给排水科学与工程课程概论.

城市水工程概论课程概述课程性质：专业选修授课学时：24学时，课堂授课上课教材：给排水科学与工程概论，李圭白主编，中国建筑工业出版社，2009.参考书籍：《给水工程》（第四版），严煦世等编，中国建筑工业出版社，1999《排水工程》，孙慧修主编，中国建筑工业出版社，2000.《建筑给水排水工程》，王增长主编，中国建筑工业出版社，2000.课程考核（闭卷考试)：1.平时（占30%，到课率，作业，课堂表现）2.考试（占70%）绪论水，是人类最重要的自然资源之一。绪论自然界的水1、地球上的总水量为13.6亿立方千米，其中海水约占97％，淡水占3％，而淡水中的大部分储存在极地的冰雪中，仅有不到1％的淡水为人类所利用，估算约为300万立方千米。我国淡水资源的总量为2.8亿立方米，居世界第六位。但人均占有量较低，以13亿人口计，人均占有量仅有2154立方米，只相当于世界人均水资源占有量10000立方米的1/4左右。2、天然水的特点与化学组成由于水是一种很好的溶剂，因此在循环过程中于其它物质接触时，或多或少地溶解它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。水分类型水量（104km3）比例（％）大气水1.30.001海洋水13200097.212冰川和冰帽29202.15河水0.130.0001淡水湖12.50.0092盐水湖10.40.0077土壤水6.70.0049地下水8350.615生物体内水0.120.0001总量135784.85100.0海洋97.212%0.023%地下水0.615%冰川2.15%湖泊0.0092%生物体0.0001%河水0.0001%大气水蒸汽0.001%土壤含水0.0049%地球上水的分布2.788%盐水湖0.0077%对人类有益而又比较容易开发利用的淡水储量为400万km3,仅占地球水量的0.3％。淡水与人类的关系最密切,并且具有经济利用价值,虽然在较长时间内可以保持平衡,但在一定时间、空间范围内,其数量却是有限的,并非取之不尽,用之不竭。水圈的组成水在地理环境中以固态、液态和气态三种形式相互转化，形成各种水体，共同构成了一个连续但不规则的圈层。水的自然循环和社会循环“黄河之水天上来，滚滚东流能复回”相互联系的水体如果河流水真的“奔腾到海不复回”了，那么世界会发生怎样的变化？“黄河之水天上来，奔腾到海不复回”海洋水汽输送地表径流蒸发陆地地下径流水汽下渗降水水的自然循环水循环的意义1.水循环运动使自然界的水连续不断地运动、转化，使地球上各种水体处于不断更新状态。2水循环是地球上最活跃的能量交换和物质转移过程。（1）缓解了高低纬之间热量收支不平衡；（2）把陆地的泥沙、有机物和无机盐类输送到海洋；3水循环是自然界最富动力作用的循环运动，不断雕塑地表形态。水，更是人类生存、生活和生产不可替代的宝贵资源。生活公共用水生产用水农业用水水的社会循环（重点）一、家庭生活用水食用：洗粮、菜、餐具、洗涤衣物、洗浴、冲厕、清洗房舍我国城市居民平均140L（人.d）；全球的生活用水量仅占全球总用水量的8％左右。二、公共用水社会公共设施：学校、机关、医院、旅馆、饭店、浴室、游乐场所公园、广场的水景、浇洒绿地、道路以及消防。我国城市居民平均70L/（人.d）三、工业生产用水1.原料用水酿酒、饮料、制冰2.生产工艺用水制糖、造纸、印染、人造纤维、有机合成等3.生产过程用水：如洗涤、清洗用水；输送用水；熄火降温用水4.锅炉用水：用于供应蒸汽、热水5.冷却用水：用于冷却设备、冷凝设备、冷凝蒸汽、气体、冷却液体等全球工业用水取水量约为总取水量的1／4左右。四、农业生产用水我国1949年农业用水量占总用水量的比重为92.7％，1980年为83.4％，2000年为68.8％。