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给水工程也称供水工程，从组成和所处位置上讲可分为室外给水工程和建筑给水工程，前者主要包括水源、水质处理和城市供水管道等，故亦称城市给水工程，后者主要是建筑内的给水系统，包括室内给水管道、供水设备及构筑物等，俗称为上水系统。
城市给水工程的任务可以概括为三个方面：一是根据不同的水源设计建造取水设施，并保障源源不断地取得满足一定质量的原水；二是根据原水水量和水质设计建造给水处理系统，并按照用户对水质的要求进行净化处理；三是按照城镇用水布局通过管道将净化后的水输送到用水区，并向用户配水，供应各类建筑所需的生活、生产和消防等用水。
不同规模的城镇和不同水源种类，实现给水工程任务的侧重点有所不同，但给水工程的基本组成一般由取水工程、净水工程和输配水工程等构成。
取水工程主要设施包括取水构筑物和一级泵站，其作用是从选定的水源（包括地表水和地下水）抽取原水，加压后送入水处理构筑物。目前，随着城镇化进程的加快以及水资源紧张情势的出现，城市饮用水取水工程内容除了取水构筑物和一级泵站外，还包括水源选择、水源规划及保护等，所以取水工程涉及城市规划、水利水资源、环境保护和土木工程等多领域多学科技术。
给水处理设施包括水处理构筑物和清水池。水处理构筑物的作用是根据原水水质和用户对水质的要求，将原水适当加以处理，以满足用户对水质的要求。
输配水工程包括二级泵站、输水管道、配水管网、储存和调节水池（或水塔）等。二级泵站的作用是将清水池贮存水按照城镇供水所需水量，并提升到要求的高度，以便进行输送和配水。输水管道包括将原水送至水厂的原水输水管和将净化后的水送到配水管网的清水输水管。许多山区城镇供水系统的原水取水来自城镇上游水源，为减小工程费和运营费用，原水输水常采用重力输水管渠。配水管网是指将清水输水管送来的水送到各个用水区的全部管道。水塔和高地水池等调节构筑物设在输配水管网中，用以储存和调节二级泵站输水量与用户用水量之间的差值。
随着科学技术不断进步，以及现代控制理论及计算机技术等迅速发展，有力促进了大型复杂系统的控制和管理水平，也使城市给水系统利用计算机系统进行科学调度管理成为可能。所以采用水池、水塔等调节设施不再是城镇给水系统的主要调控手段，近年来，我国许多大型城市都构建了满足水质、水量、水压等多种要求的自来水优化调度系统，既提高了供水系统的安全性和供水公共产品的质量，同时也节约了能耗，获得了满意的经济效益和社会效益。
水资源是十分重要的自然资源，是城市可持续发展的制约因素；在水的自然循环和社会循环中，水质水量因受多种因素的影响常常发生变化。为了促进城市发展，提高人民生活水平，保障人民生命财产安全，需要建设合理的城市供水系统。给水工程规划的基本任务，是按照城市总体规划目标，通过分析本地区水资源条件、用水要求以及给排水专业科技发展水平，根据城市规划原理和给水工程原理，编制出经济合理、安全可靠的城市供水方案。这个方案应能反映经济合理地开发、利用、保护水资源，达到最低的基建投资和最少的运营管理费用，满足各用户用水要求，避免重复建设。具体说来，一般包括以下几方面的内容：
（1）搜集并分析本地区地理、地质、气象、水文和水资源等条件。
（2）根据城市总体规划要求，估算城市总用水量和给水系统中各单项工程设计流量。
（3）根据城市的特点确定给水系统的组成。
（4）合理地选择水源，并确定城市取水位置和取水方式。
（5）制定城市水源保护及开发对策。
（6）选择水厂位置，并考虑水质处理工艺。
（7）布置城市输水管道及给水管网，估算管径及泵站提升能力。
（8）比较给水系统方案，论证各方案的优缺点和估算工程造价与年经营费，选定规划方案。
根据城市总体规划，考虑到城市发展、人口变化、工业布局、交通运输、供电等因素，城市给水工程设施规划应遵循以下原则：
