给水排水第一章--给水排水管网系统概论

苏炜中山大学工学院[e-mail]教材：《给水排水管网系统》（第二版）中国建筑工业出版社给水排水管网系统课程开设目的通过本门课程的学习，建立起水源、供水和输水、用水单位的系统概念，具备建立和分析供水系统的能力，并能具体进行供水和输水系统设施的技术分析、工程规划以及工程设计和计算。教学要求学会用工程数学软件解决实际问题工程数学软件包括excel,matlab,mathcad,maple,以及各种编程语言课程学习要求及考核方式学习方法：课堂讲授+课后练习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)大作业成绩评定：期末成绩＝平时成绩（作业+出席到课率）(30%)+期终考试成绩(70%)作业要求电子版作业按时提交严禁抄袭人类文明进步和城市化聚集居住的产物现代化城市最重要的基础设施之一城市社会文明、经济发展和现代化建设的重要标志8910中国水资源分布治水中国大禹治水2280BC历代帝王好坏评价：是否重视水利[水文学史]13广州市区暴雨积水点北京市区暴雨积水点本课程主要内容（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（6）给水管网工程设计（7）给水管网优化设计（8）给水管网运行调度与水质控制（9）污水管网设计计算（10）雨水管网设计与计算（11）给水排水管道材料和附件（12）给水排水管网管理与维护参考资料严熙世，刘遂庆.给水排水管网系统.北京：中国建筑工业出版社；严熙世，赵洪宾.给水管网理论与计算.北京：中国建筑工业出版社；王继明，刘桂森，王中孚.给水排水管道工程.北京：清华大学出版社。第一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给水排水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称。20城市给水排水管网系统21.1给水排水系统的功能与组成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承担用户排出的废水的收集、输送、处理和排放给水排水系统功能：1.1给水排水系统的功能与组成给水系统给排水系统排水系统1.1给水排水系统的功能与组成给水系统为了满足城市和工业企业的各种用水需求，城市供水系统需要具备充足的水资源、取水设施、水质处理设施和输水及配水管道网络系统，这些系统共同组成了给水系统。1.1给水排水系统的功能与组成排水系统各种用途的水在被用户使用后，水质受到了不同程度的污染，成为废水。这类废水携带有不同来源的污染物质，会对人体健康、生活环境和自然生态环境带来严重危害，需要及时地收集和处理，然后才能排放到自然水体或者重复利用，为此而建设的废水收集、输送、处理和排放工程设施，称为排水工程系统。1.1给水排水系统的工作原理水源取水系统给水处理系统给水管网系统排水管网系统废水处理系统排放和重复利用系统给排水系统的功能划分1.1给水排水系统的功能与组成水源企业给水管网自然降水城市雨水管网城市污水管网工业废水管网城市污水处理设施受纳水体工业废水处理设施取水设施给水处理设施供水泵站城市给水管网工业企业生产用水工业企业生活用水工业企业消防用水居民生活用水公共设施用水市政用水城市消防用水给排水系统功能关系示意图水源取水系统给水管网系统排水管网系统废水处理系统给水处理系统1.1给水排水系统的功能与组成给排水系统的功能给排水系统的功能水质保障水压保障水量保障给水：满足用水量排水：满足排放量给水：符合水质质量要求排水：达到排放标准给水：符合标准用水压力排水：具有足够高程和压力城市用水量和用水量变化综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。工业企业生产用水和工作人员生活用水。消防用水。浇洒道路和绿地用水。未预计水量及管网漏失水量。用水量定额用水量定额是指设计年限内达到的用水水平。居民生活用水城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。这些因素随城市规模的大小而变化。居民生活用水定额和综合用水定额可参照《室外给水设计规范》的规定，见附录表1。问题简化非定常。。。。。定常用水量变化生活用水量变化工业生产用水量变化几个概念最高日用水量Qd：在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量。一般用以确定给水系统中各类设施的规模。日变化系数Kd：在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值。其值约为1.1~1.5。最大时用水量Qh：最高日内，用水最多的一小时的用水量。平均时用水量Qp：最高日内，每小时的平均用水量，Qd/24。时变化系数Kh：最高一小时用水量与平均时用水量的比值。该值在1.3~1.6之间。大中城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。用水量变化曲线图中每小时用水量按最高日用水量的百分数计，图形面积等于∑Qi%=100%，Qi%是以最高日用水量百分数计的每小时用水量。4.17%：平均时用水量百分数=（Qd/24）/Qd×100%=1/24×100%=4.17%1.44：Kh=Qh/Qp=6%/4.17%=1.441.2给水排水系统的工作原理1.2.1给排水系统的流量关系原水从给水水源进入系统后形成流量，然后顺序通过取水系统、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，最后排放或复用，但各系统中的流量在同一时间内并不相等。1.2给水排水系统的工作原理1.2.1给排水系统的流量关系水塔取水系统给水处理系统给水管网系统清水池用户均和池排水处理系统排放或者复用系统排水管网系统调节池Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q8Q7q1q2q3q4q5q6被网友“喷”无聊的小学应用题水池里有两个水管，一个进水，一个出水，两个一起开，多久注满池子？更多应用背景企业资金池：资金流入，资金流出也是同时进行的。计算每年的资产负债。在进行外科手术的病人：一边流血，一边输血1.2给水排水系统的工作原理AddYourText水质标准原水水质标准给水水质标准排放水质标准1.2.2给排水系统的水质关系1.2给水排水系统的工作原理AddYourText水质变化给水处理用户用水废水处理1.2.2给排水系统的水质变化1.2给水排水系统的工作原理给水系统中水的输送方式1.2.3给排水系统的水压关系多级加压给水全重力给水一级加压给水二级加压给水1.2给水排水系统的工作原理1.2.2排水系统的输水方式排水系统往往利用地形重力输水，只有当管道埋深太大时，采用排水泵站进行提升。