市燃气气源设施规划1气源概念：指向城市燃气输配系统提供燃气的设施。2气源设施：煤气制气厂，天然气门站，液化石油气供应基地，煤气发生站， 液化石油气气化站。人工煤气气源设施炼焦制气厂；直立炉煤气厂（城市主气源，产量大，热值适中，调节能力差）水煤气型两段炉煤气厂；油制气厂（城市机动气源，调峰气源，中小城市可作主气源）液化石油气气源设施作为中小城市的主气源和大城市的片区气源，也可作为调峰的机动气压。总供应设施一一液化石油气供应基地（液化石油气储配站）分供应设施一一液化石油气气化站，混气站，用于

20、液化石油气的管道供应（小型气源）由于瓶装不方便，因此进行气化进行管道直接供应给用户。分供应设施一一液化石油气瓶装供应站，用于液化石油气的瓶装供应。天然气气源设施（通过长输管线实现）天然气门站一一位于城市边缘或外围，接受长输管线的供气， 净化，调压，计量后供应城市管网。天然气储存基地一一位于城市边缘或外围，储存，净化，调压运入或输入天然气，供 应城市管网。3气源规模确定：【计算】煤气制气厂（用地，投资，防护要求的依据）1）炼焦制气厂和直立炉煤气厂由于调节能力差，用一般月平均日的燃气负荷计算。Q = Qa/365 Q为制气厂生产能力 m3/d; Qa为城市年用气量 m32）除干储煤气（不宜调节），

21、油制气厂和水煤气厂机动性好，用计算月平均日用气负荷。Q=Qa- Km/365 Km 为月高峰系数液化石油气气源（主要规模指液化石油气储存容量）V总储存容积 m3; n 储存天数 d （3060）; Km 月高峰系数最高工作温度下化石油气密度kg/m3最高工作温度下贮罐允许充装率，一般取90 %Qa/365液化气年平均日用量 kg/d4气源种类选择原则：1 ）根据能源政策和燃气发展方向2）根据自然条件和水电热供给情况3 ）合理利用现有气源4）确定气源的数量和主次之分5 ）考虑互换性，确定合理的混配气。6 ）气源厂间和与其他工业企业的写作。5选址：煤气制气厂：1）符合总规要求，不影响近远期建设，设

22、在城市边缘或外围。2 ）良好的交通条件。3 ）足够的防护空间。4 ）良好的工程地质条件和较低的地下水位。5 ）满足生产生活必需的水源电源。6 ）靠近生产关系密切的工厂。7 ）符合环保要求8 ）满足防洪抗震要求，设在不受洪水威胁的地方液化石油气供应基地：1）城市边缘或外围。2）足够的防护空间。3）地势平坦开阔。4）最小风频的上风向。5）良好的市政和交通条件。6）相邻建筑的防火距离，灌区一侧应尽量留有扩建的余地。7）远离交通枢纽等重要设施。8）满足防洪抗震要求，设在不受洪水威胁的地方天然气气源设施：1）城市边缘或外围。2）要求临近长输管线。3）足够的防护空间。4）便利的交通条件。液化石油气气化站和

23、混气站：1）靠近负荷中心。2）足够的防护空间。3）地势平坦。第三节城市燃气输配系统规划1燃气输配系统： 从气源到用户间一系列输送，分配，储存设施和管网的总称。2输配设施：储配站，调压站，液化石油气瓶装供应站等。储配站：功能一一 A储存及调峰；B混气；C加压。规模一一按工业与民用气比例确定储气系数。储气系数一一储气量占计算月平均日供气量的比例。布局一一对置储配站，设在城市与气源厂相对的一侧。防护要求，交通市政条件。调压站：功能一一调压，稳压，将上一级输气压力降至下一级。规模一一十几平方米分类一一A性质：区域调压站，用户调压站（与中低压连）；专业调压站（较大工业和公建。B调节压力范围：高中压，高低

