-给水排水管道系统PPT课件

1 第3章给水排水管道系统3 1给水管道系统组成输配水系统的作用是以适当的水压不间断地向用户提供充沛的水量 并能够保证所输送的水不受污染 输配水系统包括输水管渠 配水管网 泵站 水量调解构筑物 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 配水管网 将水送到用户的管道系统 2 3 2管网布置形式根据管网的布置形式 可分为树状管网和环状管网 树状管网投资较省 但供水安全性较差 环状管网投资明显高于树状管网 但增加了供水的可靠性 一般在城镇建设的初期采用树状管网 随着城镇的发展逐渐连成环状管网 在城市的中心布置成环状管网 郊区布置成树状管网 3 泵站 树状管网 4 泵站 环状管网 5 给水管网的布置应满足以下要求 1 按照城市规划平面图布置管网 布置时应考虑给水系统分期建设的可能 并留有充分的发展余地 2 管网布置必须保证供水安全可靠 当局部管网发生事故时 断水范围应减到最小 3 管线遍布在整个给水区内 保证用户有足够的水量和水压 4 力求以最短距离敷设管线 以降低管网造价和供水能量费用 6 3 3管网定线管网定线是指在供水区域内确定给水干管以及干管之间的连接管的平面位置和走向 不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管 影响因素 城市平面布置 供水区域的地形 水源和调节水池位置 街区和用户特别是大用户的分布 河流 铁路 桥梁的位置等 7 干管延伸方向应和二级泵站输水到水池 水塔 大用户的水流方向一致 循水流方向 以最短的距离布置一条或数条干管 干管应从用水量较大的街区通过 干管一般按城市规划道路定线 但尽量避免在高级路面或重要道路下通过 管线在道路下的平面位置和标高 应符合城市地下管线综合设计的要求 给水管线和建筑物 铁路以及其它管道的水平净距 均应符合有关规定 8 管网可采用树状网和若干环组成的环状网相结合的形式 管线大致均匀地分布于整个给水区 干管的间距采用500 800m 连接管的间距可根据街区的大小考虑在800 1000m左右 分配管直径至少为100mm 大城市采用150 200mm 城镇生活饮用水的管网 严禁与非生活饮用水的管网连接 也严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统直接相连 9 输水管定线定义 从水源到水厂或水厂到相距较远管网的管 渠叫做输水管渠 特点 距离长 与河流 高地 交通路线等的交叉较多 中途一般没有流量的流入与流出 形式 常用的有压力输水管渠和无压输水管渠两种形式 10 无压输水通常以重力为输水动力 运行费用较低 但管渠的布置受到地形的限制 管渠的断面尺寸以及水流速度也会受到水位落差的影响 明渠输水过程中原水可能受到污染 压力输水通常以水泵为动力 运行费用较高 但管道的布置相对来说比较自由 输水过程中原水不会受到污染 11 定线原则 必须与城市建设规划相结合 尽量缩短线路长度 减少拆迁 少占农田 便于管渠施工和运行维护 保证供水安全 选线时 应选择最佳的地形和地质条件 尽量沿现有道路定线 以便于施工和检修 减少与铁路 公路和河流的交叉 管线避免穿越滑坡 岩层 沼泽 高地下水位和河水淹没与冲刷地区 以降低造价和便于管理 尽可能重力输水 12 输水干管一般不宜少于两条 并且每隔一定距离设连接管连通 当有安全贮水池或其他安全供水措施时 也可修建一条输水干管 输水干管和连通管管径及连通管根数 应按输水干管任何一段发生保障时仍能通过事故用水量计算确定 城镇的事故水量为设计水量的70 工业企业的事故水量按有关工艺要求确定 当负有消防给水任务时 还应包括消防水量 13 从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量 