城市给水系统

2019/8/41第二章城市给水系统4学时2019/8/42第二章城市给水系统第一节城市供水水源及取水工程第二节城市给水系统的规划布置第三节城市自来水厂水处理工艺及水厂设计（自学）2019/8/43概述城市给水系统是保证城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。根据系统的性质，可分类如下：1.按水源种类，分为地表水（江河、湖泊、蓄水库、海洋等）和地下水（浅层地下水、深层地下水、泉水等）给水系统；2.按供水方式，分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（压力供水）和混合供水系统；3.按使用目的，分为生活用水、生产给水和消防给水系统；4.按服务对象，分为城市给水和工业城市给水系统；在工业给水中，又分为循环系统和复用系统。2019/8/44第一节城市供水水源及取水工程一、给水水源分类及其特点二、给水水源选择及水源的合理利用三、地表水取水构筑物四、地下水取水构筑物2019/8/45一、给水水源分类及其特点给水水源可分为两大类:地下水源和地表水源。地下水源包括潜水(无压地下水）、自流水（承压地下水）和泉水：地表水源包括江河、湖泊、水库和海水。地下水具有水质澄清、水温稳定、分布面广等特点，但部分地区的地下水矿化度和硬度较高。地表水源在大部分地区流量均较大，具有浑浊较高（特别是汛期），水温变幅大，有机物和细菌含量高，有时还有较高的色度，且易受到污染的特点。地表水还具有径流量大，矿化度和硬度低，含铁锰量等较低的优点，而且其水质水量有明显的季节性。2019/8/46一、给水水源分类及其特点采用地下水源具有的优点：1、取水条件及取水构筑物构造简单，便于施工和运行管理；2、通常地下水无需澄清处理。当水质不符合要求时，水处理工艺比地表水简单，故处理构筑物投资和运行费用也较省；3、便于靠近用户建立水源，从而降低给水系统（特别是输水管和管网）的投资，节省了输水运行费用，同时也提高给水系统的安全可靠性；4、便于分期修建；5、便于建立卫生防护区。但是，开发地下水源的勘察工作量很大。对于规模较大的地下水取水工程需要较长的时间进行水文地质勘察。2019/8/47二、给水水源选择及水源的合理利用正确地选择给水水源，必须根据供水对象对水质、水量的要求，对所在地区的水资源状况进行认真的勘察、研究。选择给水水源的一般原则有以下几方面：1.所选水源应当水质良好，水量充沛，便于防护。2.符合卫生要求的地下水，应优先作为用水水源3.合理开采和利用水源至关重要。4.“蓄淡避咸”措施的采用。5.在一个地区或城市，两种水源的开采和利用有时是相铺相成的。6.人工回灌地下水是合理开采和利用地下水源的措施之一。2019/8/48三、地表水取水构筑物由于地表水水源的种类、性质和取水条件各不相同，因而地表水取水构筑物有多种形式。按水源分，则有河流、湖泊、水库、海水取水构筑物；按取水构筑物的构造形式分，则有固定式（岸边式、河床式、斗槽式）和活动式（浮船式、缆车式）两种。在山区河流上，则有带低坝的取水构筑物和低栏栅式取水构筑物。2019/8/49（一）江河取水构筑物位置的选择选择江河取水构筑物位置时，应考虑以下基本要求：1．设在水质较好地点2．具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深3．具有良好的地质、地形及施工条件4．靠近主要用水地区5．应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物6．避免冰凌的影响7．应与河流的综合利用相适应2019/8/410（二）江河固定式取水构筑物1.岸边式取水构筑物（1）合建式岸边取水构筑物；（2）分建式岸边取水构筑物2.河床式取水构筑物(1)自流管取水；(2)虹吸管取水；(3)水泵直接吸水；(4)桥墩式取水3．斗槽式取水构筑物4．