第1 章给水管网系统概论

给水排水管网系统（1）主要参考书1.给水排水管网系统(第一版)严煦世等主编中国建筑工业出版社2.给水工程（第四版）严煦世等主编中国建筑工业出版社3.给水排水设计手册（3）中国建筑工业出版社4.室外给水设计规范(GB50013-2006)5.水源工程与管道系统设计计算杜茂安等主编中国建筑工业出版社第1章给水管网系统概论◆1.1给水系统的功能与组成◆1.2城市用水量和用水量变化◆1.3给水系统工作原理◆1.4给水管网系统的功能与组成◆1.5给水管网系统类型水工程技术发展历史•1619年,伦敦铺管道向家庭用户供水。•1804年,苏格兰佩斯利城首次用沉淀池和砂滤池处理用水,马车运送给用户。•1807年,格拉斯哥建成过滤水厂和供水管道至用户。•1829年,伦敦用标准慢滤池。•1637年,《天工开物》最早记载用明矾净水。•1774年,西班牙纳瓦雷特出版《中华帝国游记》记载中国应用明矾技术。•1838年,法国化学家J.达尔赛发表明矾处理浑水方法和投加明矾不影响卫生的见解。•1885年,美国萨摩维尔城首次用快滤池。•1902年,比利时首次用连续加氯消毒控制传染病。给水工程技术发展历史（续）•1879年，旅顺市用铸铁管引龙引泉水供水师军营用水。•1883年，英商杨树浦水厂，沉淀池及慢滤池。2270m3/d，后为9090m3/d，供应人口16万人。•1902年,华商上海内地自来水公司开始供水。上海杨树浦水厂中国用水量变化（1949-2004）(x108m3/yr)010002000300040005000600019491957196519801993199720002004总用水量农业用水工业用水城市用水城市居民日平均生活用水量(l/cap.d)年份1980198219841986198819901992用水量128132143162170176186年份199419961998200020022004用水量194208214219219212国内部分城市给水系统规模比较（2004年）现代给水管网建设与构成城市道路地下管线城市地下管线共同沟布置1.1给水排水系统的功能与组成给水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水的设施总称。任务：向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压。1.1给水系统的功能与组成水的分类●生活用水居民生活用水（满足一定水质标准）公共设施用水（用水量大，集中，水质同生活用水）工业企业生活用水（水量和工业企业生产工艺、生产条件有关，水质同居民生活用水）●工业生产用水产品用水、工艺用水、辅助用水（对水量水质、水压要求差异很大）●市政消防用水道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防用水1.1给水系统的功能与组成要求水量水质水压生活用水用户生产用水用户消防用水用户市政用水用户给水排水系统功能关系示意图给水系统主要功能1）水量保障及时可靠地提供满足用户需求的用水量2）水质保障给水处理水质、贮水和输配水水质3）水压保障充分利用地形高差，水泵加压给水系统的组成•水源取水系统包括水源、取水设施、提升设备和输水管渠等。•给水处理系统包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质处理设备和构筑物。•给水管网系统包括输水管渠、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）及水量调节设施（清水池、水塔等）等，简称输配水系统。我国第一个水源地保护试点钢筋混凝土输水管渠1.2城市用水量和用水量变化1.2.1城市用水量分类和用水量定额◆城市用水量主要分类：1）居民生活用水量；2）公共设施用水量（包括机关、学校、医院等）；3）工业企业生产用水量和工作人员生活用水量；4）消防用水量；5）市政用水量，主要指道路和绿地浇洒用水量；6）未预见用水量及给水管网漏失水量。◆城市综合用水量：上述各类用水量总和。◆综合生活用水量：居民生活用水量和公共设施用水量之和。◆用水量标准：不同类别的用水量可以采用有关设计规范规定的用水量指标进行计算。【中华人民共和国国家标准《室外给水设计规范》（GB50013－2006）】◆城市用水量计算：根据城市的地理位置、用水人口、水资源状况、城市性质和规模、产业结构、国民经济发展和居民生活水平、工业回用水率等因素计算确定。城市用水量定额1、特大城市人口100万及以上；大城市人口50－100万；中、小城市人口不满50万。2、一区：湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、江苏、安徽、重庆；二区：四川、贵州、云南、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、甘肃黄河以东地区；三区：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。1.2.2用水量表达和用水量变化系数（1）用水量的表达用水量是随时间变化的，设计用水量按一定时间内的平均值计算如下：1）平均日用水量：规划年限内，用水量最多的年总用水量除以用水天数。作为水资源规划和确定城市设计污水量的依据；2）最高日用水量：用水量最多的一年内，用水量最多的一天的总用水量。作为取水工程和水处理工程规划和设计的依据；3）最高日平均时用水量：最高日用水量除以24小时；4）最高日最高时用水量：用水量最高日的24小时中，用水量最大的一小时用水量。作为给水管网工程规划与设计的依据。（2）用水量变化系数1）用水量日变化系数，记作Kd：yddQQK365式中Qd――最高日用水量，m3/d；Qy――全年用水量，m3/a。