第一章给水排水管道系统概论

2给水排水管道系统第1章给水排水管道系统概论第2章管网工程规划第3章水力计算基础第4章给水管道设计用水量第5章给水系统的工作状况第6章给水工程设计第7章给水管道材料与附件第8章污水管道系统的设计计算第9章雨水管渠的设计计算第10章排水管渠材料及附属构筑物第11章给水排水管道系统的技术管理和维护4第一章给水排水管道系统概论1.1给水排水系统的组成1.2给水排水管道系统的功能与特点1.3给水管网系统1.4排水管道系统51.1给水排水系统的组成1.1.1给水排水系统•给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。•给水排水系统的功能：向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的。•给水系统（watersupplysystem）是保障城市居民、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。6根据系统的性质不同有四种分类方法：•按水源种类：分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统；•按服务范围：可分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等系统；•按供水方式：分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（加压供水）和两者相结合的混合供水系统；•按使用目的：可分为生活给水、生产给水和消防给水系统。废水收集、处理和排放工程设施，称为排水系统（seweragesystem）。•根据排水系统所接受的废水的性质和来源不同，废水可分为生活污水、工业废水和雨水三类。整个城市给水排水系统如图1.17取水设施给水处理设施居民生活用水公共设施用水市政用水城市消防用水城市污水管道工业废水处理工业用水企业给水输配城市雨水管道城市污水处理设施废水净化后的处置灌溉农田废水深度处理自然水体回用排放城市给水输配自然降水再生成品水输配图1.1城市给水排水系统81.1.2、给水排水系统应具有以下三项主要功能：•（1）水量保障。•（2）水质保障。•（3）水压保障。91.1.3、给水排水系统组成：•（1）取水系统。•（2）给水处理系统。•（3）给水管网系统。•（4）排水管道系统。•（5）废水处理系统。•（6）废水排放系统。•（7）重复利用系统。给水排水系统组成如图1.210河流图1-2城镇给水排水系统示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-给水管网系统；4-排水管道系统；5-污水处理系统；6污水排放系统111.1.4、给水排水系统工作原理给水排水系统中的各组成部分在水量、水质和水压（能量）上有着紧密的联系，必须正确认识和理解他们的相互关系并有效地进行控制和运行调度管理，才能满足用户对水量、水质、和水压的要求，达到水资源优化利用、降低生产运行成本、满足生产要求、保证产品质量、方便人们生活、保护环境、防止灾害等目标。121.1.4.1、给水排水系统的流量关系给水排水系统流量关系如图1-3所示河流图1-3给水排水系统流量关系示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-清水池；4-给水管网系统；5-水塔6-用户；7-排水管道系统；8-调节池；9-均和池；10-污水处理系统131.1.4.2、给水排水系统的水质关系给水排水系统的水质主要以各组成部分的水质标准和变化过程来体现。•作为城镇给水水源，其水质必须符合国家生活饮用水水源水质标准•生活饮用水必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要求，工业用水和其他用水必须达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求•废水排放，其水质要求应按照国家废水排放水质标准及废水排放受纳水体的承受能力确定141.1.4.3.给水排水系统的水压关系给水排水整个过程都与能量有关，在给水系统中：•全重力供水•一级加压供水（当水厂地势较高、水源地势较高、原水水质较好）•二级加压供水：这是目前采用最多的供水方式•多级加压供水：（一是长距离输水时需要多级加压提升；大型给水系统）15在排水系统中：排水系统一般靠地形高差按重力输水，特殊情况下采用压力输水。排水系统提升：•埋深较大的情况•局部地势低的地方排水系统提升有可能需要进行多次。161.2给水排水管道系统的功能与特点1.2.1、给水排水管道系统的功能•水量输送：即实现一定水量的位置迁移，满足用水和排水的地点要求；•水量调节：即采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题。•水压调节：即采用加压和减压措施调节水的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。171.2.2、给水排水管道系统的特点给水排水管道系统具有一般网络系统的特点，即分散性（覆盖整个用水区域）、连通性（各部分之间的水量、水压和水质紧密关联且相互作用）、传输性（水量输送、能量传递）、扩展性（可以向内部或外部扩展，一般分多次建成）等。同时给水排水管道系统又具有与一般网络系统不同的特点，如隐蔽性强、外部干扰因素多、容易发生事故、基建投资费用大、扩建改建频繁、运行管理复杂等。181.3给水管网系统1.3.1、给水管网系统的组成给水管网系统一般是由输水管（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、高位水池）等构成。如图1-4所示。19河流图1-4（a）地表水源给水管道系统示意图1-取水构筑物；2-一级泵站；3-水处理构筑物；4-清水池；5-二级泵站；6-输水管；7-管网；8-水塔201.3.2、给水管网系统类型1．按水源的数目分类（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统1132图1.5多水源给水系统2．按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统：同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。系统简单，投资较少，管理方便。适用在工业用水量占总水量比例小，地形平坦的地区。按水源数目不同可为单水源给水系统和多水源给水系统。（2）分质给水系统：因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户。可分为生活给水管网和生产给水管网等。