应按最高日平均时供水量加自用水量确定 当长距离输水时 输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量 向管网输水的管道设计流量 当管网内有调节构筑物时 应按最高日最高时用水条件下 由水厂所负担供应的水量确定 当无调节构筑物时 应按最高日最高时供水量确定 14 当采用明渠输送原水时 应有可靠的保护水质和防止水量流失的措施 输水管渠应根据具体情况设置检查井 检查井间距 当管径为700毫米以下时 不宜大于200米 当管径为700至1400毫米时 不宜大于400米 非满流的重力输水管渠 必要时还应设置跌水井或控制水位的措施 15 长距离输水管渠的定线应在对各种可行的方案进行详细的技术经济比较后确定 对于地势起伏较大的地段 宜采取压力输送与重力输送相结合 特别要避免管路中出现负压 在输水管道隆起点和平直段的必要位置上 应装设排气阀 低处应装设泄水阀 其数量和直径应通过计算确定 设计满流输水管道时 应考虑发生水锤的可能 必要时应采取消除水锤的措施 16 3 4水管 管网附件和附属构筑物1水管材料和配件 管道材料应该符合以下要求 密闭性能好减少水量漏失 降低产销差率 避免管网检修时外界污水渗入 化学稳定性管道内壁具有耐腐蚀性 不会受到水中各种物质的侵蚀 同时也不会向水中析出有毒有害物质 17 水力条件好内壁光滑 不易结垢 减少水头损失 降低常年供水电耗 施工维修方便尽可能缩短维修所造成的停水时间 建设投资省管网建设费用占总费用的50 70 管材的价格占管道综合工程50 以上 使用寿命长管网扩建对城市交通 环境产生很大影响 一般按永久性工程设施进行设计 18 3 5管道材料金属管材 1 钢管直缝焊接钢管螺旋焊接钢无缝钢管不锈钢管镀锌钢管 19 2 铸铁管灰口铸铁管球墨铸铁管3 有色金属管铜管铝管 20 非金属管材 1 水泥压力管 CP 石棉水泥管 ACP 自应力管 SSCP 预应力管 PCP 21 2 塑料管硬聚氯乙烯管 UPVC 聚乙烯管 PE 高密度聚乙烯管 HDPE 中密度聚乙烯管 MDPE 低密度聚乙烯管 LDPE 聚乙烯夹铝复合管 HAH 交联聚乙烯管 PEX 聚丙烯管 PP 聚丁烯管 PB 工程塑料管 ABS 玻璃钢管 GRP 22 大口径钢管管材及管件容易加工 强度高 韧性好 能承受高的内外压 对复杂地形适应性强 一般不用于埋地管道 只用于内压高 穿越铁路 河谷的管线及地震烈度较高的地区 钢管刚度小 易变形 衬里及外防腐成本高 必要时还需作阴极保护 施工过程中焊接工作量大 有缺陷的焊缝会出现应力集中 出现爆裂事故 管节拼装时纵向焊缝要错开300mm以上 出厂前应逐根作水压试验 试压值为管线试验压力的1 25倍 23 镀锌钢管存在锈蚀问题 影响水质和使用年限 已经停止在饮用水方面的应用 主要用于消火栓和自动喷水灭火系统 生活用水采用的镀锌钢管为内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管 镀锌钢管衬塑有两种方式 一种是内部衬涂聚乙烯 另一种是在薄镀锌钢管内部挤压聚乙烯管 前一种方式涂衬层既不容易粘牢 也不容易衬匀 后一种方式效果较好 钢塑复合管的连接管件内部 也都衬有聚乙烯 24 灰口铸铁管口径小 材质不稳定 发生爆管事故较多 在供水工程中基本不再采用 球墨铸铁保留了铸铁的铸造性 耐腐蚀性 又增加了抗拉性 延伸性 弯曲性和耐冲击性 25 石棉水泥管六十年代在部分城市使用过 目前基本不再使用 自应力管用425号或525号普通硅酸盐水泥 325号或425号矾土水泥和二水石膏 按适当比例加工制成 所用钢筋为低碳冷拔钢丝或钢丝网 规格一般在100 600mm之间 强度较低 容易出现二次膨胀及横向断裂 工艺简单 制管成本较低 在小城镇及农村供水系统中使用较普遍 