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第一章给水排水管道工程概论第一节给水排水系统的组成一、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、生产和市政消防提供用水和废水排除设施的总成。给水排水系统的功能是向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的。给水排水系统可分为给水系统和排水系统两大系统。1．给水系统给水系统是保障城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配管网组成的系统。根据系统的性质不同有四种分类方法：1）按水源种类：地表水地下水2）按服务范围：区域给水城镇给水工业给水建筑给水3）按供水方式：自流水泵混合4）按使用目的：生活给水生产给水消防给水市政用水给水工程设计时，生活用水包括居民生活用水、综合生活用水、城市综合用水和工业企业职工生活用水等概念。1）居民生活用水：是指城镇居民家庭生活中的饮用、烹饪、洗浴、冲洗等用水，是保障居民身体健康、家庭清洁卫生和生活舒适的重要条件；2）综合生活用水：包括城镇居民日常生活用水和公共设施用水两部分；3）城市综合用水：包含综合生活用水、工业用水、市政用水及其他用水；4）工业企业职工生活用水：工业企业区域内从事生产和管理的人员在工作时间内的饮用、烹饪、洗浴、冲洗等生活用水，水质同居民生活用水生产用水取决于生产工艺。消防用水对水质没有特殊要求，对水量、水压要求高。市政用水指城镇或工业企业区域内的道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生的用水。给水系统=取水+输水+处理+配水2．排水系统根据排水系统所接受的废水的性质和来源不同，废水可分为生活污水、工业废水和雨水三类。排水系统=收集+输送+处理+排放（或回用）3．给水排水系统主要功能（1）水量保障（2）水质保障（3）水压保障4．给水排水系统的组成（1）取水系统（2）给水处理系统（3）给水管网系统（4）排水管道系统（5）废水处理系统（6）废水排放系统（7）重复利用系统二、给水排水系统工作原理1．给水排水系统的流量关系2．给水排水系统的水质关系3．给水排水系统的水压关系第二节给水排水管道系统的组成一、给水排水管道系统的特点功能：（1）水量输送（2）水量调节（3）水压调节特点：分散性连通性传输性扩展性二、道系统的组成（1）输水管（渠）（2）配水管网（3）泵站（4）水量调节设施（5）减压设施三、排水管道系统的组成（1）废水收集设施及室内排水管道（2）排水管道（3）排水管道系统上的构筑物（4）排水调节池（5）提升泵站及压力管道（6）废水输水管（7）出水口及事故排除口第三节给水排水管道系统的形式一、给水管网系统的类型1．统一给水管网系统（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统2．分系统给水管网系统（1）分区给水管网系统：串联分区并联分区（2）分压给水管网（3）分质给水管网系统3．不同输水方式的管网系统（1）重力输水管网系统（2）水泵加压输水管网系统二、排水管道系统的体制城镇和工业企业排出的废水通常分为生活污水、工业废水和雨水三类，它们是采用同一个排水管道系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的排水管道系统来排除。这种不用的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。1．合流制排水系统（1）直排式（2）截流式（3）完全合流制2．分流制排水系统（1）完全分流制（2）不完全分流制三、合流制分流制经济技术比较合理地选择排水体制，是城镇和小区排水系统设计的重要问题，它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工和维修管理，而且对城镇和小区的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统的工程总投资和初期投资。通常，排水体制的选择，必须符合城镇建设规划，在满足环境保护要求的前提下，根据当地具体条件，通过技术经济比较决定。