城市工程系统

上传人:t****d 文档编号:243304913 上传时间:2024-09-20 格式:PPT 页数:181 大小:4.32MB
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处理,9,城市工程系统的构成,交通系统,给水系统,排水系统,供电系统,通信系统,燃气系统,供热系统,防灾系统,环卫工程,10,城市工程系统规划的任务,根据城市经济社会发展目标,结合本城市发展实际情况,合理确定规划期内各项工程系统的规模、容量,科学布局各项设施,制定相应的策略和措施。,11,本课程的特点,涉及的知识面广,注重在计算基础上的定量分析,总量的预测 输送管线的等级、管径计算,各系统规划有一定的共性,源的规模、选址,输配线的布设、等级,12,城市工程系统规划的作用,指导各城市工程系统设施的发展与建设,综合协调城市基础设施的建设,合理利用城市空间,为城市的发展规划提供依据,13,台湾作家龙应台曾在一篇文章中写道:,“如果闭着眼睛让天方夜谭的神毯带你飞到一个陌生的国度”,睁开眼后,你将如何分辨这是个发达国家,还是个所谓的发展中国家?,她提到的一个办法是“最好来一场倾盆大雨,足足下它三小时。”,“,如果你撑着伞溜达了一阵,发觉裤脚虽湿却不肮脏,交通虽慢却不堵塞,街道虽滑却不积水”,这大概就是个先进国家。,而“如果一场大雨使你全身泥泞,汽车轮子陷在路坑里,积水盈尺,店家的茶壶头梳漂到街心来,小孩在十字路口用锅子捞鱼”,这大概就是个发展中国家。因为,“它或许有钱建造高楼大厦,却还没有心力去发展下水道;高楼大厦看得见,下水道看不见。你要等一场大雨才看出真面目来。,14,第二章 城市给水工程系统规划,15,2-1,概 述,城市给水工程系统通常分为三个组成部分,取水工程 将水从水源地取送到城市净水工程,净水工程 将水净化,并加压输入城市管网,输配水工程,输水工程 仅起输水作用的管道和设施,配水工程 将水配送到用户的管道和设施,16,一般给水系统的组成,水源,取水,输水,净水,输水,配水,用户,给水系统的组成和布置,取水工程:,从水源取水,给水处理:,按用户要求进行水处理,(,取水构筑物、泵站,),(水厂),输配水:,向用户供水,(输水管、管网、泵站、调节构筑物等),70%,20%,可达,9%,17,城市给水工程示意图(地表水源),取水工程,1,取水口,2,一级泵站,3,加氟间,净水工程,4,沉淀池,5,过滤池,6,清水池,7,二级泵站,8,加氟间,输配水工程,9,输水管,10,配水管,11,进户管,12,消防栓,18,城市给水工程示意图(地下水源),1,管井,2,集水池,3,泵站,4,输水管,5,水塔,6,配水管网,19,城市给水工程系统规划的任务,合理利用和保护城市水资源,平衡城市水源规划和水资源利用,确定城市自来水厂等给水设施的规模、容量,科学布局给水设施和各级给水管网,制定水源和水资源的保护措施,20,2-2,城市用水量的预测,21,城市用水量预测方法,以过去的资料为依据,以今后的用水趋势、经济条件、人口变化、水资源情况、政策导向等为条件,对各种影响用水的条件作出合理的假定,通过一定的方法,求出预期用水量。,22,人均综合指标法,确定出规划期末人均用水量指标,根据规划确定的人口数,计算出用水总量。,单位用地指标法,确定城市单位用地的用水量指标后,根据规划的城市用地规模,推算出城市的总用水量。,23,年递增率法,根据历年来的用水量的递增,并考虑经济发展的速度、选定用水的递增速率,再由现状推求规划用水量。,起始年份的实际用水量,用水年均增长率,预测年限,24,城市发展增量法,根据有关方法计算出新增城市建设部分的用水量,再加上现状的用水量,得到将来的城市用水总量。多用于近期建设预测。,25,线性回归法,在以往资料的基础上,建立用水量与时间的函数关系式,进而推求将来年份的用水量。,用水量,Q,时间(年份),t,Q,a+bt,26,线性回归示例,年度,用水量(万吨),1985,20,1986,21,1987,22,1988,23.5,1989,24,1990,25,1991,25.8,1992,31.4,1993,32,1994,33,1995,34.1,1996,35.2,1997,35.2,1998,36,1999,36.2,2000,36.7,2001,36.9,2002,37.5,27,生长曲线法,城市用水量从历史的发展过程看,呈,S,曲线变化,模拟这种过程的数学曲线称为生长曲线,L-,预测用水量上限,28,分类求和法,按照城市用水性质的不同分类,根据相关资料,分别对城市各类用水进行预测,最后加和求得城市总的用水量。