第3章给水排水管道系统1

第3章给水排水管道系统主讲：刘海芳•3.1给水排水管道系统的任务和组成•3.2给水排水管道系统规划和布置•3.3给水排水管道系统主要设计内容、•方法和要求•3.4给水排水管道系统运行管理•3.5给水排水管道材料3.1给水排水管道系统的任务和组成•给水排水管道系统组成：•管道（或渠道）和相应附属构筑物•管道：承担水的输送任务•附属构筑物：水压提升机水量调控以及污（废）水和雨水的收集等作用3.1.1给水管道系统任务和组成1、给水管道系统示意图1-取水构筑物；2-一级泵站；3-处理构筑物；4-清水池；5-二级泵站；6-输水管道；7-配水管网；8-水塔2、给水管道系统组成•(1)输水管(渠)道6•是指在较长距离内输送水量的管道或渠道,输水管(渠)道一般不沿线向两侧供水。(2)配水管网7•是指分布在整个供水区域内的配水管道网络(3)泵站2、5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，当水不能靠重力流动时，必须使用水泵对水流增加压力，以使水流有足够的能量克服管道内壁的摩擦阻力，在输配水系统中还要求水被输送到用户连接地点后有符合用水压力要求的水压，以克服用水地点的高差及用户的管道系统与设备的水流阻力2、给水管道系统组成(4)水量调节设施有清水池，又称清水库和高位水池(或水塔)等形式。(5)给水管道上的附属构筑物减压设施用减压阀和节流孔板等降低和稳定输配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，或避免用水的不舒适感检查井、消火栓、阀门井、水表井等等3.1.2排水管道系统的任务和组成•1、排水管网示意图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2、排水管道组成(1)废水收集设施及室内排水管道收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系统的起点设备。(2)排水管道指分布于排水区域内的排水管道(渠)，其功能是将收集到的污水、废水和雨水等输送到处理地点或排放口，以便集中处理或排放。(3)排水管道系统上的构筑物排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管(4)排水调节池指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施(5)提升泵站及压力管道排水一般按重力流输送，因此管道需按一定坡度敷设，但往往由于受到地形等条件的限制而需要把低处的水向高处提升，这时就需要设置泵站。(6)废水输水管(渠)指长距离输送废水的压力管道或渠道。(7)出水口及事故排出口排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。3、排水管道各个组成部分作用(1)废水收集设施及室内排水管道收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系统的起点设备。生活污水从室内排水管道系统(经水封管、支管、竖管和出户管)等流入室外居住小区管道系统。在每一出户管与室外居住小区管道相接的连接点设检查井，供检查和清通管道之用。(2)排水管道1)居住小区管道系统2)街道排水管道系统。•敷设在居住小区内，连接各建筑物出户管和雨水口的管道系统。它分小区支管和小区干管。小区支管是指布置在居住组团内与接户管连接的排水管道，一般布置在组团内道路下。小区干管是指居住小区内，接纳居住组团内小区支管流来的废水或雨水的排水管道，一般布置在小区道路或市政道路下。生活污水收集系统1—房屋卫生设备2—水封3—支管4—竖管5—出户管6—庭院污水管道7—连接支管8—窨井街道路面雨水排水口a)边沟雨水口b)侧石雨水口1—雨水进口2—连接管3—侧石4—道路5—人行道(3)排水管道系统上的构筑物排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管理。(4)排水调节池•指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施。用于调节排水管道流量或处理水量的差值。通过水量调节池可以降低其下游高峰排水量，从而减少输水管渠或污水处理设施的设计规模，降低工程造价。(5)提升泵站及压力管道图1-17排水提升泵站1—进水管2—格栅3—水泵4—电动机5—起重设备(6)废水输水管(渠)•指长距离输送废水的压力管道或渠道。为了保护环境，污水处理设施往往建在离城市较远的地区，排放口也选在远离城市的水体下游，都需要长距离输送。(7)出水口及事故排出口排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。为了保证排放口部的稳定，或者使废水能够比较均匀地与接纳水体混合，需要合理设置排放口。事故排出口是指在排水系统发生故障时，把废水临时排放到天然水体或其他地点的设施，通常设置在某些易于发生故障的构筑物面前(如在总泵站的前面)。3.2给水排水管道系统规划和布置3.2.1给水管道系统规划和布置1、给水系统的总体布局1）统一供水系统2）分质供水系统3）分区供水系统（1）并联分区供水系统（2）串联分区供水系统4）分压供水系统5）不同输水方式的供水系统（1）重力输水供水系统（2）重力和水泵加压相结合的供水系统1）统一供水系统•城市居民生活饮用水，工业生产用水等，都按生活饮用水水质标准，用统一的管道系统供给用户。2）分质供水系统3）分区供水系统并联分区供水系统a—高区b—低区1—净水厂2—水塔串联分区供水系统a—高区b—低区1—净水厂2—水塔3—加压泵站4）分压供水系统分压供水系统1—净水厂2—二级泵站3—低压输水管4—高压输水管5—低压管网6—高压管网7—水塔5）不同输水方式的供水系统（1）重力输水供水系统重力和水泵加压相结合的供水系统1、3—泵站2、4—高位水池2、配水管网布置1）给水管网布置原则(1)按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，并进行多方案技术经济比较。(2)管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够的水量和水压，并保持输送的水质不受污染。(3)力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物等以节约工程投资与运行管理费用。(4)必须保证供水安全可靠，当局部管线发生故障时，应保证不中断供水或尽可能缩小断水的范围。(5)尽量减少拆迁，少占农田或不占农田。(6)管渠的施工、运行和维护方便。