合流制分流制比较：合流制仅有一条管渠系统，地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便，但这种体制不利于城镇的分期发展。分流制管线多，地下建筑的竖向规划矛盾较大，占地多，施工复杂，但这种体制便于城镇的分期发展。环境方面….投资方面….维护管理方面…….作业：P337、9、10、20第四节给水排水管道工程规划与布置一、给水排水管道工程规划原则与建设程序给水排水管道工程规划必须与城市总体规划相协调，规划内容和深度应与城市规划步骤相一致，充分体现城市规划和建设的合理性、科学性和可实施性。在给水排水管道工程规划中，又被划分为给水工程专项规划和排水工程专项规划。（一）给水排水工程规划原则1．贯彻执行国家和地方的相关政策和法规2．给水排水工程规划要服从城镇总体规划3．城市及工业企业规划时应兼顾给水排水工程4．近远期规划与建设相结合5．要合理利用水资源和保护环境6．规划方案尽可能经济和高效（二）给水排水工程规划与建设程序1．给水排水工程规划的主要依据和内容2．规划设计基础资料的调查3．给水排水工程建设程序（1）提出项目建议书（2）进行可行性研究（3）编制设计文件（4）组织施工（5）竣工验收、交付使用二、给水管网布置原则（一）给水管网布置原则（二）给水管网布置的基本形式（三）给水管网定线（四）输水管渠定线三、排水管道系统规划布置（一）排水管道系统布置原则（二）排水管道系统布置形式（三）污水管道系统布置1．确定排水区界、划分排水流域2．污水厂和出水口位置的选定3．污水管道的布置与定线4．确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点5．确定污水管道在街道下的位置（四）雨水管渠系统布置1．充分利用地形，就近排入水体2．根据街区及道路规划布置雨水管道3．合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除4．采用明渠和暗渠相结合的形式5．出水口的设置6．调蓄水体的布置7．排洪沟的设置（五）废水的综合治理综合治理并纳入水污染防治体系，是解决水体污染的重要途径。第二章给水排水管道工程水力学基础第一节基本概念一、管道内水流特征三种流态：层流、紊流和过渡流；水流的粘滞性-水流内摩擦力二、有压流与无压流有压流—满管流无压流—半充满三、恒定流与非恒定流恒定流-流速和压强不随时间而变化，仅与空间位置有关反之，水体各点的流速和压强不仅与空间位置有关，而且还随时间而变化，这种流动称为非恒定流。四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，为非均匀流。五、水流的水头和水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能，一般用符号h或H表示，常用单位为米水柱（mH2O），简写米（m）。水头分为位置水头、压力水头和流速水头三种形式。hf=lv2λD2ghf=v2ξ2g第二节管渠水头损失计算一、沿程水头损失计算谢才公式：达西公式：(常用)目前国内外广泛使用的公式：1.巴甫洛夫斯基公式2.曼宁公式3.舍维列夫公式4.海曾-威廉公式二、局部水头损失计算局部水头损失计算公式：三、无压圆管的水力计算常用的均匀流基本公式有：Q=A·v流速公式：v=C·IR·作业：P401、5hf=v2lC2R第三章设计用水量设计用水量组成：（1）综合生活用水；（2）工业企业生产用水；（3）消防用水；（4）浇洒道路绿地用水；（5）未预见水量及管网漏失水量。第一节用水量定额用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。一、生活用水定额生活用水定额与室内卫生设备完善程度及形式、水资源和气候条件、生活习惯、生活水平、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关。（一）居民生活用水定额和综合生活用水定额（二）公共建筑用水定额（三）工业企业职工生活及淋浴用水定额二、工业企业生产用水定额计算方法：一、按工业产品每万元产值耗水量计算；二、按单位产品耗水量计算；三、按每台设备单位时间耗水量计算。三、消防用水量应按照现行的《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等执行。四、市政及其他用水定额浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候、土壤以及当地的具体条件确定。