2003年农业用水（含林业、湿地等）占总用水量的比重已由1980年的83.4%下降到64.5%，2005年为63.6％。多采取传统的大水漫灌方式，目前我国农业用水的有效利用率仅为40%左右，远低于欧洲等发达国家70%至80%的水平。水的社会循环：人们为了生活和生产需要，从天然水体取水，经适当处理后，满足人们生活和生产使用，用过的水又排回天然水体，这就是水的社会循环。净水构筑物清水池二泵站配水管网水源水塔一泵站给水工程示意图水利工程城市水工程（给排水工程）以水的社会循环为服务对象，为实现水的社会循环提供所需的工程建设、技术装备、运营管理和技术服务。水工程对自然界的地表水和地下水进行控制、治理、调配、保护，开发利用，以达到除害兴利的目的而修建的工程。主要服务于水的自然循环及其调控，以防止洪旱灾害。绪论如：水库、堤、坝、泄洪道、水闸等Contents4、给水排水设备及过程检测与控制3、建筑给水排水工程1、给水排水管网系统2、水质工程5、水工程施工与经济给排水工程学科框架第一章城市水工程学科与水工业1.概念2.我国水的社会循环中的水资源问题1）水资源少了人均2154m3，只占世界人均的1/4，属40个缺水国家之一2）水资源的时空分布不均匀大部分地区年汛期连续4个月降水量占全年60~80%水资源空间分布与土地、人口及经济发展不相匹配，黄河、淮河、海河三流域是我国水资源最紧缺的地区1-1水的自然循环和社会循环第一章城市水工程学科与水工业3）水污染了2003年总排污量460亿m3，处理了23%80%地表水、45%地下水受污染；90%水源受污染，“三河三湖”污染严重2009年中国环境状况公报全国地表水污染依然较重。七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流为轻度污染，西北诸河为轻度污染，西南诸河水质良好，湖泊(水库)富营养化问题突出。第一章城市水工程学科与水工业4）水浪费了我国103m3/万元产值，美国9m3/万元产值，日本6m3/万元产值工业用水重复利用率，我国40%左右，发达国家75~80%3、水的良性社会循环与水资源的可持续利用—水污染问题（1）水的良性社会循环①含义：对城市污水和工业废水进行处理，使其排入水体不会造成危害，从而实现水资源的可持续利用②途径1）对排入水体的城市污、废水进行处理(终端处理)第一章城市水工程学科与水工业2）污、废水的回用城市生活用水和市政用水工业回用农业（包括牧渔业）回用地下水回灌景观娱乐方面的用途水体的自净能力（掌握)一般天然水体都是一个生态系统，其对排入的污染物通过物理、化学和生物因素的共同作用使污染物总量减小或浓度降低的净化能力，水体的这种水质恢复功能称为水体的自净能力。--水环境容量水体都有一定的自净能力，但其能力是有限的。第一章城市水工程学科与水工业城市污水回用于工业工程实例大连春柳河污水厂深度处理煤气厂、造船厂、热电厂等青岛海泊河污水厂深度处理热电厂、工业企业等城市污水回用于市政工程实例北京高碑店污水厂30m3/d护城河景观用水河环线绿化泰安污水厂2m3/d园林绿化、景观用水、第一章城市水工程学科与水工业4、节水和多渠道开源是缓解水资源危机的有效途径—水浪费问题(1)节水途径发展节水工业，采用节水型生产工艺发展节水农业，水的利用系数提高至0.7～0.8采用节水器具，减少供水系统的跑、冒、滴、漏(2)多渠道开源海水大量用于工业冷却水(沿海地区)城市污水回用于农业灌溉(广义开源)雨水作为淡水资源(缺水地区和海岛)远距离调水(与节水及污、废水回用经济比较)第一章城市水工程学科与水工业5、水的社会循环的工程设施水的社会循环，是通过一系列工程设施来实现，主要有:(1)水资源的保护和利用地表水资源地下水资源(2)取水工程地下水源管井、大口井、水平集管(渠)、复合井等地表水源固定、移动、山区浅水河流取水构筑物(3)水泵站取水泵站、二级泵站、加压泵站等IS型单吸离心泵第一章城市水工程学科与水工业5、水的社会循环的工程设施(4)给水处理厂水源附近或城市附近按生活饮用水水要求处理(5)调节构筑物贮水池、水塔等(6)输、配水系统管网,还包括闸阀、消火栓等附属设施。