26 钢筋混凝土压力管及其接口1 管材性能及规格预应力混凝土管可以代替钢管或铸铁管用做给水管道中 它可节约金属材料90 以上 并具有耐电化学腐蚀的性能 由于混凝土中有预应力钢丝 抗裂性能较强 预应力混凝土管大多为承插式接口 仅用一个橡胶圈 适用于地基不均匀或地震地区 橡胶圈埋在地下 耐老化性能可达数l0年之久 承插式预应力混凝土管的自重较大 材质脆 在运输及安装时需加强保护 另外 在管网中尚无相应的管件配备 2 外观检查与胶圈选择 1 外观检查 2 橡胶圈的选择3 管道安装承插式钢筋混凝土管是靠挤压在环向间隙内的橡胶圈来密封的 27 钢管及接口钢管常用于长距离输水管道及城市中的大口径给水管道 室内管道及各种工艺管道也常用钢管做为管材 钢管的强度及抗应变性能比铸铁管和预应力混凝土管均强 同时接口简便 但钢管成本高 耐腐蚀性差 钢管有热轧无缝钢管和有纵向及螺旋焊缝的焊接钢管 直径较大的钢管通常在加工场用钢板卷圆 焊接而成 钢管的接口多为焊接 如气焊 电弧焊 接触焊等方式 此外也有法兰盘接口和各种柔性接口型式 28 管道质量检查与验收 一 给水管道的试压管道试压是管道施工质量检查的重要措施 其目的是衡量施工质量 检查接口质量 暴露管材及管件强度 缺陷 砂眼 裂纹等弊病 以达到设计质量要求 符合验收条例 29 水压试验方法 1 管道强度试验 又称落压试验 管道强度试验的根据是 如果管道漏水 漏水量与压力降的速度成正比 但这只限于管内空气被排尽才是正确的 2 管道严密性试验 又称渗水量试验 管道严密性试验是根据在同一管段内 压力相同 压降亦相同 其漏水量相同的原理来检查管道的漏水情况的 此法可消除管内残留空气对试验精度的影响 可以直接测得漏水量 30 管道冲洗与消毒1 管道冲洗 1 冲洗目的与合格要求 2 冲洗注意事项 3 冲洗水来源2 管道消毒生活给水管道消毒应采用不低于20mg L氯离子浓度的清洁水浸泡24h 再次冲洗 直至水质部门取样化验合格为止 31 管道接口 钢管 焊接 法兰连接 承插连接 铸铁管 法兰连接 承插连接 混凝土管 一般采用承插连接 塑料管 法兰连接 承插连接 溶剂粘结 热熔或电熔连接 管材 管件的接口原则上不推荐刚性接口 在爆管抢修中 也尽量安装柔性快速抢修接头 32 33 2管网附件 闸阀具有流体阻力小 开闭所需外力较小 介质的流向不受限制等优点 但外形尺寸和开启高度都较大 安装所需空间较大 水中有杂质落入阀座后阀不能关闭严密 关闭过程中密封面间的相对摩擦容易引起擦伤现象 闸阀 是指关闭件 闸板 由阀杆带动 沿阀座密封面作升降运动的阀门 34 蝶阀 是指启闭件 蝶板 绕固定轴旋转的阀门 蝶阀具有操作力矩小 开闭时间短 安装空间小 重量轻等优点 蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面 增大水头损失 且易挂积杂物和纤维 35 止回阀 是指启闭件 阀瓣或阀芯 借介质作用力 自动阻止介质逆流的阀门 根据启闭件动作方式不同 可进一步分为旋启式止回阀 升降式止回阀 消声止回阀 缓闭止回阀等类型 36 排气阀 用来排除集积在管中的空气 以提高管线的使用效率 在间歇性使用的给水管网末端和最高点 给水管网有明显起伏可能积聚空气的管段的峰点应设置自动排气阀 37 消火栓 是安装在给水管网上 向火场供水的带有阀门的标准接口 是市政和建筑物内消防供水的主要水源之一 38 室外消火栓有双出口和三出口两种形式 出水口直径有65mm 80mm 100mm和150mm四种规格 至少一个出水口直径不小于100mm 安装间距不超过120米 与市政供水管网的连接形式 位于主水管旁 引水平专用分支管并设控制阀门连接消火栓 消火栓设立在非专用于消火栓的分支管道上 与主控阀安装在一个井室内 直接在输配水管道上加三通 消火栓直立于管道上 39 40 