处理厂所处地势较低时常采用重力流进入处理设施，但更多的情况下排水要经泵提升进处理设施，处理完后再次提升排放或复用。1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.1给排水管道系统的功能与特点给排水管道系统是给排水工程设施的重要组成部分，是由不同材料的管道和附属设施构成的输水网络。根据其功能可以分为给水管道系统和排水管道系统。1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.1给排水管道系统的功能与特点给排水管道系统均应具有以下功能：水量输送：实现一定水量的位置迁移，满足用水与排水的地点要求；水量调节：采用储水措施解决供水、用水与排水的水量不平衡问题；水压调节：采用加压和减压调节措施调节的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.1给排水管道系统的功能与特点给排水管道系统的特点：分散性、连通性、传输性、扩展性。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。1.3给排水管网系统的功能与组成给水管网系统输水管渠配水管网水压调节设施水量调节设施给水管网系统的构成1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成给水管网系统取水设施处理厂输水管道城市配水管网加压泵站减压阀泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成水源1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成取水设施1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成一级泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成水厂1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成输水管道1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成渡槽输水53输水管渠1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成从水厂将清水输送至供水区域1从供水管网向某大用户供水的专线管道2区域给水系统中连接各区域管网的管道3输水管道的应用：1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成配水管网配水管网主要由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。配水管网中还需要安装消火栓、阀门（闸阀、排气阀、泄水阀等）和检测仪表（压力、流量、水质检测等）等附属设施，以保证消防供水和满足生产调度、故障处理、维护保养等管理需要。减压设施用减压阀和节流孔板降低和稳定输配水系统局部的水压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水压调节设施1.3给排水管网系统的功能与组成1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成给水泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成减压阀门1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成节流孔板1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成水量调节设施有清水池、水塔和高位水池等形式。其主要作用是调节供水与用水的流量差，也称调节构筑物。水量调节设施也可用于贮存备用水量，以保证消防、检修、停电和事故等情况下的用水，提高供水的安全可靠性。1.3给排水管网系统的功能与组成水塔（水箱）62调节构筑物1.3给排水管网系统的功能与组成高地水池1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给水管网系统的构成输水管（渠）配水管网水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）给水管网构成水压调节设施（泵站、阀门）1.3给排水管网系统的功能与组成排水管网系统收集输送管渠排水调节池提升泵站附属构筑物排水管网系统的构成1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成排水管道系统的构成——废水收集设施1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成排水管道系统的构成——街道排水管网1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成排水管道系统的构成——工厂排水管网系统1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成提升泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成提升泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成提升泵站1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成废水排放口1.3给排水管网系统的功能与组成1.3.2给排水管道系统的构成排水管网系统构成：废水收集设施排水管网排水调节池提升泵站废水输水管（渠）废水排放口排水管网系统构成排水系统组成1.3给排水管网系统的功能与组成1.4给排水管网系统的类型与体制1.4.1给水管道系统的类型按水源数目分类：（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统按系统构成方式：（1）统一给水管网系统（2）分区给水管网系统按输水方式分类：（1）重力输水管网系统（2）压力输水管网系统1.4给排水管网系统的类型与体制1.4.2排水管道系统的体制合流制排水系统：又称直排式合流制排水系统，将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道系统内排放的排水系统。（多出现在旧城）分流制排水系统：将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道系统内排放的排水系统。1.4.2、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：（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