12第十二章给排水工程

第十二章给排水工程简述给排水工程是城市基础设施的一个组成部分。城市的人均耗水量和排水处理比例，往往反映出一个城市的发展水平。为了保障人民生活和工业生产，城市必须具有完善的给水和排水系统。给水排水工程可以分为城市公用事业和市政工程的给水排水工程；工业企业大中型生产的给水排水及水处理工程；建筑给水排水工程。各类给水排水工程在服务规模及设计、施工与维护等方面均有不同的特点。建筑给水排水工程是直接服务于工业与民用建筑物内部及居住小区（含厂区、校区等）范围内生活设施和生产设备的给水排水工程，是建筑设备工程的重要内容之一。其工程整体由建筑内部给水（含热水供应）、建筑内部排水（含雨水）、建筑消防给水（含气体消防）、居住小区给水排水、建筑水处理以及特种用途给水排水等部分组成。其功能的实现则凭借：各种材料和规格的管道，卫生器具与各类设备和构筑物的合理选用；管道系统的合理布置设计；精心的施工与认真的维护管理等。它是为适应中国城市建设现代化程度与人民生活福利设施水平不断提高而形成的一门内容不断充实更新的工程技术学科。第一节城市给水系统组成一、城市给水系统的组成城市给水主要是供应城市所需的生活、生产、市政（如绿化、街道洒水）和消防用水。由于水源的远近，城市给水系统的组成部分略有不同:(一)远离水源的城市给水系统的组成部分(二)靠近水源的城市给水系统的组成部分城市给水系统示意图—地面水源城市给水系统示意图—地下水源系统分类城市给水系统分类方式多种多样，简单的可以按以下三种方式分类:根据水源性质分类–1.地面水给水系统–2.地下水给水系统根据给水方式分类–1.重力给水系统–2.压力给水系统根据服务对象分类–1.城镇给水系统–2.工业给水系统江心桥墩式取水构筑物一座城市的历史、现状和发展规划、其地形、水源状况和用水要求等因素，使得城市给水系统千差万别，但概括起来有下列几种：1.统一给水系统2.分质给水系统3.分压给水系统4.分区给水系统5.循环和循序给水系统6.区域给水系统斗槽式取水构筑物各种给水系统的管网有两种，一种是输水管路，另外一种是配水管网。输水管路的功能是把水源的水量输送到净水厂，当净水厂远离供水区时，从净水厂至配水管网间的干管也可作为输水管考虑。而配水管网则是把经过净化水量配送给各类建筑使用。配水管网有干管和支管之分，为了保证供水可靠和便于灵活调度，大中城市或大型厂矿企业配水干管都布置成环形，但在小城市也可布置成树枝状。倒锥式水塔圆壳式水塔建筑内部给水工程建筑给水是为工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备提供符合水质标准以及水量、水压和水温要求的生活、生产和消防用水的总称。包括对它的输送、净化等给水设施。供给居住小区范围内建筑物内外部生活、生产、消防用水的给水系统，包括建筑内部给水系统与居住小区给水系统两类。其供水规模较市政给水系统小，且大多数情况下无需设自备水源，直接由市政给水系统引水。建筑内部的给水工程是将城市给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经配水管送至生活、生产和消防用水设备，并满足各用水点对水量、水压和水质的要求。给水系统的分类–1.生活给水系统–2.生产给水系统–3.消防给水系统给水系统的组成–1.引水管–2.水表节点–3.给水管道–4.配水装置和用水设备–5.给水附件–6.增压和贮水设备建筑内部给水方式高层建筑给水系统高层建筑的供水系统与一般建筑物的供水方式不同。高层建筑物层多、楼高，为避免低层管道中静水压力过大，造成管道漏水；启闭龙头、阀门出现水锤现象，引起噪声；损坏管道、附件；低层放水流量大，水流喷溅，浪费水量和影响高层供水等弊病，高层建筑必须在垂直方向分成几个区，采用分区供水的系统。设备工程师在设计高层建筑的供水系统时，首先要确定整幢建筑物的用水量。在高层建筑内工作和生活的人数很多，用水量很大，设备使用频繁，所以对供水设备和管网都有更高的要求。由于城市给水网的供水压力不足，往往不能满足高层建筑的供水要求，而需要另行加压。