给水排水管网系统概论

给水排水管网系统第0章绪论0.1教学目的0.2教学要求0.3课程主要内容0.4课程学习要求及考核方式0.1教学目的《给水排水管网系统》是给水排水工程专业的主干专业课之一。通过本课程的学习，使学生系统地掌握给水排水管网系统的设计计算理论和方法、工程设计的步骤与方法；了解管网系统的运行管理基本理论和基本知识，使学生初步具备给水排水管网系统的规划、设计能力和从事科研的能力。0.2教学要求掌握给水排水管网系统的功能、系统结构和规划设计原理；掌握给水排水管网系统的水量计算和管网系统水力计算理论和方法；熟悉给水排水管网系统优化设计与计算理论和计算方法；0.2教学要求了解管网系统运行管理方法、现代管理模式和信息化技术，初步具备解决常见生产实际问题的能力；初步具备进行管网系统规划和工程设计，编制工程设计文件的能力；了解管网系统科学技术发展过程和方向，初步具备分析问题和解决问题的能力。0.3课程主要内容1.给水排水管网系统概论2.给水排水管网工程规划3.给水排水管网水力学基础4.给水排水管网模型5.给水管网水力分析和计算6.给水管网工程设计0.3课程主要内容7.给水管网优化设计（自学）8.给水管网运行调度与水质管理（自学）9.污水管网设计与计算10.雨水管渠设计和优化计算11.给水排水管道材料和附件12.给水排水管网管理与维护0.4课程学习要求及考核方式1.学习方法：课堂讲授+课后练习+课程设计☆课堂讲授——突出重点，掌握基础理论和方法；☆课后练习——(1)作业练习；(2)专题讨论；☆课程设计——将理论与实践有机结合，学习实际工作方法，提高自己的设计能力，培养基本的工程师素质。2.成绩评定：期末成绩＝平时成绩（作业+出席到课率）(30%)+期末考试成绩(70%)第1章给水排水管网系统概论1.1给水排水系统的功能与组成1.2城市用水量和用水量变化1.3给水排水系统工作原理1.4给水排水管网系统的功能与组成1.5给水排水管网系统类型与体制1.1给水排水系统的功能与组成※定义：为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称。※功能：向各种不同类别的用户供应满足需求的水质和水量，同时承担用户排出的废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康的危害和保护环境的目的。※组成：给水、排水。1.1给水排水系统的功能与组成※给水用途分类：生活用水、工业生产用水、市政消防用水。（1）生活用水——各类生活活动中直接使用的水。包括居民生活用水（满足一定水质标准）、公共设施用水（用水量大，集中，水质基本同生活用水）、工业企业生活用水（水量与工业企业生产工艺、生产条件有关，水质同居民生活用水）。1.1给水排水系统的功能与组成（2）工业生产用水——工业生产过程中满足生产工艺和产品质量要求的用水，对水量水质、水压要求差异很大。可分为产品用水（水成为产品或产品的一部分）、工艺用水（水作为溶剂、载体等）、辅助用水（清洗、冷却等）。（3）市政和消防用水——城镇或工业企业内道路浇洒、绿化、公共清洁和消防用水1.1给水排水系统的功能与组成上述各种用水在被用户使用以后，水质受到了不同程度的污染，称为废水。1.1给水排水系统的功能与组成※废水分类：生活污水、工业废水、降水（1）生活污水――指居民和工业企业中的生活污水，受污染程度比较严重。（2）工业废水――一类受到较轻微的水质污染或水文变化；另一类在生产工业过程中受到严重污染，含有很高浓度的污染物质，甚至含有大量有毒有害物质。1.1给水排水系统的功能与组成（3）降水――雨水和冰雪溶化水，防止地面积水和洪涝灾害。在水资源缺乏地区，降水应尽可能被收集和利用，达到保护环境、保护水资源、保障人们生活和生产活动安全的目的。1.1给水排水系统的功能与组成※给水排水系统功能关系示意图1.1给水排水系统的功能与组成※给水排水系统的主要功能：水量保障——保障用户足够的水量或及时排除污(废)水和雨水；水质保障——保障供水水质或将符合排放标准的污(废)水排放水体；水压保障——提供符合标准的用水压力或使排水系统具有足够的高程和压力。给水处理措施；设计和运行管理中的物理、化学等手段控制水质变化；废水处理设施1.1给水排水系统的功能与组成※给水排水子系统（1）水源取水系统：包括水源地、取水设施、提升设备和输水管渠等。（2）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。（3）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。1.1给水排水系统的功能与组成（4）排水管网系统：包括污水和废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站及附属构筑物等。（5）废水处理系统：包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质净化设备和构筑物。（6）排放和重复利用系统：包括废水受纳体和最终设置设施。1.1给水排水系统的功能与组成一般城镇给水排水系统图如下：1-取水系统；2-给水处理系统；3-给水管网系统；4-排水管网系统；5-废水处理系统；6-排放系统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1.2.2用水量表达和用水量变化系数1.2.1城市用水量分类和用水量定额由给水系统统一供给的城市用水量为规划设计范围内的居民生活用水、公共设施用水、工业用水以及其他用水量总和，主要包括：（1）居民生活用水量；（2）公共设施用水量；（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；（6）未预见用水量及给水管网漏失水量。上述各类用水量总和称为城市综合用水量。居民生活用水量和公共设施用水量之和称为城市综合生活用水量。1.2.1城市用水量分类和用水量定额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。1.2.1城市用水量分类和用水量定额工业企业的用水量可根据国民经济发展规划，结合现有工业企业用水资料和产业用水量定额分析确定。