,居民生活用水,公建用水,工业企业生活用水,生活用水,生产用水,市政用水,消防用水,未预见用水,综合生活用水,工业企业用水,非工业用水,大生活用水,工业用水,29,方法的选取,单位指标法,(人口、用地面积、产值等),回归分析,生长曲线,城市发展增量法,总用水量,一种或几钟,分类求和法,30,城市用水分类,生活用水,包括居民日常生活用水、工业企业职工生活用水、公共建筑用水,生产用水 工业生产过程中的用水,市政用水 包括道路保洁、绿化浇水、车辆 冲洗用水,消防用水 扑灭火灾时的用水,其它用水,包括水厂自身用水、管网漏水及其它未预见水量,31,城市用水量标准(定额),居民生活用水量标准,公共建筑用水量标准,工业企业用水量标准,工业企业职工生活用水量标准,工业企业生产用水量标准,市政用水量标准,消防用水量标准,未预见用水,指满足居民生活、工业生产所需的单位用水量,32,居民生活用水量标准,室外给水排水规范,(,GBJ13-86),33,公共建筑用水量标准,(1),建筑给水排水设计规范,(,GBJ15-88),34,公共建筑用水量标准,(2),35,公共建筑用水量标准,(3),36,工业企业用水量标准,工业企业职工生活用水量标准,建筑给水排水设计规范,(,GBJ15-88),工业企业设计卫生标准规定,(TJ36-79),37,工业企业生产用水量标准,(1),38,工业企业生产用水量标准,(2),39,工业用水,取水量,工业,用水量,耗水量,排水量,再用水量,40,工业再用水率:指一定时间内,生产过程中使用的再用水量与总用水量之比,假定现阶段万元产值取水量为,P0,再用水率为,A0;,规划年万元产值取水量为,Pi,,再用水率为,Ai,。每万元产值的总用水量基本稳定,则有:,41,市政用水量标准,街道洒水用水量标准,1.0,2.0,升,/,米,2.,次,,2,3,次,/,日,绿化浇水用水量,1.5,4.0,升,/,米,2.,次,,1,2,次,/,日,汽车冲洗用水量,小轿车,250,400,升,/,辆,.,日;,公共汽车、载重汽车,400,600,升,/,辆,.,日,42,消防用水量标准,建筑设计防火规范,(,GBJ16-87),43,未预见用水量,室外给水排水设计规范,规定,按最高日可用水量的,15,25,计算,44,用水量的时间变化,日变化系数,Kd,年最高日用水量,/,年平均日用水量,在规划设计年限中,用水量最多的一日用水量,称为最高日用水量,一般常用来确定给水设施的规模。,一般特大城市,Kd,取,1.1,1.2,,大城市,1.15,1.3,,中小城市,1.2,1.5,。,45,时变化系数,Kh,最高日最大时用水量,/,最高日平均时用水量,指最高日中最大一小时用水量与平均时用水量的比值。,日变化系数和时变化系数多用于由平均用水量推求最高用水量。,46,详细规划中常用的预测方法,分类求和法,居住区最高日生活用水量,Q,1,N,1,规划期限内规划人口数;,q,1,设计期限内采用的最高日用水量标准(升,/,人*日)。,公共建筑生活用水量,Q,2,q,2,某类公共建筑生活用水量标准(升),N,2,该类公共建筑生活用水量单位的数量。,47,工业企业职工生活用水量,Q,3,q,3,工业企业生活用水量标准(升,/,人*班),N,p,每班职工数,n,每日班制,工业企业职工淋浴用水量,Q,4,q,4,工业企业职工淋浴用水量标准(升,/,人*班),N,4,工厂每班职工淋浴人数。,48,工业企业生产用水量,Q,5,等于同时使用的各类工业 企业或各生产车间用水量之和。,市政用水量,Q,6,q,6,、,q,6,分别为街道洒水和绿地浇水用水量标准(升,/,米,2,*,次)和(升,/,米,2,*,日),、,分别为街道洒水和绿地浇水面积(米,2,),n6,每日街道洒水次数。,49,未预见水量(包括管网漏失水量),一般按以上各 项和的,10,20,计算。