(7)建筑水工程单栋建筑给水、排水、雨水、热水、消防等---建筑小区、公共建筑(8)工业水工程工厂内给水、排水、雨水管网--水处理车间、污水处理、内部水循环利用系统等第一章城市水工程学科与水工业5、水的社会循环的工程设施(9)污水排水系统排水管网、检查井、消能井等附属构筑物(10)雨水排水系统雨水管网、检查井、消能井等附属构筑物(11)污水处理厂物理、化学、生物方法处理(12)城区防洪排洪沟渠(13)农业水工程喷灌、滴灌、地下管道灌溉等合流制系统分流制系统农业用水地表水源需要适当处理家禽养殖供水排水需要加以处理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—污水处理系统；6—排放系统。城镇给水排水系统平面示意图第一章城市水工程学科与水工业1、水工业的产生和发展1-221世纪的朝阳产业—水工业(1)社会主义市场经济体制下，水作为一种特殊的商品进入市场，采集加工商品水的产业便产生了(2)为缓解水资源短缺和水环境污染的水危机筹集和投入大量资金推动水工业的发展2水工业的组成我国目前情况，水工业产业体系初步分为以下四部分(1)水工业运营业(水工业的主体)按供水对象来分，主要包括：城镇自来水生产和供应企业特种水生产和供应企业城市排水管理单位或企业污水处理和再生单位或企业回用水生产及供应单位或企业建筑水工程运营部门农业水工程运营单位或企业(2)水工业建设业(硬件基础)工程建设领域主要包括：水资源调控和保护工程取水和输水工程水处理和净化工程供水管网工程和输配工程第一章城市水工程学科与水工业污水管网工程和输配工程雨水管网工程污水处理和再生工程污水回用工程节水工程城市防洪工程工业水工程农业水工程(3)水工业设备制造业(支柱产业)涉及的主要技术设备和器材包括：水工业管材与其他器材建筑水工程设备器材优质和安全饮用水净化（成套）专用设备第一章城市水工程学科与水工业工业水工程专用设备器材农业水工程专用设备器材水工业仪表水工业信息、自动控制系统节水设备与器具工业通用设备水工业药剂(4)水工业知识产业(软件基础)涉及的服务领域主要包括：工程规划、勘探与设计产品与设备开发、研制和设计水资源和水环境评价第一章城市水工程学科与水工业技术标准和技术监督科学研究、科学试验和技术开发技术和市场信息咨询服务水工业金融投资服务业教育和培训3水工业的特点1）社会主义市场经济条件下产生和发展起来的2）高新技术化、产业化、市场化3）管理的科学化第一章城市水工程学科与水工业第一章城市水工程学科与水工业1-3城市水工程学科是水工业的主干学科1）研究对象—水的社会循环中心—水质2）内容—水质和水量的运动变化规律、相关学科工程技术问题3）目标—水的良性社会循环和水资源的可持续利用1城市水工程学科交叉方面1）水资源方面城市和工业周围整个流域2）取水工程方面同把天然水体取水的工程技术作为本学科研究内容2与水利工程学科的关系3）农业用水方面养殖的用水、排水—水工业节水灌溉发展—部分转化为水工业4）水质方面水利工程学科重视水的化学性质—水质方面交叉增多3与土木工程学科的关系1）传统给排水工程是土木工程学科的一个分支取水和水处理过程以土木构筑物实现2）现代水工业向设备化过渡两学科相对独立，单仍有联系1）水污染防治仅为环境学科研究内容之一工业废水的处理作为两学科的研究内容2）造成环境污染间接影响直接影响3）“通用型环境工程减少”水工业与其交叉可能会日趋减少4与环境学科的关系