可以从同一水源取水，在同一水厂中经过不同的工艺和流程处理后，由彼此独立的水泵、输水管和管网，将不同水质的水供给各类用户。如图22234651654312图1.6分质给水系统采用此种系统，可使城市水厂规模缩小，特别是可以节约大量药剂费用和动力费用，但管道和设备增多，管理较复杂。适用在工业用水量占总水量比例大，水质要求不高的地区。23（3）分区给水系统将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的几率和泵站能量的浪费。管网分区的方法有两种：•城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区，如图1-7所示：•地形高差较大或输水距离较长而分区，又有串联分区和并联分区两类，图1-8所示为并联分区给水管网系统，图1-9所示为串联分区给水管网系统。24河流图1-7分区给水管网系统25河流图1-8并联分区给水管网系统a-高区；b-低渠；1-净水厂；2-水塔；26图1-9串联分区给水管网系统a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔；3-加压泵站河流273．按输水方式分类（1）重力输水：水源处地势较高，清水池中的水依靠重力进入管网系统，无动力消耗，教经济。（2）压力输水：依靠泵站加压输水。281.4排水管道系统1.4.1、排水管道系统的组成排水管道系统一般由废水收集设施、排水管道、水量调节池、提升泵站、废水输水管（渠）和排放口等组成。如图1-10所示。29图1-14排水管道系统示意图1-排水管道；2-水量调节池；3-提升泵站；4-输水管道（渠）；5-污水处理厂河流301.4.2、排水管网系统的体制排水系统的体制是指在一个地区内收集和输送废水的方式，简称排水体制（制度）。它有合流制和分流制两种基本方式。1．合流制所谓合流制是指用同一种管渠收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。根据污水汇集后的处置方式不同，又可把合流制分为下列三种情况：31（１）直排式合流制：管道系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接排入水体，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。特点：对水体污染严重，系统简单。这种直排式合流制系统目前不宜采用。32（２）截流式合流制：截流管溢流井污水厂这种系统是在沿河的岸边铺设一条截流干管，同时在截流干管上设置溢流井，并在下游设置污水处理厂。晴天和初降雨时污水污水处理厂排入水体或再利用33当混合污水的流量截流干管的输水能力，水体部分混合污水溢流井特点：比直排式有了较大的改进，但在雨天时，仍有部分混合污水未经处理而直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染。适用于对老城市的旧合流制的改造上游合流管截流管溢流堰溢流管34（３）完全合流制是将污水和雨水合流于一条管渠，全部送往污水处理厂进行处理。特点:卫生条件较好,在街道下，管道综合也比较方便，但工程量较大，初期投资大，污水厂的运行管理不便。因此，采用者不多。污水厂352．分流制所谓分流制是指用不同管渠分别收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况：36生活污水工业废水污水厂排入水体或再利用（１）完全分流制既有污水管道系统，又有雨水管渠系统雨水排入水体雨水排水系统污水排水系统污水厂特点：比较符合环境保护的要求，但对城市管渠的一次性投资较大。适用于新建城市。37污水厂（２）不完全分流制这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。各种污水通过污水排水系统送至污水厂，经过处理后排如城镇的地势适宜，不易积水时，或初建城镇和小区可采用不完全分流制，先解决污水的排放问题，待城镇进一步发展后，再建雨水排水系统，完成完全分流制的排水系统。这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展。入水体；雨水沿道路边沟，地面明渠和小河，然后进入较大的水体。38污水厂溢流井主干管（3）半分流制：既有污水排水系统，又有雨水排水系统。初降雨水污水厂排入水体或再利用后续雨水排入水体雨水排水系统雨水跳跃井39112314面剖特点：可以更好地保护水环境，但工程费用较大，目前使用不多。适用于污染较严重地区。混合制既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。403．排水体制的选择•合流制仅有一条管渠系统，对地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便。分流制管线多，对地下建筑的竖向规划矛盾较大。（2）从环境保护方面看：直排式合流制不符合卫生要求，新建的城镇和小区已不再采用；完全合流制排水系统卫生条件较好，但工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便，特别是在我国经济实力还不雄厚的城镇和地区，更是无法采用；（1）从城市规划方面看：41在老城市的改造中，常采用截流式合流制，充分利用原有的排水设施，与直排式相比，减小了对环境的危害，但仍有部分混合污水通过溢流井直接排入水体。分流制排水系统的管线多，但卫生条件好，有利于环境保护，虽然初降雨水对水体有污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城镇卫生的要求，所以在国内外得到推荐应用，而且也是城镇排水系统体制发展的方向；不完全分流制排水系统，初期投资少，有利于城镇建设的分期发展，在新建城镇和小区可考虑采用这种体制；半分流制卫生情况比较好，但管渠数量多，建造费用高，一般仅在地面污染较严重的区域（如某些工厂区等）采用。42（3）从投资方面看：分流制比合流制高。合流制只敷设一条管渠，其管渠断面尺寸与分流制的雨水管渠相差不大，管道总投资较分流制低20%～40%，但合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。由于管道工程的投资占给排水工程总投资的70%～80%，所以总的投资分流制比合流制高。如果是初建的城镇和小区，初期投资受到限制时，可以考虑采用不完全分流制，先建污水管道而后建雨水管道系统，以节省初期投资，有利于城镇发展，且工期短，见效快，随着工程建设的发展，逐步建设雨水排水系统。43（4）从排水系统的管理上看：合流制管道系统在晴天时只是部分流，流速较低，容易产生沉淀，据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样