,则最高日用水量为,Q=K*(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)(,米,3/,日,),最高日平均时用水量为,Q0=Q/24(,米,3/,小时,),加上水厂自身用水量,5,10,,取水构筑物的设计取水量为,Qp,(,1.05,1.10,),Q/24(,米,3/,小时,),50,最高日最高时用水量为,Qmax,Kh*Q/24(,米,3/,小时,),Kh,城市用水量时变化系数。,设计管网时,按最高时用水量计算,qmax,Qmax/3600,(升,/,秒),51,某一区新规划区,第一期规划人口,10,万,居住区室内卫生设备齐全,区内公建配套齐全;区内有一,7000,名工人的企业,实行两班制,每班,3500,人,无热车间,每班,500,人淋浴,车间生产轻度污染身体,生产每日耗水,3000,立方米。不考虑市政用水和消防用水,未预见水量按,18,计,请计算该区的最高日用水量和管网的设计流量。,解:题中给出了比较详细的资料,考虑采用分类求和法。,从表,7,14,中选取综合生活用水定额,300L/,人*,d,。则,工业企业职工生活用水量,由表,7,4,取值,52,工业企业职工淋浴用水量,由表,7,4,取值,工业企业生产用水,由题知,未预见水量按,18,考虑,则最高日用水量为,Q=(1+0.18),(,Q,1,+Q,2,+Q,3,+Q,4,+Q,5,),=1.18,(,30000+175+40+3000,),39193.7m,3,/d,53,最高日平均用水量为,Qc=Q/24=1633 m3/h,取时变化系数,Kh,2.0,,则最高时用水量为,Qmax=QcKh=3266 m3/h, q=907(L/S),54,总体规划中常用的预测方法(,1,),规划人口数,人均综合用水量指标, 规划期末城市总用水量,人均综合指标法,表,2.2.3-1,城市单位人口综合用水量指标,(,万立方米(万人,d,),),区域,城市规模,特大城市,大城市,中等城市,小城市,一区,0.8,1.2,0.7,1.1,0.6,1.0,0.4,0.8,二区,0.6,1.0,0.5,0.8,0.35,0.7,0.3,0.6,三区,0.5,0.8,0.4,0.7,0.3,0.6,0.25,0.5,55,注,: 1.,特大城市指市区和近郊区非农业人口,100,万及以上的城市;大城市指市区和近郊区非农业人口,50,万及以上不满,100,万的城市;中等城市指市区和近郊区非农业人口,20,万及以上不满,50,万的城市;小城市指市区和近郊区非农业人口不满,20,万的城市。,2,一区包括,:,贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆; 二区包括,:,黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区;三区包括,:,新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。,3.,经济特区及其他有特殊情况的城市,应根据用水实际情况,用水指标可酌情增城,(,下同,),。,4.,用水人口为城市总体规划确定的规划人口数,(,下同,),。,5.,本表指标为规划期最高日用水量指标,(,下同,),。,6.,本表指标已包括管网漏失水量。,56,规划建设用地面积,单位建设用地综合用水量指标, 规划期末城市总用水量,单位用地指标法,表,2.2.3-2,城市单位建设用地综合用水量指标,(,万立方米(,km,3,d,),),区域,城市规范,特大城市,大城市,中等城市,小城市,一区,0.8,1.2,0.7,1.1,0.6,1.0,0.4,0.8,二区,0.6,1.0,0.5,0.8,0.35,0.7,0.3,0.6,三区,0.5,0.8,0.4,0.7,0.3,0.6,0.25,0.5,注:本表指标已包括管网损失水量,57,总体规划中常用的预测方法(,2,),分类加和法,1,城市居住用地用水量应根据城市特点、居民生活水平等因素确定。单位居住用地用水量可采用表,2.2.5-1,中的指标。,表,.2.5-1,单位居住用地用水量指标(万,m,3,/(km,2,d,),用地代号,区域,城市规模,特大城市,大城市,中等城市,小城市,一区,1.70-2.50,1.50-2.30,1.30-2.10,1.10-1.90,二区,1.40-2.10,1.25-1.90,1.10-1.70,0.95-1.50,三区,1.25-1.80,1.10-1.60,0.95-1.40,0.80-1.30,注:,1,、本表指标已包括管网漏失水量。