第一章给水排水管道系统概论

第一章给水排水管道系统概论本章内容：1、给水排水系统的功能与组成2、给水管网系统的类型3、排水体制本章重点：1、给水管网系统的类型及其适用条件2、排水体制及其选择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、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。给水排水系统的功能：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。给水系统（watersupplysystem）是保障城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。根据系统的性质不同有四种分类方法：按水源种类，分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统；按服务范围，可分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等系统；按供水方式可分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（加压供水）和两者相结合的混合供水系统；按使用目的，可分为生活给水、生产给水和消防给水系统。根据用户使用水的目的，通常将给水分为生活用水、工业生产用水、消防用水和市政用水四大类。废水收集、处理和排放工程设施，称为排水系统（seweragesystem）。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。给水排水系统的功能和组成图取水设施给水处理设施居民生活用水公共设施用水市政用水城市消防用水城市污水管道工业废水处理工业用水企业给水输配城市雨水管道城市污水处理设施废水净化后的处置灌溉农田废水深度处理自然水体回用排放城市给水输配自然降水再生成品水输配给水排水系统除以上功能外，还应具有以下三项主要功能：（1）水量保障。（2）水质保障。（3）水压保障。给水排水系统组成：（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。城镇给水排水系统图河流图1-2城镇给水排水系统示意图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-污水处理系统；6污水排放系统二、给水排水系统工作原理1.给水排水系统的流量关系给水排水系统流量关系如图1-3所示，其中q1为给水处理系统自用水，q2为给水管网系统漏失水量；q3为给水管网系统水量调节，其流向根据水塔（或高位水池）进水或出水而变；q4为用户使用后未排入排水系统的水量；q5为进入排水管网系统的降水或渗入的地下水；q6为排水管道水量调节，其流向根据调节池进水或出水而变化；q7为污水处理系统自耗水；q8为污水回用用水量。河流图1-3给水排水系统流量关系示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-清水池；4-给水管网系统；5-水塔6-用户；7-排水管道系统；8-调节池；9-均和池；10-污水处理系统清水池是用来调节给水处理水量与管网中的用水量之差。调节池和均和池是用来调节排水管道和污水处理厂之间的流量差，排水调节池（均和池）还具有均和水质的作用，以降低因污染物随时间变化造成的处理困难。2.给水排水系统的水质关系3.给水排水系统的水压关系（1）全重力供水（2）一级加压供水（3）二级加压供水（4）多级加压供水第二节给水排水管道系统的功能与特点1、给水管道系统和排水管道系统均应具有以下功能：水量输送2.水量调节3.水压调节2、给水排水管道系统的功能与特点具有一般网络的特点：如：分散性、扩展性等，同时又具有自身的特点，如隐蔽性。第三节给水管网系统3.1、给水管网系统的组成给水管网系统一般是由输水管（渠）、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）及水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）等构成。如图1-4（a）、1-4（b）所示。河流12345图1-4（a）地表水源给水管道系统示意图图1-4（b）地下水源给水管道系统示意图1-取水构筑物；2-一级泵站；3-水处理构筑物；1-地下水取水构筑物；2-集水池；4-清水池；5-二级泵站；6-输水管；7-管网；8-水塔3-泵站；4-输水管；5-管网二、给水管网系统的类型给水管网系统主要有统一给水管网系统、多水源给水管网系统和不同输水方式的给水管网系统三种类型。1.统一给水管网系统：根据向管网供水的水源数目，统一给水管网系统可分为单水源给水管网系统和多水源给水管网系统两种形式。（1）单水源给水管网系统：即只有一个水源地，处理过的清水经过泵站加压后进入输水管和管网，所有用户的用水来源于一个水厂清水池（清水库），较小的给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，多为单水源给水管网系统，系统简单，管理方便。如图1-5所示。河流图1-5单水源给水管网系统示意图1-取水设施；2-给水处理厂；3-加压泵站；4-给水管网（2）多水源给水管网系统：有多个水厂的清水池（清水库）作为水源的给水管网系统，清水从不同的地点经输水管进入管网，用户的用水可以来源于不同的水厂。较大的给水管网系统，如中大城市甚至跨城镇的给水管网系统，一般是多水源给水管网系统，如图1-6所示。多水源给水管网系统的特点是：调度灵活、供水安全可靠（水源之间可以互补），就近给水，动力消耗较小；管网内水压较均匀，便于分期发展，但随着水源的增多，管理的复杂程度也相应提高。