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城市水循环技术及科技创新主讲人：马文成地点：B406课时：30学时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城市给水排水系统（1）水量保障（2）水质保障（3）水压保障给水排水系统的流量关系河流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-污水处理系统给水排水系统的水质关系作为城镇给水水源，其水质必须符合国家生活饮用水水源水质标准；生活饮用水必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要求；工业用水和其他用水必须达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求；废水排放的水质要求应按照国家废水排放水质标准及废水排放受纳水体的承受能力确定。给水排水系统的水压关系给水排水整个过程都与能量有关在给水系统中：全重力供水；一级加压供水；二级加压供水；多级加压供水。在排水系统中：一般靠地形高差按重力输水，特殊情况下采用压力输水。在埋深较大和局部地势低的地方，排水系统提升有可能需要进行多次。给水排水管道系统的功能与特点给水排水管道系统的功能•水量输送：即实现一定水量的位置迁移，满足用水和排水的地点要求。•水量调节：即采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题。•水压调节：即采用加压和减压措施调节水的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。给水排水管道系统的特点给水排水管道系统具有一般网络系统的特点，即分散性（覆盖整个用水区域）、连通性（各部分之间的水量、水压和水质紧密关联且相互作用）、传输性（水量输送、能量传递）、扩展性（可以向内部或外部扩展，一般分多次建成）等。同时给水排水管道系统又具有与一般网络系统不同的特点，如隐蔽性强、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。给水管网系统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。河流1-取水构筑物；2-一级泵站；3-水处理构筑物；4-清水池；5-二级泵站；6-输水管；7-管网；8-水塔给水管网系统类型1．按水源的数目分类（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统1132多水源给水系统2．按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统：同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。系统简单，投资较少，管理方便。适用在工业用水量占总水量比例小，地形平坦的地区。（2）分质给水系统：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。可分为生活给水管网和生产给水管网等。可以从同一水源取水，在同一水厂中经过不同的工艺和流程处理后，由彼此独立的水泵、输水管和管网，将不同水质的水供给各类用户。234651654312分质给水系统采用此种系统，可使城市水厂规模缩小，特别是可以节约大量药剂费用和动力费用，但管道和设备增多，管理较复杂。适用在工业用水量占总水量比例大，水质要求不高的地区。（3）分区给水系统将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的几率和泵站能量的浪费。管网分区的方法有两种：城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区；地形高差较大或输水距离较长而分区。河流分区给水管网系统河流并联分区给水管网系统a-高区；b-低渠；1-净水厂；2-水塔；串联分区给水管网系统a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔；3-加压泵站河流3．按输水方式分类（1）重力输水：水源处地势较高，清水池中的水依靠重力进入管网系统，无动力消耗，较经济。（2）压力输水：依靠泵站加压输水。排水管道系统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。河流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水体，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。特点：对水体污染严重，系统简单。这种直排式合流制系统目前不宜采用。（２）截流式合流制：截流管溢流井污水厂这种系统是在沿河的岸边铺设一条截流干管，同时在截流干管上设置溢流井，并在下游设置污水处理厂。晴天和初降雨时污水污水处理厂排入水体或再利用当混合污水的流量截流干管的输水能力水体部分混合污水溢流井特点：比直排式有了较大的改进，但在雨天时，仍有部分混合污水未经处理而直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染。适用于对老城市的旧合流制的改造上游合流管截流管溢流堰溢流管（３）完全合流制将污水和雨水合流于一条管渠，全部送往污水处理厂进行处理。特点:卫生条件较好，在街道下，管道综合也比较方便，但工程量较大，初期投资大，污水厂的运行管理不便。污水厂2．分流制所谓分流制是指用不同管渠分别收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统排除雨水的系统称为雨水排水系统。3．混合制既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。生活污水工业废水污水厂排入水体或再利用（１）完全分流制既有污水管道系统，又有雨水管渠系统雨水排入水体雨水排水系统污水排水系统污水厂特点：比较符合环境保护的要求，但对城市管渠的一次性投资较大。适用于新建城市。污水厂（２）不完全分流制这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。各种污水通过污水排水系统送至污水厂，经过处理后排入水体；雨水沿道路边沟，地面如城镇的地势适宜，不易积水时，或初建城镇和小区可采用不完全分流制，先解决污水的排放问题，待城镇进一步发展后，再建雨水排水系统，完成完全分流制的排水系统。这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展。明渠和小河，然后进入较大的水体。污水厂溢流井主干管（3）半分流制：既有污水排水系统，又有雨水排水系统。特点：可以更好地保护水环境，但工程费用较大，目前使用不多。适用于污染较严重地区。初降雨水污水厂排入水体或再利用后续雨水排入水体雨水排水系统雨水跳跃井排水体制的选择（1）从城市规划方面看：制仅有一条管渠系统，对地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便。分流制管线多，对地下建筑的竖向规划矛盾较大。（2）从环境保护方面看：直排式合流制不符合卫生要求，新建的城镇和小区已不再采用；完全合流制排水系统卫生条件较好，但工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便，特别是在我国经济实力还不雄厚的城镇和地区，更是无法采用；（3）从投资方面看：分流制比合流制高。合流制只敷设一条管渠，其管渠断面尺寸与分流制的雨水管渠相差不大，管道总投资较分流制低20%～40%，但合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。由于管道工程的投资占给排水工程总投资的70%～80%，所以总的投资分流制比合流制高。如果是初建的城镇和小区，初期投资受到限制时，可以考虑采用不完全分流制，先建污水管道而后建雨水管道系统，以节省初期投资，有利于城镇发展，且工期短，见效快，随着工程建设的发展，逐步建设雨水排水系统。新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制；老城镇可采用截流式合流制；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，也可考虑采用合流制。给水管网系统规划布置1．给水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）主次明确（3）尽量缩短管线长度（4）协调好与其他管道关系（5）保证供水安全可靠（6）尽量减少拆迁，少占农田（7）施工、运行和维护方便（8）远近期结合，留有发展余地2．给水管网布置基本形式（1）树状网：特点：●管线长度短，构造简单，投资省●安全可靠性差●水力条件差，易产生“死水区”，末端水流停滞影响水质二级泵站适用：对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。二级泵站（2）环状网：特点：●管线长度长，投资大●安全可靠性好●水力条件较好，不易产生“死水区”。适用：对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。1．排水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，按从主干管到干管到支管的顺序进行布置；（3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短和埋深最小；（4）协调好与其他管道关系（5）施工、运行和维护方便（6）远近期结合，留有发展余地排水管网系统规划布置2．排水管网布置形式排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类和污染程度等分为多种形式，以地形为主要考虑因素的布置形式有以下几种：(1)正交式：在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。特点：干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。适用：雨水排水系统。(2)截流式：沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。污水厂特点：减轻水体污染，保护环境。适用：分流制污水排水系统。（3）平行式：在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。污水厂特点：保证干管较好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多。适用：地形坡度大的地区。(4)分区式：在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。泵站污水厂优点：能充分利用地形排水，节省电力。适用：个别阶梯地形或起伏很大的地区。(5)分散式：当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。特点：干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等但污水厂和泵站（如需设置时）的数量将增多。适用：在地势平坦的大城市(6)环绕式：可沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。污水厂特点：污水厂和泵站（如需设置时）的数量少。基建投资和运行管理费用小。污水管网布置主要内容包括：•确定排水区界，划分排水流域；•选定污水厂和出水口的位置；•进行污水管道系统的定线；•确定需要抽升区域的泵站位置；•确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。1．确定排水区界、划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。2．选定污水厂和出水口位置（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100m以上的距离。（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300m以上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。3．污水管道定线在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