（1）编制城市供水水源开发利用规划，应优先保证城市生活用水，统筹兼顾，综合利用，讲究效益，发挥水资源的多种功能。
（2）开发水资源必须进行综合科学考察和调查研究。
（3）给水工程的建设必须建立在水源可靠的基础上，尽量利用就近水源。根据当地具体情况，因地制宜地确定净水工艺和水厂平面布置，尽量不占或少占农田、少拆民房。
（4）城市供水工程规划应依靠科学进步，推广先进的处理工艺，提高供水水质，提高供水的安全可靠性，尽量降低能耗，降低药耗，减少水量漏失。
（5）采取有效措施保护水资源，严格控制污染，保护水资源的植被，防止水土流失，改善生态环境。
（1）应根据城市总体规划所确定的城市性质、人口规模、居民生活水平、经济发展目标等，确定城市供水规模。
（2）根据国土规划、区域规划、江河流域规划、土地利用总体规划及城市用水要求、功能分区，确定水源数目及取水规模。
（3）根据总体规划中有关水利、航运、防洪排涝、污水排放等规划以及河流河床演变情况，选择取水位置及取水构筑物形式。
（4）根据城市道路规划确定输水管走向，同时协调供电、通信、排水管线之间关系。
（1）根据用户对水量、水压要求和城市功能分区，建筑分区以及城市地形条件等，通过技术经济比较，选择水厂位置，确定集中、分区供水方式，确定增压泵站、高位水池（水塔）位置。
（2）根据水源水质和用户类型，确定自来水厂的预处理、常规处理及深度处理方案。
（3）给水工程的自动化程度，应从科学管理水平和增加经济效益出发，根据需要和可能，妥善确定。
（1）根据城市总体规划方案，城市给水工程规划一般按照近期5～10年、远期20年编制，按近期规划实施，或按总体规划分期实施。
（2）城市给水工程规划应保证城市供水能力与生产建设的发展和人民生活的需要相适应，并且要合理超前建设。避免出现因水量年年增加，自来水厂年年扩建的情况。
（3）城市给水工程近期规划时，应首先考虑设备挖潜改造、技术革新、更换设备、扩大供水能力、提高水质，然后再考虑新建工程。
（4）对于一时难以确定规划规模和年限的城镇及工业企业，城市给水工程设施规划时，应对于取水、处理构筑物、管网、泵房留有发展余地。
（5）城市给水工程规划的实施要考虑城市给水投资体制与价格体制等经济因素的影响，注意投资的经济效益分析。
城市给水工程的规划是城市总体规划的重要组成部分，因此规划的主体通常由城市规划部门担任，将规划设计任务委托给水专业设计单位进行，规划设计一般按下列步骤和方法进行。
进行给水工程规划时，首先要明确规划设计的目的与任务。其中包括：规划设计项目的性质，规划任务的内容、范围，相关部门对给水工程规划的指示、文件，以及与其他部门分工协议事项等。
城市基础资料是规划的依据，基础资料的充实程度又决定着给水工程规划方案编制质量，因此，基础资料的搜集与现场踏勘是规划设计工作重要的一个环节，主要内容如下：
（1）城市和工业区规划和地形资料。资料应包括城市近远期规划、城市人口分布、工业布局、第三产业规模与分布，建筑类别和卫生设备完善程度及标准，区域总地形图资料等。
（2）现有给水系统概况资料。资料主要涵盖给水系统服务人数、总用水量和单项用水量、现有设备及构筑物规模和技术水平、供水成本以及药剂和能源的来源等。
（3）自然资料。包括气象、水文及水文地质，工程地质，自然水体状况等资料。
（4）城市和工业企业对水量、水质、水压要求资料等。
在规划设计时，为了搜集上述有关资料和了解实地情况，以便提出合理的方案，一般都必须进行现场踏勘。通过现场踏勘了解和核对实地地形，增加地区概念和感性认识，核对用水要求，掌握备选水源地现况，核实已有给水系统规模，了解备选厂址条件和管线布置条件等。
在搜集资料和现场踏勘基础上，着手考虑给水工程规划设计方案。在给水工程规划设计时，首先确定给水工程规划大纲，包含制定规划标准、规划控制目标、主要标准参数、方案论证要求等。在具体规划设计时，通常要拟订几个可选方案，对各方案分别进行设计计算，绘制给水工程方案图。进行工程造价估算，对方案进行技术经济比较，从而选择出最佳方案。