1.2.1城市用水量分类和用水量定额工程设计人员应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用水量。1.2.2用水量表达和用水量变化系数（1）用水量的表达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。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。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。1.2.2用水量表达和用水量变化系数（2）用水量变化系数生活用水量随着生活习惯、气候和人们生活节奏等变化。工业企业生产用水量的变化一般比生活用水量的变化小，少数情况下变化可能很大。不同类别的用水量变化一般具有各自的规律性，可以用变化系数和变化曲线表示。1.2.2用水量表达和用水量变化系数1）用水量变化系数用水量日变化系数：最高日用水量与平均日用水量的比值。用水量时变化系数：最高时用水量与平均时用水量的比值。yddQQK365dhhQQK241.2.2用水量表达和用水量变化系数2）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）为纵坐标绘制的曲线。给水管网工程设计中，经常需要绘制小时用水量变化曲线，特别是最高日用水量变化曲线。在线水表记录表号：300106149直径：150mm日期：20051029－200510020.002.004.006.008.0010.0012.0014.0000:0000:4501:3002:1503:0003:4504:3005:1506:0006:4507:3008:1509:0009:4510:3011:1512:0012:4513:3014:1515:0015:4516:3017:1518:0018:4519:3020:1521:0021:4522:3023:15系列1系列2系列3系列4系列5用水量变化曲线用水量变化曲线一般根据用水量历史数据统计求得，在无历史数据时，可以参考附近城市的实际资料确定。1.3给水排水系统工作原理1.3.1给水排水系统的流量关系1.3.2给水排水系统的水质关系1.3.3给水排水系统的水压关系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Q1q1Q8Q2Q3Q4Q5Q6Q7q6q3q2q5q7q31.3.2给水排水系统的水质关系◆三个水质标准（1）原水水质标准：必须符合国家生活饮用水水源水质标准；（2）给水水质标准：供应城镇用水必须达到国家生活饮用水水质卫生标准，工业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；（3）排放水质标准：按照国家废水排放水质标准要求以及废水排放受纳水体的承受能力确定。1.3.2给水排水系统的水质关系◆三个变化过程（1）给水处理：将原水水质净化或加入有益物质；（2）用户用水：水质受到不同程度污染；（3）废水处理：去除污染物质，使之达到排放水质标准。1.3.3给水排水系统的水压关系◆在给水系统中，水在输送中的压力方式：（1）全重力给水：当水源地势较高时，水流通过重力自流输水到水厂处理，然后又通过重力输水管和管网送至用户使用；（2）一级加压给水：输水过程中只有一次加压的过程，如水厂地势高，从水源到水厂采用一级提升，处理后依靠水厂的地势采用重力输水，或是水源地势高，直接用重力输水至水厂，处理后采用一级提升送至用户使用；1.3.3给水排水系统的水压关系（3）二级加压给水：水流在水源取水时经过第一级加压，提升到水厂进行处理，处理好的清水贮存于清水池中，清水经过第二级加压进入输水管和管网，供用户使用；（4）多级加压给水：有两种情形，一是长距离输水时需要多级加压提升；二是大型给水系统的用水区域很大，或用水区域为狭长型，一级加压供水不经济或前端管网水压偏高，应采用多级加压供水。1.4给水排水管网系统的功能与组成1.4.1给水排水管网系统的功能与特点1.4.2给水管网系统的构成1.4.3排水管网系统的构成1.4.1给水排水管网系统的功能与特点给水管网系统和排水管网系统均应具有以下功能：（1）水量输送：即实现一定水量的位置迁移，满足用水与排水的地点要求；（2）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；（3）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。1.4.1给水排水管网系统的功能给水排水管网系统具有一般网络系统的特点，即分散性、连通性、传输性、扩展性等；同时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。1.4.2给水管网系统的构成给水管网系统一般由输水管（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。给水管网系统示意图1-清水池；2-供水泵站；3-输水管；4-配水管网；5-水塔(高位水池)；6-加压泵站；7-减压设施1.4.2给水管网系统的构成★输水管（渠）：是指在较长距离内输送水量的管道或渠道，输水管（渠）一般不沿线向外供水。较长距离输水管一般敷设成两条并行管线，并在中间的一些适当地点分段连通和安装切换阀门。1.4.2给水管网系统的构成★配水管网：是指分布在供水区域内的配水管道网络。其功能是将来自于较集中点的水量分配输送到整个供水区域，使用户能从近处接管用水。由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。配水管网中还需安装消火栓、阀门和检测仪表等附属设施。1.4.2给水管网系统的构成★泵站：泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台水泵并联组成。给水管网系统中的泵站有供水泵站（二级泵站，一般设于水厂内部）和加压泵站（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）。1.4.2给水管网系统的构成★水量调节设施：有清水池（又称清水库）、水塔和高位水池等形式。主要作用是调节供水与用水的流量差，也可用于贮存备用水量，