第二节用水量变化在给水系统设计时，除了正确地选定用水定额外，还必须了解供水对象的逐日逐时用水量变化情况，以便合理地确定给水系统及各单项工程的设计流量，使给水系统能经济合理地适应供水对象在各种用水情况下对供水的要求。一、基本概念（一）时变化系数Kh（二）日变化系数Kd在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3-1.6，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。日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给水排水设施完善程度，其值约为1.1-1.5，个别小城镇可适当加大。二、用水量时变化曲线在设计给水系统时，除了求出设计年限内最高日用水量和最高日的最高一小时用水量外，还应该知道最高日用水量那一天中24h的用水量逐时变化情况，据以确定各种给水构筑物的大小，这种用水量变化规律，通常以用水量时变化曲线表示。第三节用水量计算一、最高日设计水量计算（一）生活用水量计算1、综合生活用水量Q1计算Q1=N1q1/1000（m3/d）2、工业企业职工生活用水量Q2Q2=1/1000222221(`````)niiiiiinNqNq3、工业企业职工淋浴用水量Q3Q3=1/1000333331(`````)niiiiiinNqNq（二）生产用水量计算Q4=q4N4i（1-φ）（三）市政用水量Q5=（3%-5%）（Q1+Q2+Q3）（四）未预见水量及管网漏失水量Q6=以上各项水量之和的15%-25%因此，设计年限内城镇最高日设计用水量为：Qd=（1.15-1.25）（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）二、平均时和最高时设计用水量（1）最高日平均时设计用水量（2）最高日最高时设计用水量三、消防水量计算Qx=Nxqx作业：P5112第四章给水系统的工作工况给水系统必须能适应变化的供求关系，以保证在各种工作条件下，经济合理地满足用户对水量、水压的要求。最不利工作情况：（1）最高日最高用水时（2）消防时（3）最大转输时（4）最不利管段发生故障时。第一节给水系统的流量关系一、取水构筑物和给水处理系统各组成部分的设计流量均匀供水的原因：（1）有利于水处理构筑物稳定运行和管理（2）降低工程造价。水厂设计流量QI=aQd/T二、二级泵站、输水管和配水管网设计流量关系（一）二级泵站的工作情况泵站按高日高时流量设计，并且大小搭配（二）二级泵站设计流量增加水塔和高地水池可降低泵站设计规模。供水设计的原则（1）设计供水总流量必须等于设计用水量Qs=Qh（2）多水源给水系统不需设置水塔或高地水池（3）单水源给水系统两种方案：一是不设水塔，泵站设计流量为最高时用水流量；二是设置水塔，应先设计泵站供水曲线。要求：1）供水分级；2）泵站供水线接近用水线；3）合理选泵，合理搭配；4）供水等于用水。（三）输水管和配水管网的设计流量输水管和配水管网的计算流量均应按输配水系统在最高日最高时工作情况确定，并随有无水塔及其在管网中的位置而定。（无水塔、网前水塔、对置水塔、网中水塔）（四）水塔与清水池的调节作用1．水塔的流量调节2．清水池的流量调节第二节清水池和水塔一、清水池和水塔的容积计算（一）清水池和水塔的调节容积计算W=Max1212()()QQMinQQ（二）清水池和水塔的容积设计清水池有效容积为：W=W1+W2+W3+W4W1—清水池调节容积；W2—消防贮备水量；W3—给水系统生产自用水量；W4—安全贮备水量。水塔设计有效容积：W=W1+W2W1—水塔调节容积；W2—室内消防贮备水量。二、清水池和水塔的构造（一）清水池的构造在给水工程中，常采用钢筋混凝土水池、预应力钢筋混凝土水池或砖石水池，一般将其做成圆形或矩形。（二）水塔的构造1．水柜2．塔体3．管道和设备4．基础第三节给水系统的水压关系城市给水管网需保持最小的服务水头为：从地面算起1层为10m，2层为12m，2层以上每层增加4m。一、水塔扬程确定水泵扬程就是指单位重量液体通过水泵后所获得的能量增值。Hp=H0+h一泵站的扬程二泵站的扬程控制点是指整个给水系统中水压最不容易满足的地点，用以控制整个供水系统的水压。要求：（1）地形最高点；（2）要求自由水压最高点；（3）距离供水地点最远点。二、水塔高度确定三