按照优化选择方案，绘制城市给水工程系统图，图中应包括给水水源和取水位置，水厂厂址、泵站位置，以及输水管（渠）和管网的布置等。规划总图比例采用1∶5000～1∶10000。
规划说明文本是规划设计成果的重要内容，应包括规划项目的性质、城市概况、给水工程现况、规划建设规模、方案的组成及优缺点，方案优化方法及结果、工程造价，所需主要设备材料、节能减排评价与措施等。此外还应附有规划设计的基础资料、主管部门指导意见等。
城市给水系统包括水源、取水工程、给水处理和输配水管网，工程规模决定了规划的主线，而决定工程规模的依据是用水量的计算。所以规划内容首先应根据规划原理预测城市用水量。
用水量计算一般采用用水量标准，城市用水有生活用水、生产用水、市政用水、消防用水。用水标准不仅与用水类别有关，还与地区差异有关。
城市用水量预测是指采用一定的理论和方法，有条件地预计城市将来某一阶段的可能用水量。用水量预测一般以过去的资料为依据，以今后用水趋向、经济条件、人口变化、资源情况、政策导向等为条件。各种预测方法是对各种影响用水的条件做出合理的假定，从而通过一定的方法求出预期水量。城市用水量预测涉及未来发展的诸多因素，在规划期难以准确确定，所以预测结果常常不够准确，一般采用多种方法相互校核。由于不同规划阶段条件不同，所以城市总体规划和详细规划的预测与计算是不同的。本节先介绍城市总体规划阶段用水量的预测计算方法。
城市水源规划是城市给水工程规划的一项重要内容，它影响到给水工程系统的布置、城市的总体布局、城市重大工程项目选址、城市的可持续发展等战略问题。城市水源规划作为城市给水排水工程规划的重要组成部分，不仅要与城市总体规划相适应，还要与流域或区域水资源保护规划、水污染控制规划、城市节水规划等相配合。
水源规划中，需要研究城市水资源量、城市水资源开发利用规模和可能性、水源保护措施等。水源选择关键在于对所规划水资源的认识程度，应进行认真深入的调查、勘探，结合有关自然条件、水质监测、水资源规划、水污染控制规划、城市远近期规划等进行分析、研究。通常情况下，要根据水资源的性质、分布和供水特征，从供水水源的角度对地表水和地下水资源从技术、经济方面进行深入全面比较，力求经济、合理、安全可靠。水源选择必须在对各种水源进行全面分析研究、掌握其基本特征的基础上进行。
城市给水水源有广义和狭义的概念之分。狭义的水源一般指清洁淡水，即传统意义的地表水和地下水，是城市给水水源的主要选择；广义的水源除了上面提到的清洁淡水外，还包括海水和低质水（微咸水、再生污水和暴雨洪水）等。在水资源短缺日益严重的情况下，对海水和低质水的开发利用，是解决城市用水矛盾的发展方向。
取水工程是给水工程系统的重要组成部分，通常包括给水水源选择和取水构筑物的规划设计等。在城市给水工程规划中，要根据水源条件确定取水构筑物的基本位置、取水量、取水构筑物的形式等。取水构筑物位置的选择，关系到整个给水系统的组成、布局、投资、运行管理、安全可靠性及使用寿命等。
合理的取水构筑物形式，对提高取水量、改善水质、保障供水安全、降低工程造价及运营成本有直接影响。多年来根据不同的水源类型，工程界也总结出了各种取水构筑物形式可供规划设计选用，同时随着施工技术的进步、城市基础设施建设投资的加大、先进的工程控制管理技术的运用，为取水工程的设计提供了更广阔的创新条件。
城市给水处理的目的就是通过合理的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用和工业生产使用所要求的水质。不同的原水水质决定了选用的处理方法，目前主要的处理方法有常规处理（包括澄清、过滤和消毒）、特殊处理（包括除味、除铁、除锰和除氟、软化、淡化）、预处理和深度处理等。
城市给水管网规划包含输水管渠规划、配水管网布置及管网水力计算，现代城市给水管网规划还应包括给水系统优化调度方案等。