第一章_给水排水管道工程概论

给水排水管道工程技术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称。功能：向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压，同时承担用户排出的废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对人体健康的危害和保护环境的目的。给水排水系统给水系统：向不同类别的用户供应满足需求的水。排水系统：对废水进行收集、输送和处理。1.给水系统给水系统的四种不同分类方法按水源种类-----地表水和地下水。按服务范围-----区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水。按供水方式-----重力供水系统、加压供水系统和混合供水系统。按使用目的-----生活用水、工业生产用水和市政消防用水。（常用）•生活用水居民生活用水（满足一定水质标准）公共设施用水（用水量大，集中，水质同生活用水）工业企业生活用水（水量和工业企业生产工艺、生产条件有关，水质同居民生活用水）•工业生产用水产品用水、工艺用水、辅助用水（对水量水质、水压要求差异很大）•市政消防用水道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防用水2.排水系统废水的分类生活污水居民生活污水、工业企业生活污水含有大量有机物，污染程度严重，废水处理重点工业废水冷却洗涤水，简单处理污染严重工业废水，须严格处理雨水给水排水系统功能关系示意图水源取水设施给水处理设施供水泵站城市给水管网企业给水管网居民生活用水公共设施用水市政用水消防用水工业企业生产用水工业企业生活用水工业企业消防用水城市雨水管网城市污水管网工业废水管网工业废水处理设施城市污水处理设施排水受纳体自然降水3.给水排水系统主要功能•水量保障•水质保障给水处理水质、贮水和输配水水质、排水水质•水压保障充分利用地形高差，水泵加压4.给水排水系统的组成（1）水源取水系统包括水源、取水设施、提升设备和输水灌渠等。（2）给水处理系统包括采用各种物理、化学、生物等方法的水质处理设备和构筑物。（3）给水管网系统包括输水管渠、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、水塔等）等，简称输配水系统。（4）排水管网系统包括污水和废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站及附属构筑物（如检查井、跌水井、水封井、雨水口等）等。（5）污水和废水处理系统包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质净化设备和构筑物。（6）排放和重复利用系统包括废水受纳体（如水体、土壤等）和最终处置设施，如排放口、稀释扩散设施、隔离设施和废水回用设施等。二、给水排水系统工作原理1.给水排水系统的流量关系取水系统给水处理系统给水管网系统用户排水管网系统排水处理系统排放或复用系统清水池均和池调节池水塔Q1q1Q8Q2Q3Q4Q5Q6Q7q6q3q2q5q7q3清水池、均和池、水塔、调节池的作用2.给水排水系统的水质关系三个水质标准•原水水质标准•给水水质标准•排放水水质标准三个水质变化过程•给水处理•用户用水•废水处理3.给水排水系统的水压关系•水压：用户用水需要，也是给水和排水输送的能量来源。•水的机械能：位能、压能和动能;测压管水头（压力水头）指位能和压能之和。水在输送中的压力方式：（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组成一、给水排水管网系统的功能和特点•功能：（1）水量输送（2）水量调节（3）水压调节•特点：具有一般网络系统的特点：分散性、连通性、传输性、扩展性。二、给水管道系统的构成(1)输水管渠从水源到城市水厂或城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。铸铁管、钢管、钢筋混凝土管等；两条并行，适当地点连通。(2)配水管网将水送到用户的管道系统由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。附属设施：消火栓、阀门、监测仪表等。(3)水压调节设施（泵站、减压阀）(4)泵站供水泵站（二级泵站）一般设于水厂内部。加压泵站（三级泵站）对远离水厂的供水区域或地形较高的区域进行加压。(5)水量调节设施（清水池、水塔和高位水池）调节供水与用水的流量差，也可用于贮存备用水量，提高供水安全。(6)减压设施减压阀、节流孔板等，降低和稳定输配水系统局部的水压。减压阀节流孔板三、排水管道系统的构成•废水收集设施•排水管道•水量调节池•提升泵站•输水管（渠）•排放口（1）废水收集设施（室内污水管道及设备）排水系统起端设备，通过水封管、支管、竖管和出户管排到室外窨井，通过连接窨井的排水支管将废水收集到排水管道系统。（2）排水管道•排水管网由支管、干管、主干管等构成。非满流。•附属构筑物：雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井等。指具有一定容积的污水、废水或雨水贮存设施。用于调节排水管外流量与输水量或处理水量的差值。•降低下游高峰排水量，减小输水灌渠或排水处理设施的设计规模，降低工程造价。•事故时贮水，减小污染；均和水质。（3）排水调节池（4）提升泵站提高排水的高程或使排水加压输送。（5）废水输水管（渠）（6）废水排放口•岸边式，具有较好的防止冲刷能力。•分散式，废水与接纳水体均匀混合。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、按水源数目分类（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统2、按系统构成方式分类（1）统一给水系统根据生活饮用水水质标准，由同一管网供给生活、生产和消防用水到用户的给水系统。特点：所有用户用一个管网，一个水处理系统；造价低，运行费用高，会造成浪费。多用于用户集中，对水质、水压无特殊要求或相差不大的城镇和工业企业的给水工程。（2）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和水压等，各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。给水区域大、地形起伏、远距离输水，分为并联分区和串联分区两种基本形式。并联分区：由同一泵站内的低压和高压水泵分别供给低区和高区用水。供水安全可靠，水泵集中；管理方便，但管网造价高，需要高压输水管。串联分区：高低两区用水均由低区泵站供给，高区用水再由高区水泵加压。