(7)规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。•2）给水管网布置的基本形式•（1）树状网(a)•（2）环状网(b)ab1：二级泵站；2：管网•（3）树状网和环状相结合3.2.2排水管道系统规划和布置•1、城市排水体制•定义：对城市污水和雨水（包括冰雪融化水）的汇集排水方式。•形式：•1）合流制排水系统2）分流制排水系统(1)直排式合流制排水系统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(图1-18)，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。(2)截流式合流制排水系统这是为了改善老城市直排式合流制排水系统严重污染水体的缺点而采用的一种排水体制(图1-19)。(3)完全合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理(图1-20)。直排式合流制排水系统截流式合流制排水系统完全合流制排水系统•(1)完全分流制排水系统•在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统(图1-21)。(2)不完全分流制排水系统•这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统(图1-22)。完全分流制排水系统不完全分流制排水系统半分流制排水系统2、排水管道系统布置1）排水管道系统布置原则(1)按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多方案进行技术经济比较。(2)首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排水管道，应按从主干管、干管、支管的顺序进行布置。(3)充分利用地形，尽量采用重力流排除污水和雨水，并力求使管线最短和埋深最小。(4)协调好与其他地下管线和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接。(5)规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便。(6)规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。2）排水管道系统布置形式城镇排水管道系统布置形式a)正交式；b)截流式c)平行式；d)分区式e)分散式；f)环绕式1—城镇边界2—排水流域分界线3—干管4—主干管5—污水厂6—泵站7—出水口区域排水系统平面示意图1—区域干管2—压力管道3—新建城市污水干管4—泵站5—废除的城镇污水厂6—区域污水厂3.3给水排水管道系统主要设计内容、方法和要求3.3.1给水管道系统主要设计内容、方法和要求1、设计流量计算设计流量：是用以确定各部分供水能力或管道直径的流量。各部分设计流量选定：1）一级泵站、原水输水管：均按最高日、平均时用水量计算2）二级泵站：按最高日、最高时用水量计算3）清水输水管道：管网中无水塔或调解水库时：按最高日、最高时管网中有水塔或水库时：按最高日、最高时用水量减去水塔输出的流量4）配水管网：按最高日、最高时2、配水管网中的管段设计流量计算1）管网的简化在管网计算中，城市管网的现状核算及旧管网的扩建计算最为常见。由于给水管线遍布在街道下，不仅管线很多而且管径差别很大，若计算全部管线，实际上既无必要，也不大可能。因此，保留主要的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的管线，使简化后的管网基本上能反映实际用水情况，大大减轻计算工作量。通常管网越简化，计算工作量越小。（1）简化方法(1)分解只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管线断开，分解成为两个独立的管网；有两条管线连接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解；管网分解后即可分别计算。(2)合并管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并(3)省略管线省略时，首先略去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管径相对较小的管线。管网简化•2）管网的流量分配•（1）树状管网流量分配•任一管段流量等于该管段以后各节点流量之和•（2）环状管网流量分配•保持节点处流量平衡，即：•对任一节点而言，进入节点的流量必须等于流出节点的流量（箭头方向表示流量的进出）•说明：•1、按最高日最高时用水量计算的流量，是用以计算管道直径的，其他时间，流量是不同的，而且是不断变化的。•2、只是初步的流量分配，在确定管径并通过水力计算后，各管段流量还会有所调整3、管径计算4、管道系统的水力计算目的：求出管道水头水头损失，进而求出管网及输水管中各节点水压以及泵站扬程：管段直径：管中流速；管段的管段流量；：DvjiQvQDijij4•1）树状管网水力计算•管段流量是惟一的，根据此流量确定管径后，就可算出水头损失，进而求出节点水压和水泵扬程或水塔高度。•2）环状管网水力计算•管段流量不惟一•根据初步流量分配求得管径且采用标准管径后，所计算的水头损失和节点压力可能存在如下问题：•举例说明：•节点1水压H1已知（水泵提供）•循管线1-2-4所求节点4压力H4=H1-(h1-2+h2-4）•循管线1-3-4所求节点4压力H‘4=H1-(h1-3+h3-4）•H4≠（或=）H‘4•实际管网中一个节点只有一个压力，即•H4=H‘4，如果H4-H‘4=△h,△h叫做管网闭合差•通过流量调整使整个环的∑h→0，称为管网平差•5、水泵扬程计算•水泵扬程：水泵提升高度•根据控制点地面与水泵吸水井水位高差、所需最小服务水头、沿管网起端循环任一条线路至控制点的管线水头损失及输水管水头损失等，即可求出水泵扬程3.3.2污水管道系统主要设计内容、方法和要求•1、污水设计流量计算•城市污水量：居民生活污水量和工业废水量，工业企业职工生活污水及少量地下渗入污水管的水量。•设计管段：凡采用同一设计流量、同一管段和统一坡度的两检查井之间的管段。•每一管段流量包括三部分：(1)本段流量q1所谓本段流量是指从本管段沿线街坊流来的污水量。(2)转输流量q2转输流量是指从上游管段和旁侧管段流来的污水量。(3)集中流量q3集中流量是指从工业企业或其他大型公共设施流来的污水量。2、污水管道系统水力计算1）污水管道中污水流动的特点在污水管