,2,、用地代号引用现行国家标准,城市用地分类与规划建设用地标准,(GBJ137)(,下同,),。,58,2,城市公共设施用地用水量应根据城市规模、经济发展状况和商贸繁荣程度以及公共设施的类别、规模等因素确定。单位公共设施用地用水量可采用表,2.2.5-2,中的指标。,表,2.2.5-2,单位公共设施用地用水量指标(万,m,3,/(km,2,d,),用地代号,用地名称,用水量指标,行政办公用地,0.50-1.00,商贸金融用地,0.50-1.00,体育、文化娱乐用地,0.50-1.00,旅馆、服务业用地,1.00-1.50,教育用地,1.00-1.50,医疗、休疗养用地,1.00-1.50,其他公共设施用地,0.80-1.20,注:本表指标已包括管网漏失水量。,59,3,城市工业用地用水量应根据产业结构、主体产业、生产规模及技术先进程度等因素确定。单位工业用地用水量可采用表,2.2.5-3,中的指标。,表,2.2.5-3,单位工业用地用水量指标(万,m3/(km2.d,),用地代号,工业用地类型,用水量指标,M1,一类工业用地,1.20-2.00,M2,二类工业用地,2.00-3.50,M3,三类工业用地,3.00-5.00,注:本表指标包括了工业用地中职工生活用水及管网漏失水量。,60,4,城市其他用地用水量可采用表,2.2.5-4,中的指标。,表,2.2.5-4,单位其他用地用水量指标(万,m,3,/(km,2,d,),用地代号,用地名称,用水量指标,W,仓储用地,0.20-0.50,T,对外交通用地,0.30-0.60,S,道路广场用地,0.20-0.30,U,市政公用设施用地,0.25-0.50,G,绿地,0.10-0.30,D,特殊用地,0.50-0.90,注:本表指标已包括管网漏失水量,61,总体规划中常用的预测方法(,3,),年递增率法,线性回归法,62,华中某省的重要城市,现状人口,46,万,最高日用水量,30,万立方米;规划,20,年后期人口为,80,万人,城区面积,78,平方千米。试用两种方法估算规划期末该城市用水量,并取平均值作为规划用水量。,2.,某江南大城市对一片区进行详细规划。规划范围内有一居住小区,规划居住人口,2.2,万,各种公建设施齐全,总计,6200,户,预计每,5,户拥有一辆小汽车。区内有一工厂,生产现状每天产值为,100,万元,生产用水每天取水,5,万立方米,复用水率,40,;预计规划期末每天产值可达,300,万元,复用水率达到,60,,单位产值用水量基本不变。拥有,9000,名工人,采用三班制,一般车间,每班有,500,人淋浴,车间生产轻度污染身体。区内规划道路用地,3.7,公顷,公共绿地,2.7,公顷。试预测该规划区的管网设计流量(消防用水和未预见用水量按,20,计)。,63,用水量预测应注意的问题,水量预测应充分考虑各种因素的影响。城市经济发展水平、区域分布、水资源丰富程度、基础设施配套情况、生活习惯、水价、工业结构等都会对用水量产生影响。,应注意城市流动人口和城市的自备水源用户用水量。,城市给水工程规划规范,中的指标适用年限为,2015,年,做近期规划时应酌情减少,远期规划可适当增加。,应掌握城市用水的变化趋势。,64,2-3,城市给水水源规划,水资源:在现有技术条件下能够获得的,可作为人类生产资料或生活资料的天然水,水源:生产、生活用水的来源,65,城市水源的种类,地下水源,包气带水,、,潜水,、,承压水,、裂隙水、岩溶水、泉水,地表水源,江河、湖泊、蓄水水库;海水,其它水源,微咸水、雨水、再生水,66,包气带水,67,潜水,68,承压水、泉水,69,城市水源的选择,水量充沛,天然河流 取水量,=,河流枯水期可开采量,地下水 取水量,=,可开采量,水质满足,生活饮用水源水质标准,协调于其它用水的关系、结合城市的规划布局注意水源的防护与管理,70,地表水可开采量,地表水的水位每年均不相同,表示各年的水量亦不相同。,常用某一高程的水位出现的频度来描述水位的变化规律。