河流图1-6多水源给水管网系统示意图1-地表水水源；2-地下水水源；3-水塔；4-给水管网2.分系统给水管网系统：分系统给水管网系统和统一给水管网系统一样，也可采用单水源或多水源供水。根据具体情况，分系统给水管网系统又可分为：分区给水管网系统、分压给水管网系统和分质给水管网系统。（1）分区给水管网系统管网分区的方法有两种：一种是城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区，如图1-7所示，城镇被河流分隔，两岸工业和居民用水分别供给，自成给水系统，随着城镇发展，再考虑将管网相互沟通，成为多水源给水系统。另一种是因地形高差较大或输水距离较长而分区，又有串联分区和并联分区两类：采用串联分区，设泵站加压（或减压措施）从某一区取水，向另一区供水；采用并联分区，不同压力要求的区域有不同泵站（或泵站中不同水泵）供水。大型管网系统可能既有串联分区又有并联分区，以便更加节约能量。图1-8所示为并联分区给水管网系统，图1-9所示为串联分区给水管网系统。河流图1-7分区给水管网系统河流河流图1-8并联分区给水管网系统图1-9串联分区给水管网系统a-高区；b-低渠；1-净水厂；2-水塔；a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔；3-加压泵站（2）分压给水管网系统：由于用户对水压的要求不同而分成两个或两个以上的系统给水，如图1-10所示。符合用户水质要求的水，由同一泵站内的不同扬程的水泵分别通过高压、河流图1-10分压给水管网系统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-水塔低压输水管网送往不同用户。（2）分质给水管网系统：因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户，称为分质给水管网系统，如图1-11（a）、1-11（b）所示。生产用水生活用水图1-11（a）分质给水管网系统图1-11（b）分质给水管网系统1-分质净水厂；2-二级泵站；3-输水管；1-井群；2-地下水水厂；3-生活用水管网；4-居住区；5工厂区4-生产用水管网；5-取水构筑物；6-生产用水厂3.不同输水方式的管网系统根据水源和供水区域地势的实际情况，可采用不同的输水方式向用户供水。（1）重力输水管网系统（2）水泵加压输水管网系统第四节排水管道系统4.1、排水管道系统的组成排水管道系统一般由废水收集设施、排水管道、水量调节池、提升泵站、废水输水管（渠）和排放口等组成。如图1-14所示。河流图1-14排水管道系统示意图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4.2、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，它们可以采用同一个排水管道系统来排除，也可以采用两个或两个以上各自独立的排水管道系统来排除。这种不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。1．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（渠）系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。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）直排式合流制排水系统（2）截流式合流制排水系统河流污水处理厂河流直排式合流制排水系统截流式合流制排水系统（3）完全合流制排水系统：河流污水处理厂完全合流制排水系统2．分流制排水系统将生活污水、生产废水和雨水分别在两种或两种以上管道（渠）系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况：（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，又有雨水管道系统污水处理厂河流图1-21完全分流制排水系统（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）。污水处理厂河流图1-22不完全分流制排水系统还有一种情况称为半分流制排水系统河流污水处理厂在一个城镇中，有时既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。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，根据当地的具体条件，通过技术经济比较决定。从城镇规划方面看。从环境保护方面看。从投资方面看。从排水系统的管理上看。总的看来，排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况、排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体条件等，在满足环境保护要求的前提下，全面规划，接近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合考虑而定。一般情况下，新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制；老城镇的城区由于历史原因，一般已采用合流制，要改造成完全分流制难度较大，故在同一城镇内可采用不同的排水体制，旧城区可采用截流式合流制，易改建地区和新建的小区宜采用分流制或不完全分流制；在干旱少雨地区，或街道较窄地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用完全合流制。