24、压，中低压。C建筑形式：地上，地压，箱式。局一一供气服务半径 500m左右；负荷中心，防护距离。液化石油气供应站：功能一一供应瓶装气。规模一一数百平方米。局一一负荷中心， 服务50007000户（不超过10000）,半径小于0.51km。 3输配管网形制：管网布局方式：干管为环状，保证双向供气，系统可靠性高。通往用户的配气管为枝状可靠性低。输配管道压力分级：高压A分一0.8 pw 1.6MPa高压 B0.4 vpW0.8MPa中压 A0.2 vpW0.4MPa中压 B0.005 p 100ha 时，1.5-2.0 L/S hav100ha 时，3.5-4.5 L/S - ha100haS 10

25、h 时，2.0-3.5 L/S ha3 ）变化系数：一一用于进行污水厂和泵站的设计规模和管径A日变化系数Kd=最高日污水量/平均日污水量B 时变化系数Kh=最高日最高时污水量/最高日平均时污水量C 总变化系数 Kz= Kd Kh2污水管网布局原则1 ）充分利用地形2 ）尽量采用重力流形式3 ）污水干管通常设在污水量较大或地下管线较少一侧的人行道4 ）尽量节约大管道长度5 ）近远期结合6 ）污水管埋设深度较其他管线大，连接处都有检查井，对其他管线影响较大，所以管线综合时，首先考虑污水管道的平面竖向位置。第三节城市雨水工程系统规划1地面径流：雨水沿地面流入雨水管渠和水体的部分。2雨水工程系统的意义

26、：大地的保水，滞洪能力大大下降， 雨水径流量增大很快，建立雨水贮留系统一方面可以避免水淹之害，另一方面可以利用雨水作为城市水源，缓解用水紧张。3雨水管渠系统组成：雨水口，雨水管渠，检查井，出水口4雨水管渠水力计算：1 ）暴雨强度公式：【计算】P241降雨量指降雨的绝对量，由深度 h表示，单位mmA降雨强度指某一连续降雨时段内的平均降雨量，i =h/t , （mm/min） t为降雨历时B降雨强度也可以用单位时间单位面积上的降雨体积q0表示q0 =166.7iC暴雨公式：q= 167A1 （1 + clgP） /（t+b）n （n 次方）q暴雨强度（L/s 10000m2）P重现期（年）t降雨历

27、时（min）A1 , c, b, n地方参数2 ）重现期：某一强度的暴雨出现的次数间隔时间，与暴雨强度的频率N（%）呈倒数。一般P取0.5 3年，重要地区 2 5年P 取 1 年时，q= 167A1/ （t + b） n3 ）集水时间：汇水面积最远点雨水流到设计断面时的时间，作为设计降雨历时。t= t1 + mt2t1为从汇水面积最远点流到第一个雨水口的时间t2为从雨水口流到设计断面的管内雨水流行时间m为折减系数（管道用2,明渠用1.2）t2= E L/60v（min）L上游各管段的长度 mv上游各管道的设计流速m/s4 ）径流系数：流入雨水管的径流与降雨量的比值不同种类组成的地面平均径流系数

28、用各类的面积与各自的径流系数之积的 总和除以总面积。5管径与坡度:雨水支干管最小管径 300mm相应最小设计坡度为0.002雨水口连接管最小管径 200mm相应最小设计坡度为0.01第四节城市合流制排水系统规划1合流制适用条件1 ）雨水稀少2 ）有一处或多处水源充沛的水体3 ）街坊和街道，地下管线多，施工复杂4）地面有一定坡度倾向水体5 ）水体卫生要求高的地区，雨水也需处理2截流倍数：开始溢流时所载留的雨水量和旱流污水量之比。3城市旧合流制改造：1 ）改合流制为分流制2 ）改直排式合流制为截流式合流制4截流式合流制补救措施：（因混合污水的溢流造成一定的环境污染）1 ）建混合污水贮水池，把溢流污水调蓄起来2）出水口设简单的处理设施3 ）适当提高截流倍数，增加污水厂处理能力4 ）分散雨水量，通过自然或人工条件将其贮留 第五节城市污水处理规划1污水处理率：污水厂能够处理的污水量占所有污水量的比例。一般90 100%。BOD:生物化学需氧量，反应污水脏的程度。2污水处理方法：1 ）物理法：沉淀，筛滤，气浮（一级处理）2 ）生物法：投放微生物分解有害物（二级处理）3 ）化学法：利