,年份,洪水位标高,1955,326.3,1956,328.64,1957,328.07,1958,330.82,1959,332.85,1960,332.5,1961,334.19,1962,329.23,1963,328.85,1964,329.54,1965,328.76,1966,328.75,1967,327.43,1968,328.65,1969,325.67,1971,326.53,1972,327.57,1973,330.76,1976,328.06,71,排顺序:将收集到的各年洪水、枯水水位(或流量)按递减(求洪水水位或流量时)或递增(求枯水水位或流量时)顺序排列成表,并按顺序编号。,年份,洪水位标高,编号,1961,334.19,1,1959,332.85,2,1960,332.5,3,1958,330.82,4,1973,330.76,5,1964,329.54,6,1962,329.23,7,1963,328.85,8,1965,328.76,9,1966,328.75,10,1968,328.65,11,1956,328.64,12,1957,328.07,13,1976,328.06,14,1972,327.57,15,1967,327.43,16,1971,326.53,17,1955,326.3,18,1969,325.67,19,72,水位频率的计算方法,(,经验法),2.,算频率:用经验公式计算低于某一水位(或流量)出现的频率,P,等于或大于某一水位(或流量)的频率。,m,水位或流量的编号。,n,观测水位(或流量)的总个数。,73,年份,洪水位标高,编号,频率,1961,334.19,1,5,1959,332.85,2,10,1960,332.5,3,15,1958,330.82,4,20,1973,330.76,5,25,1964,329.54,6,30,1962,329.23,7,35,1963,328.85,8,40,1965,328.76,9,45,1966,328.75,10,50,1968,328.65,11,55,1956,328.64,12,60,1957,328.07,13,65,1976,328.06,14,70,1972,327.57,15,75,1967,327.43,16,80,1971,326.53,17,85,1955,326.3,18,90,1969,325.67,19,95,74,3.,连曲线:以洪水、枯水位,(,或流量)为纵坐标,以频率为横坐标,在概率坐标纸上绘出频率曲线。,75,76,4.,推求分析:将概率曲线延长,推求较小或较大频率的水位(或流量)值。,此例中,将曲线延长,可得,P=1%,的最高洪水水位为,337,米。,重现期,T,1/P,因为是以年为单位统计的洪水水位,所以,P=1%,表示的是百年一遇的洪水水位为,337,米。,77,设计枯水流量按,90,97,的保证率选取。,河流较窄而流速小时,可取水量,Qk=(0.30.5)Qs,一般大河流中,Qk=0.15Qs,如果需要修建引水渠的,Qk=0.25Qs,Qk,与,Qp,进行水量平衡分析。,78,地下水,地下水储量分为天然储量和调节储量,天然储量又分为静储量和动储量,静储量:又称永久储量,是指最低潜水面以下含水层中的水的体积,Qg,动储量:地下水在天然状态下的流量;在单位时间内,通过某一截面的地下水流量,Qd,调节流量:地下水最高水位与最低水位间含水层中所含水的体积,Qt,79,开采储量:在开采期内,不使地下水水位连续下降或者水质变坏的条件下,从含水层中能取得的水量,Qc,可包含动储量,Qd,、调节储量,Qt,和部分静流量,Qg,。但是静流量一般不动用,只有在可以很快补给的情况下才可以考虑动用。,即,Qc=Qd+Qt,一般情况下 河谷冲击层,Qc=Qd,潜水盆地,Qc =Qt,Qc,与,Qp,进行水量平衡分析。,80,水质要求,符合国家,生活饮用水卫生标准,生活饮用水水源水质标准,81,城市水源的保护,源头水及自然保护区,集中生活饮用水源地,(,包括各级保护区,),可划分成一级保护区、二级保护区 或准保护区。,渔业保护区,珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场以及一般鱼类保护区。