地上消火栓部分露出地面 目标明显 易于寻找 出水操作方便 适应于气温较高地区 但容易冻结 易损坏 有些场合妨碍交通 容易被车辆意外撞坏 影响市容 地上消火栓有两种型号 一种是SS100 另一种是SS150 SS100消火栓的公称通径为100mm 一个100mm的出水口 两个65mm的出水口 SS150消火栓的公称通径为150mm 一个150mm的出水口 两个65mm或80mm的出水口 41 42 地下式消火栓隐蔽性强 不影响城市美观 受破坏情况少 寒冷地带可防冻 适用于较寒冷地区 但目标不明显 寻找 操作和维修都不方便 容易被建筑和停放的车辆等埋 占 压 要求在地下消火栓旁设置明显标志 地下式消火栓一般需要与消火栓连接器配套使用 消火栓连接器主要由本体 闸体 快速接头等零部件组成 其材质为铸造铝合金 地下消火栓有两种型号 SX65和SX100 43 44 阀门井 用于安装管网中的阀门及管道附件 阀门井的平面尺寸 应满足阀门操作和安装拆卸各种附件所需的最小尺寸 井深由水管埋设深度确定 但井底到水管承口或法兰盘底的距离至少为0 10m 法兰盘和井壁的距离宜大于0 15m 从承口外缘到井壁的距离应在0 30m以上 以便于接口施工 阀门井有圆形与方形两种 一般采用砖砌 也可用石砌或钢筋混凝土建造 3管网附属构筑物 45 支墩 承插式接口的管线 在弯管处 三通处 水管尽端的盖板上以及缩管处 都会产生拉力 接口可能因此松动脱节而使管线漏水 因此在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故 但当管径小于300mm或转弯角度小于10 且水压力不超过980kPa时 因接口本身足以承受拉力 可不设支墩 46 管道穿越障碍物措施 穿越临时铁路或一般公路 可不设套管 但应将接口放在两股道之间 穿越较重要的铁路或交通频繁的公路 须放在套管内 大开挖施工套管直径大300mm 顶管施工大600mm 穿越铁路或公路时 管顶应在铁轨底或公路路面以下1 2m左右 两端应设检查井 井内设阀门或排水管等 管线穿越河川山谷时 可利用现有桥梁架设水管 或敷设倒虹管 或建造水管桥 钢管过河时 也可设为拱管 47 节点详图 48 调节构筑物 水塔 水塔一般采用钢筋混凝土或砖石等建造 主要由水柜 塔架 管道和基础组成 进 出水管可以合用 也可分别设置 为防止水柜溢水和将柜内存水放空 须设置溢水管和排水管 管径可和进 出水管相同 溢水管上不设阀门 排水管从水柜底接出 管上设阀门 并接到溢水管上 49 水池 给水工程中 常用钢筋混凝土水池 预应力钢筋混凝土水池和砖石水池 一般做成圆形或矩形 水池应有单独的进水管和出水管 安装位置应保证池内水流的循环 此外应有溢水管 管径和进水管相同 管端有喇叭口 管上不设阀门 水池的排水管接在集水坑内 管径一般按2h内将池水放空计算 容积在1000m3以上的水池 至少应设两个检修孔 50 3 5城市排水系统的体制和组成 51 排水系统的体制及其选择 排水体制 52 图3 5 1直排式合流制排水系统 53 图3 5 2截流式合流制排水系统 54 55 图3 5 4不完全分流制排水系统 56 图3 5 5半分流制排水系统 57 环境保护 对于截流的 第一次冲刷 问题可以考虑将雨天的水储存 在晴天进行处理 也可以排水系统的中 下游沿线适当位置设储存调节池和处理设施 造价方面 合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20 30 具体要和当地自然 经济情况结合管理和维护 排水系统体制的选择依据 58 排水系统的主要组成部分 排水系统是收集 输送 处理 利用及排放废水的全部工程设施 59 60 图3 5 6城市排水系统的组成 61 图3 5 7房屋内部给排水设备 62 图3 5 8街坊污水沟道布置图 63 