所以在高层建筑的底层或地下室要设置水泵房，用水泵将水送到建筑上部的水箱。给水管网的布置与敷设给水管网的干管呈枝状或环状布置。如果把枝状管网的末端用水管接通，就转变为环状管网。小城镇和小型工业企业一般采用枝状管网。大中型城市、大工业区和供水要求高的工业企业内部，多采用环状管网布置。设计时必须进行技术和经济济评价，得出最合理的方案。近代大型给水泵统常有多个水源，有利于保证水量、水压，并且供水既经济又可靠。随着社会的发展，用水量在不断增加，而优质水源却由于污染而减少，于是出现了分质供水的管网，即用不同的管网供应不同水质的水。管网布置实质上是整个给水系统规划的一部分，合理与否涉及整个工程的效益。目前可以建立数学模型，充分运用数学分析方法和计算机技术求得最优方案。给水管网枝状布置示意给水管网环状布置示意双向供水安全性高节约管材低造价枝状布置环状布置给水管网布置方式的优劣比较：给水管网布置的基本要求：1.要确保供水安全和良好的水力条件，力求经济合理。管道尽可能与墙、梁、柱平行，呈直线走向，宜采用枝状布置力求管线简短，以减小工程量，降低造价。2.管道不受损坏。给水埋地管应避免布置在可能受重物压坏处，如穿过生产设备基础、伸缩缝、沉降缝等处。如遇特殊情况必须穿越时，应采取保护措施。3.不影响生产安全和建筑物的使用。4.利于安装、维修。管道周围应留有一定的空间，给水管道与其他管道和建筑结构的最小净距应按规范要求留置。给水管网的敷设分为明装和暗装两种形式：1.明装：即管道外露。2.暗装：即管道隐蔽。施工简单维修容易造价低廉保持建筑美观明装暗装优劣比较如下：给水管网敷设中的注意事项：给水横管穿承重墙或基础、立管穿楼板时均应预留孔洞，暗装管道在墙中敷设时，也应预留墙槽，以免临时打洞、刨槽影响建筑结构的强度。明装和暗装的金属管道都要采取防腐措施，以延长管道的使用寿命。设在温度低于零度以下位置的管道和设备，为保证冬季安全使用，均应采取保温措施，以防冻、防露。同时还要在管道敷设中采取措施防漏、防振。给水计算及增压贮水设备建筑内部给水所需的水压、水量是选择给水系统中增压和水量调节、贮存设备的基本依据。建筑内给水包括生活用水、生产用水和消防用水三部分。给水系统的水压应保证配水最不利点（通常位于系统的最高、最远处）具有足够的流出水头，其计算公式如下：H=H1+H2+H3+H4H――建筑内给水系统所需的水压，kPaH1――引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压，kPaH2――引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部水头损失之和，kPaH3――水流通过水表时的水头损失，kPaH4――配水最不利点所需的流出水头，（根据不同给水配件，一般为0.02～0.04kPa或按产品要求选择）kPa水泵水泵是给水系统中的主要升压设备。在建筑内部的给水系统中，一般采用离心式水泵，它具有结构简单、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。水泵的流量、扬程应根据给水系统所需的流量、压力确定。由流量、扬程查水泵性能表即可确定其型号。卧式离心泵单级立式离心泵贮水池贮水池是贮存和调节水量的构筑物，其有效容积应根据生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定。贮水池应设进、出水管、溢流管、泄水管和水位信号装置，溢流管宜比进水管大一级。圆形水池示意图水箱根据水箱的用途不同，有高位水箱、减压水箱、冲冼水箱、断流水箱等多种类别。其形状通常为圆形或矩形，特殊情况下也可设计成任意形状。制作材料有钢板（普通、搪瓷、镀锌、复合和不锈钢板等）；钢筋混凝土；塑料和玻璃钢等。水箱的配管、附件气压给水设备气压给水设备是根据波义耳－马略特定律即在定温条件下，一定质量气体的绝对压力和它所占的体积成反比的原理制造的。它利用密闭罐中压缩空气的压力变化，调节和压送水量，在给水系统中主要起增压和水量调节作用。