,风景游览区,分为与人体直接接触的游泳区及与人体非直接接触的娱乐用水区,、,一般景观用水区,工业用水区,可分为高级的工业用水,、,一般工业用水,农业用水,系粮食、蔬菜、果园等作物的取水区,水体功能划分,82,地表水域功能分类与水污染防治控制区及污水综合排放标准分级之关系,83,地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位:,mg/L,84,地表水环境质量标准基本项目标准限值 续表,6,五日生化需氧量(,BOD,5,),3,3,4,6,10,7,氨氮,(NH3-N),0.15,0.5,1.0,1.5,2.0,8,总磷(以,P,计),0.02,(,湖、库,O.01),0.1,(,湖、库,O.025),0.2,(,湖、库,O.05),0.3,(,湖、库,O.1),0.4,(,湖、库,O.2),9,总氮,(,湖、库以,N,计,),0.2,0.5,1.0,1.5,2.0,10,铜,0.01,1.0,1.0,1.0,1.0,11,锌,0.05,1.0,1.0,2.0,2.0,12,氟化物(以,F,-,计),1.0,1.0,1.0,1.5,1.5,85,地表水环境质量标准基本项目标准限值,续表,13,硒,0.01,0.01,0.01,0.02,0.02,14,砷,0.05,0.05,0.05,0.1,0.1,15,汞,0.00005,0.00005,0.0001,0.001,0.001,16,镉,0.001,0.005,0.005,0.005,0.01,17,铬(六价),0.01,0.05,0.05,0.05,0.1,18,铅,0.01,0.01,0.05,0.05,0.1,19,氰化物,0.005,0.05,0.02,0.2,0.2,20,挥发酚,0.002,0.002,0.005,0.01,0.1,21,石油类,0.05,0.05,0.05,0.5,1.0,22,阴离子表面活性剂,0.2,0.2,0.2,0.3,0.3,23,硫化物,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0,24,粪大肠菌群(个,L,),200,2000,10000,20000,40000,86,第二类污染物最高允许排放浓度,(,部分,),(1997,年,12,月,31,日之前建设的单位,),序号,污染物,适用范围,一级标准,二级标准,三级标准,1,pH,一切排污单位,6,9,6,9,6,9,2,色度,(,稀释倍数,),染料工业,50,180,-,其他排污单位,50,80,-,3,悬浮物,(SS),采矿、选矿、选煤工业,100,300,-,脉金选矿,100,500,-,边远地区砂金选矿,100,800,-,城镇二级污水处理厂,20,30,-,其他排污单位,70,200,400,4,五日生化需氧量,(BOD,5,),甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业,30,100,600,甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业,30,150,600,城镇二级污水处理厂,20,30,-,其他排污单位,30,60,300,87,生活饮用水水源水质标准,88,生活饮用水水源水质标准(续表),挥发酚(以苯酚计(,mg/L,),0.002,0.004,阴离子合成洗涤剂(,mg/L,),0.3,0.3,硫酸盐(,mg/L,),250,250,氯化物(,mg/L,),250,250,溶解性总固体(,mg/L,),1000,200mm,分配管 将干管来水配给接户管和消防栓,75,200mm,接户管 从分配管到建筑 管经,=20mm,166,167,布置形式,树状管网,安全性差,易引起水质变化,造价较低,用于小城镇或小城镇建设初期、,用户分散地区、,城市的小区和街坊内部,168,169,布置形式,环状管网,可靠性好,管线长度有所增加。,一般城市管网为环状与树状结合布置,170,171,管网布置原则,干管主要方向按供水的主要流向延伸,干管宜位于交通量不大的道路下,并尽可能位于高程较高处,考虑水压、水量的要求,合理增设加压泵站和水量调节构筑物(水塔、高地水池),保证饮用水水质清洁,避免饮用水与其它管网相连接,172,布置示例(,1,),173,布置示例(,2,),174,布置示例(,3,),175,176,177,178,179,180,181,
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