江河固定式取水构筑物的施工方法(1)大开槽施工法；(2)围堰施工法；(3)沉井施工法；(4)浮运下沉法；(5)气压沉箱法2019/8/411合建式岸边取水构筑物图2-19合建式岸边取水构筑物1－进水间；2－进水室；3－吸水室；4－进水孔5－格栅；6－格网；7－泵房；8－阀门井2019/8/412分建式岸边取水构筑物图2-22分建式岸边取水构筑物1－进水间；2－引桥；3－泵房2019/8/413自流管取水构筑物图2-23自流管取水构筑物（集水间与泵房合建）1－取水头部；2－自流管；3－集水间；4－泵房；5－进水孔；6－阀门井2019/8/414自流管取水构筑物图2-24自流管取水构筑物（集水间与泵房分建）1－取水头部；2－自流管；3－集水间；4－泵房2019/8/415虹吸管取水构筑物图2-25虹吸管取水构筑物1－取水头部；2－虹吸管；3－集水井；4－泵房；2019/8/416水泵直接吸水式取水构筑物图2-26直接吸水式取水构筑物1－取水头部；2－水泵吸水管；3－泵房2019/8/417桥墩式取水构筑物图2-27桥墩式取水构筑物1－进水间；2－进水孔；3－泵房；4－引桥2019/8/418斗槽式取水构筑物图2-28斗槽式取水构筑物（a）顺流式斗槽；（b）逆流式斗槽；（c）双流式斗槽2019/8/419（二）江河固定式取水构筑物在对取水构筑物行使选择时，应根据取水量和水质要求，结合河床地形、河床冲淤、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，在保证取水安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。固定式取水构筑物与活动式取水构筑物相比具有可靠，维护管理简单，适应范围广等优点，但投资较大，水下工程量较大，施工期较长，在水源水位变幅较大时，尤其这样。固定式取水构筑物设计时应考虑远期发展的需要，土建工程一般按远期设计，一次建成；水泵机组设备可分期安装。2019/8/420（三）江河移动式取水构筑物1．浮船式取水构筑物(1)浮船取水位置选择(2)浮船与水泵布置(3)浮船的平衡与稳定(4)联络管和输水管①阶梯式连接②摇臂式连接③输水管2．缆车式取水构筑物2019/8/421(四)湖泊和水库取水构筑物1．湖泊和水库的水文特征2．取水构筑物的位置选择（1）不要选择在湖岸芦苇丛生处附近。（2）不要选择在夏季主风向的向风面的凹岸处。（3）为了防止泥沙淤积取水头部，取水构筑物位置应选在靠近大坝附近，或远离支流的汇入口。（4）取水构筑物应建在稳定的湖岸或库岸处。3．湖泊和水库取水构筑物的类型（1）隧洞式取水和引水明渠取水（2）分层取水的取水构筑物（3）自流管式取水构筑物2019/8/422（五）山区浅水河流取水构筑物1．山区河流及其取水方式的特点（1）山区河流的特点（2）取水方式的特点2．低坝式取水（1）固定式低坝取水（2）活动式低坝取水3．底栏栅取水构筑物2019/8/423（六）海水取水构筑物1．海水取水的特点（1）海水含盐量及腐蚀（2）海生物的影响与防治（3）潮汐和波浪（4）泥砂淤积2．海水取水构筑物（1）引水管渠取水（2）岸边式取水（3）潮汐式取水2019/8/424四、地下水取水构筑物（一）管井1．井室；2．井壁管；3．过滤器；4．沉淀管(二)井群1.自流井井群；2．虹吸式井群；3．卧式泵取水的井群；4．深井泵取水的井群；5．井群的互阻（三）大口井（四）辐射井（五）渗渠2019/8/425第二节城市给水系统的规划布置一、城市给水系统的规划布置二、城市给水管网的规划设计三、城市用水量计算2019/8/426一、城市给水系统的规划布置（一）给水系统的组成（二）给水系统的布置（三）影响给水系统布置的因素2019/8/427（一）给水系统的组成给水系统由相互联系的一系列构筑物和输配水管网组成，任务是从水源取水，按照用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到用水区，并向用户配水。给水系统常由下列工程设施组成：1.取水构筑物，用以从选定的水源（包括地表水和地下水）取水。2.水处理构筑物，是将取水构筑物的来水进行处理，以期符合用户对水质的要求。这些构筑物常集中布置在水厂范围内。3.泵站，用以将所需水量提升到要求的高度，可分抽取原水的一级泵站、输送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站等。4.输水管渠和管网，输水管道是将原有水送到水厂的管渠，管网则是将处理后的水送到各个给水区的全部管道。5.调节构筑物，它包括各种类型的贮水构筑物，例如高地水池、水塔、清水池等，用以贮存和调节水量。高地水池和水塔兼有保证水压的作用。