第三节城市排水城市排水系统生活污水的主要危害是它的耗氧性工业废水的危害多种多样，除耗氧性等危害外，更重要的是会危害人体健康雨水的主要危害是雨洪，即市区积水造成损失。一个排水区只有一组排水管渠，接纳各种废水（混合起来的废水叫城市污水）。这是古老的自然形成的排水方式。它们起简单的排水作用，目的是避免积水为害。实际上这是地面废水排除系统，主要为雨水而设，顺便排除水量很少的生活污水和工业废水。由于就近排放水体，系统出口甚多，实际上是若干先后建造的各自独立的小系统的简单组合。原始的简单合流系统常使水体受到严重的污染，因而设置截流管渠，把各小系统排放口处的污水汇集到污水厂进行处理，形成截流式合流系统。在区干管与截流管渠相交处的窨井称溢流井，上游来水量大于截流管的排水量时，在井中溢入排放管，流向水体。这样，晴天时污水（常称旱流污水）全部得到处理。截流管的排水量大于旱流污水量，差额与旱流污水量之比称截留倍数或截流倍数，其值将影响水体的污染程度。设计采用的值理论上决定于水体的自净能力，实践上常制约于经济条件。（示意图）设置两个（在工厂中可以在两个以上）各自独立的管渠系统，分别收集需要处理的污水和不予处理、直接排放到水体的雨水，形成分流制系统，以进一步减轻水体的污染。某些工厂和仓库的场地难于避免污染时，其雨水径流和地面冲洗废水不应排入雨水管渠，而应排入污水管渠。在一般情况下，分流管渠系统的造价高于合流管渠系统，后者约为前者的60～80％。分流管渠系统的施工也比合流系统复杂。(示意图）将分流系统的雨水系统仿照截流式合流系统，把它的小流量截流到污水系统，则城市废水对水体的污染将降到最低程度。这就是半分流制系统的基本概念。也可以说它是一种特殊的分流系统――不完全分流系统。将雨水系统的水截流到污水系统的方法有待开发。在雨水系统排放口前设跳越井是一种可行的措施。当雨水干管中流量小时，水流将落入跳越井井底的截流槽，流向污水系统。流量超过设计量时，水流将跳过截流槽，直接流向水体。排水体制是排水系统规划设计的关键，也影响着环境保护、投资、维护管理等方面。其在建筑内外的分类并无绝对相应的关系，应视具体技术经济情况而定。如建筑内部的分流生活污水系统可直接与市政分流的污水排水系统相连，或经由局部处理设备后与市政合流制排水系统相连。在选择排水体制时应注意以下几点：1.除特殊情况外，新建工程宜采用分流制。雨水管渠系统的设计方法应有所突破，以降低造价，使分流制系统的造价有可能与合流系统竞争。2.半分流制系统应在建成的分流系统上作积极的研究和试验。3.原有合流系统扩建时，在尽可能利用已有设施的前题下，应研究将原设施改建为分流系统的可行性。4.在选定体制前，应深入调查原有排水设施及存在的问题。分流制排水体制流程示意图合流制排水体制流程示意图一、城市排水体制第四节建筑排水建筑内部排水系统分类和组成建筑排水是工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备排出的生活排水和工业废水以及雨水的总称。包括对它的收集输送、处理与回用以及排放等排水设施。建筑排水系统是接纳输送居住小区范围内建筑物内外部排除的污废水及屋面、地面雨雪水的排水系统。包括建筑内部排水系统与居住小区排水系统两类。与市政排水系统相比，不仅其规模较小，且大多数情况下无污水处理设施而直接接入市政排水系统。生活污水排水系统生活污水排水系统排除居住建筑、公共建筑及工厂生活间的污废水。有时，由于污废水处理、卫生条件或杂用水水源的需要，把生活排水系统又进一步分为排除冲洗便器的生活污水排水系统和排除盥洗、洗涤废水的生活废水排水系统。生活废水经过处理后，可作为杂用水，用来冲洗厕所、浇洒绿地和道路、冲洗汽车等。(工业废水排水系统工业废水排水系统排除工艺生产过程中产生的污废水。为便于污废水的处理和综合利用，按污染程度可分为生产污水排水系统和生产废水排水系统。生产污水污染较重，需要经过处理，达到排放标准后排放；生产废水污染较轻，如机械设备冷却水，生产废水可作为杂用水水源，也可经过简单处理后（如降温）回用或排入水体。雨水径流排水系统屋面雨水排除系统