2）用水量时变化系数，记作Kh，根据最高日用水量和时变化系数，可计算最高时用水量：dhhQQK2424dhhQKQ式中：Qh――最高时用水量，m3/h。（3）用水量变化曲线以时间t为横坐标和与该时间对应的用水量q(t)为纵坐标数据绘制的曲线。年变化曲线、月变化曲线、日变化曲线、小时变化曲线、瞬时变化曲线。某供水区7日用水量在线记录曲线最高日用水量变化曲线相对表示方法•最高日用水量变化曲线可采用每小时用水量占全日用水量的百分数表示，便于供水能力不等的城镇或系统之间比较和参考。小时平均用水量比例为100％/24＝4.17％。例：某城市用水量变化曲线，最高时是上午8~9点，用水量比例为5.92%。一日中的小时平均用水量比例为100％/24＝4.17％，可以得出，时变化系数为kh＝1.42。城市用水量日变化系数表1.3特大城市大城市中等城市小城镇1.1~1.31.2~1.41.3~1.51.4~1.81.3给水排水系统工作原理1.3.1．给水排水系统的流量关系取水系统给水处理系统给水管网系统用户排水管网系统排水处理系统排放或复用系统清水池均和池调节池水塔Q1q1Q8Q2Q3Q4Q5Q7q6q3q2q5q7q3清水池、均和池、水塔、调节池的作用1.3.1．给水排水系统的流量关系1．取水构筑物和水处理构筑物的设计流量取决于一级泵站和水厂的工作情况，通常是连续均匀地工作。1)流量稳定，有利于水处理构筑物运行和管理，保证出水水质，使水厂运行管理简单；2)构筑物尺寸、设备容量减小，降低工程造价。TQQdI式中α——水厂自用水系数，一般α=1.05~1.1；T——每天工作小时数。Qd——最高日设计用水量。2．输配水管网的设计流量（1）二级泵站的工作情况1）管网中无流量调节设施●任何时刻供水量等于用水量；●使用大小搭配的多台水泵适应用水量的变化；●泵站管理，可根据管网的压力来切换水泵：Q二泵=Qh2）管网有流量调节设施●每小时供水量可以不等于用水量，但24h总供水量等于总用水量；●二级泵站的工作是按照设计供水曲线进行，设计供水曲线根据用水量变化曲线拟定；●供水曲线尽量接近用水曲线，分级数不宜超过三级，水泵的合理搭配，适当留有发展余地。Q二泵=QⅡmax1.3.2给水排水系统的水质关系三个水质标准★原水水质标准★给水水质标准★排放水水质标准三个水质变化过程★给水处理★用户用水★废水处理1.3.3给水系统的水压关系水压：用户用水需要，也是给水输送的能量来源。水的机械能：位能、压能和动能测压管水头（压力水头）指位能和压能之和。给水系统中，从水源开始，水流到达用户一般经过多次提升水在输送中的压力方式：全重力给水一级加压给水（4种情况）二级加压给水多级加压给水1.4给水管网系统的功能和组成1.3.1给水管网系统的功能与特点•功能：1）水量输送2）水量调节3）水压调节•特点：具有一般网络系统的特点：分散性、连通性、传输性、扩展性。1.4.2给水管网系统的构成•输水管渠：从水源到城市水厂或城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。铸铁管、钢管、钢筋混凝土管等；两条并行，适当地点连通。•配水管网：将水送到用户的管道系统由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。•附属设施：消火栓、阀门、监测仪表等。•水压调节设施（泵站、减压阀）供水泵站（二级泵站）一般设于水厂内部。加压泵站（三级泵站）对远离水厂的供水区域或地形较高的区域进行加压。•水量调节设施（清水池、水塔和高位水池）调节供水与用水的流量差，也可用于贮存备用水量，提高供水安全。•减压设施减压阀、节流孔板等，降低和稳定输配水系统局部的水压。1.5给水管网系统类型•按水源数目分类分：•(1)单水源给水管网系统(2)多水源给水管网系统1.5给水管网系统类型※按系统构成方式分类：（1）统一给水系统根据生活饮用水水质标准，由同一管网供给生活、生产和消防用水到用户的给水系统。特点：所有用户用一个管网，一个水处理系统；造价低，运行费用高，会造成浪费。多用于用户集中，对水质、水压无特殊要求或相差不大、地势比较平坦、建筑层数差异不大的情况。1.5给水管网系统类型•（2）分区给水系统•把城市整个给水系统分为几个区，每区有泵站和管网等，各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。并联分区：由同一泵站内的低压和高压水泵分别供给低区和高区用水。供水安全可靠，水泵集中；管理方便，但管网造价高，需要高压输水管。串联分区：高低两区用水均由低区泵站供给，高区用水再由高区水泵加压。管网造价低，但供水安全、可靠性较差，水泵站分散，管理不便。1.5给水管网系统类型1.5给水管网系统类型•（3）分质供水系统工业用水、生活用水分质饮用水、杂用水分质直接饮用水占管网1～2％；优质优用有限水资源；可节省净水处理费用。但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高，管理复杂。在水资源紧缺的新建居住区、工业区、海岛地区可以考虑应用。1.5给水管网系统类型（4）分压给水系统供水区域较大，回落地形狭长，不同用户对水压要求不同，是由同一泵站内不同水泵分别供水到高压和低压管网。管网压力适宜，动力消耗低，供水安全。1.5给水管网系统类型（5）循环和循序给水系统在工业生产中，所产生的废水经适当处理后可以循环使用，或用作其他车间和其他工业部门的生产用水。污水循环回用，清洁生产。1.5给水管网系统类型（6）区域性给水系统由于水源受到污染，几个城市集中在上游取水，沿线分别供水。对于城市化水平高的区域适用，并能发挥规模效应，降低成本。1.5给水管网系统类型按输水方式分类：1）重力输水管网系统2）压力输水管网系统