管网造价低，但供水安全、可靠性较差，水泵站分散，管理不便。（3）分压给水系统供水区域较大，回落地形狭长，不同用户对水压要求不同，是由同一泵站内不同水泵分别供水到高压和低压管网。管网压力适宜，动力消耗低，供水安全。（4）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，称为分质给水系统。•生产用水、生活用水分质•饮用水、杂用水分质•直接饮用水占管网1～2％；优质优用有限水资源；可节省净水处理费用。•每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高，管理复杂。•在水资源紧缺的新建居住区、工业区、海岛地区可以考虑应用。（5）区域性给水系统由于水源受到污染，几个城市集中在上游取水，沿线分别供水。•对于城市化水平高的区域适用，并能发挥规模效应，降低成本。3、按输水方式分类（1）重力输水管网系统当水源地高于给水区，并且高差可保证以经济的造价输送所需的水量时，清水池中的水可依靠重力，经重力输水管进入管网并供用户使用。•无动力消耗，管理方便，运行经济（2）水泵加压输水管网系统水源地没有可充分利用的地形优势，清水池中的水须由泵站加压送出，经输水管进入管网供用户使用。•动力消耗大二、排水管道系统的类型概念：排水体制生活污水、工业废水和雨水可以采用一个管渠来排除，也可以采用两个或两个以上独立的管渠来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。分类：合流制：直排式、截流式、完全合流制分流制：完全分流制和不完全分流制（1）直排式合流制排水系统•是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管内排除的系统。•老城市早期使用，水体污染严重。132直排式合流制排水系统1合流支管（沟）合流干管（沟）2河流3合流干管（沟）截流式合流制排水系统1截流主干管（沟）溢流井23722211133366456污水厂4溢流干管（沟）出水口65河流7（2）截流式合流制排水系统•设截流干管、溢流井、污水厂。•老城市排水系统改造时经常使用。简单易行，降低污染。（3）完全合流制排水系统•是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管内排除，并全部送往污水厂进行处理。河流污水厂完全合流制排水系统分流制排水系统•将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。•排除生活污水和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。•根据排除雨水的方式不同，可分为完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。（1）完全分流制排水系统完全分流制排水系统1污水干管（沟）出水口532雨水干管（沟）6污水主干管（沟）河流4污水厂363135422121（2）不完全分流制排水系统雨水干管（沟）不完全分流制排水系统（补充部分雨水管网）河流65出水口污水干管（沟）1原有渠道234污水厂142365污水干管（沟）不完全分流制排水系统（未建雨水管网）1明渠或小河235污水厂3412出水口4河流5工业企业中一般采用分流制排水系统•工业废水和生活污水不宜混合；•不同工业废水之间也不宜混合。否则会造成污水和污泥处理的复杂化，以及给废水重复利用和回收有用物质造成困难。合流制和分流制的比较：环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成污染；分流制在降雨初期有污染。造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%~40%，但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制，总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地区适于采用。维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。分流制污水厂易于控制。•合理选择排水系统的体制，使城市和工业企业排水系统规划和设计的重要内容，它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统的建设投资费用和运行管理费用。排水体制的选择•《室外排水设计规范》（GBJ14-87）规定：排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水文条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。新建地区的排水系统宜采用分流制。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和建设程序（一）给水排水管道工程规划原则（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发展规划；（3）城市及工业企业规划时应兼顾给水排水工程；（4）合理确定远近期规划和建设范围；（5）要合理利用水资源和保护环境；（6）规划方案应尽可能经济和高效。（二）给水排水管道工程规划内容：•给水水源规划；•给水处理厂规划；•给水管网规划；•排水管网规划；•污水处理厂规划和废水排放与利用规划等。（三）给水排水管道工程规划任务（1）确定给水排水系统的服务范围与保护措施；（2）确定水资源综合利用与保护措施；（3）确定系统的组成与体系结构；（4）确定给水排水主要构筑物的位置；（5）确定给水排水处理工艺流程与水质保证措施；（6）给水排水管网规划和干管布置与定线；（7）确定废水的处置方案及其环境影响评价；（8）给水排水工程规划的技术经济比较。（1）明确规划任务，确定规划编制依据。（2）调查收集必需的基础资料，进行现场勘察。（3）合理确定城市用水定额，估算用水量和排水量。（4）制定给水排水工程规划方案。（5）根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施。（6）编制工程规划文件，绘制工程规划图纸，完成规划成果文本。（四）给水排水管道工程规划工作程序给水排水工程技术经济分析方法•数学分析法：将工程方案构成工程费用最小化数学模型，将工程费用作为目标函数，将工程技术要求作为约束条件，通过数学最优化求解计算，使目标函数达到最优解。•方案比较法：通过多方案比较，从有限个方案中寻求经济效果最佳者。•对于给水或排水工程整体系统，常用方案比较法；•对于用数学模型可以完整表达的给水或排水管网系统，常用数学分析法。•工程方案的技术经济分析是在技术上满足工程建设目标的条件下