2019/8/428（一）给水系统的组成泵站、输水管渠、管网和调节构筑物等总称为输配水系统，从给水系统整体来说，投资最大。图2－1地表水为水源1－取水构筑物；2－一级泵站；3－水处理构筑物；4－清水池子；5－二级泵站；6－管网；7－调节构筑物2019/8/429（一）给水系统的组成图2－2地下水为水源1－管井群；2－集水池；3－泵站；4－水塔；5－管网2019/8/430（二）给水系统的布置给水系统的布置分为统一给水系统和分系统给水。图（2-1）和图（2-2）所示的系统称为统一给水系统，即用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。在城市给水中，工业用水的水质和水压要求有其特殊性。在工业用水的水质和水压要求与生产用水不同的情况下，有时根据具体条件，除考虑统一给水系统外，还可考虑分质、分压等给水系统图（2-3）和图（2-4）。确定布置方式的原则：采用统一给水系统或是分系统给水，要根据地形条件，水源情况，城市和工业企业的规划，水量、水质和水压要求，并考虑原有给水工程设施条件，从全局出发，通过技术经济比较决定。2019/8/431（二）给水系统的布置图2－3分质给水系统1－管井；2－泵站；3－生活用水管网；4－生产用水管网；5－取水构筑物；6－工业用水处理构筑物2019/8/432（二）给水系统的布置图2－4分压给水系统1－取水构筑物；2－水处理构筑物；3－泵站；4－高压管网；5－低压管网；6－水塔2019/8/433（三）影响给水系统布置的因素城市规划的影响：水源选择、给水系统布置和水源卫生防护地带的确定，都应以城市和工业区的建设规划为基础。水源的影响：水源种类、水源距给水区的远近、水质条件的不同，都会影响到给水系统的布置。地形的影响：中小城市如地形比较平坦，而工业用水量小、对水压又无特殊要求时，可用统一给水系统；地形起伏较大的城市，可采用分区给水或局部加压的给水系统。2019/8/434二、城市给水管网的规划设计（一）管网布置方式（二）管网定线2019/8/435（一）管网布置方式城市给水管网主要包括输水和配水系统，输水和配水系统是保证输水到给水区内并且配水到所有用户的全部设施。它包括：输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池等，要求供给用户所需的水量，保证配水管网足够的水压，保证不间断给水。输水管渠指从水源到城市水厂或者从城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。它的作用很重要，在某些远距离输水工程中，其投资是最大的。2019/8/436（一）管网布置方式给水管网的布置应满足以下要求：1.按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充分的发展余地；2.管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小；3.管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；4.力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。2019/8/437（一）管网布置方式给水管的布置不外乎两种基本形式：树状网如图（2-5）和环状网如图（2-6）。树状网一般适用于小城市和小型工矿企业，这类管网从水厂泵站或水塔到用户的管线布置成树枝状。因为管网中任一段管线受到损坏时，在该管段以后的所有管线就会断水，所以树状网的供水可靠性较差。另外，在树状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，甚至停滞不流动，因此水质容易变坏，有出现浑水和红水的可能。2019/8/438（一）管网布置方式图2-14树状网图2-6环状网2019/8/439（一）管网布置方式环状网中，管线连接成环状，这类管网当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门使其和其余管线隔开，然后进行检修，水还可从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而供水可靠性增加。但是环状网的造价明显地比树状网为高。