图3 5 9城市污水排水系统总平面示意图 64 图3 5 10某工厂排水系统总平面示意图 65 图3 5 11某污水处理厂工艺流程图 66 67 污水沟道系统规划及设计沟道及沟道系统上的构筑物 概述 沟道 68 沟管 一 混凝土管 混凝土管适用于排除雨水 污水 管口有承插式 企口式和平口式 制造方法有捣实法 压实法和振荡法 缺点 抗蚀性较差 既不耐酸也不耐碱 抗渗性也较差 管节短 接头多 69 沟管的管口形式 70 二 钢筋混凝土管 当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段 以及穿越铁路 河流 谷地时都可采用钢筋混凝土管 管口 承插 企口和平口 制造方法 捣实法 振荡法和离心法 三 陶土管 陶土管能满足污水沟管在技术方面的各种要求 耐酸性很好 在世界各国被广泛采用 特别适用于排除酸性废水 缺点 质脆易碎 不宜敷设在松土中 71 陶土管 72 四 金属管 在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管 沟渠 73 常用沟渠断面 74 窨井 窨井 又称检查井 主要是为了检查 清通和连接沟道而设置的 常设在沟道交汇 转弯 管道尺寸或坡度变化等处 相隔一定距离的直线沟道上也设窨井 75 检查井 具体参照给水排水标准图集 76 井底流槽的形势 77 检查井井盖和安装 78 跌水井 当上下游沟段出现较大的落差 大于1m 时 一般窨井不再适用 改用跌水井连接 跌水井是设有消能设施的窨井 它可以克服水流跌落时产生的巨大冲击力 宜设在直线沟段上 79 竖管式跌水井 80 竖管式跌水井 81 阶梯式跌水井 82 水封井 当工业废水中含有易燃的挥发性物质时 它的沟道空间常出现爆炸性气体 为防止这种气体进入车间 在连接车间内 外沟段的窨井中应设置水封 这种窨井叫水封井 83 溢流井 在合流沟道与截留沟道的交接处 设置溢流井以完成截留 晴天 和溢流 雨天 的作用 84 跳跃井 一般用于半分流制排水系统 设在截留沟道与雨水沟道的交接处 85 冲洗井 当污水在沟道内的流速不能保证自清时 为防止淤积可设置冲洗井 冲洗井一般适用于管径小于400mm的较小沟道 冲洗沟道长度一般为250m左右 类型为人工冲洗和自动冲洗 86 潮门井 为防止潮水或河水倒灌进排水沟道 在排水沟道出水口上游的适当位置应设置潮门井 潮门井是装有防潮闸门的窨井 87 雨水口 雨水口是在雨水沟道或合流沟道上收集地面雨水的构筑物 设在交叉路口 路侧边沟的一定距离处以及设有道路边石的低洼地方 雨水口的型式和数量应按汇水面积上所产生的径流量和雨水口的泄水能力来确定 雨水口包括进水 井身和连接管三部分 型式 边沟雨水口 侧石雨水口和联合式雨水口 雨水口分为落底和不落底的 连接在同一连接管上的雨水口不宜超过三个 88 89 90 91 连接暗管 雨水口 92 倒虹管 倒虹管由进水井 沟管及出水井组成 93 防止倒虹管内污泥淤积的措施 1 提高倒虹管内的设计流速 一般采用1 2 1 5m s 2 最小管径采用200mm 3 在进水井或靠近进水井的上游沟道的窨井底部设沉淀槽 4 折管式倒虹管的上升管与水平线夹角应不大于30度 管桥 沟道穿过谷地时 可以不变更的坡度而用栈桥或桥梁承托沟管 这种构筑物称为管桥 94 穿越河道的折管式倒虹管 95 避开地下管道的直管式倒虹管 96 出水口 沟道出水口的位置和型式应根据出水水质 水体的水位及其变化幅度 水流方向 下游用水情况 边岸变迁 冲 淤 情况和夏季主导风向等因素确定 并要取得当地卫生主管部门和航运管理部门的同意 污水和受水水体需充分混合时 出水口常长距离伸入水体 雨水出水口设在常水位以上 出水口与河道连接处 一般设置护坡或土墙 出水标高比水体水面高出很多时 应考虑设置单级或多级跌水设施 97 3 6排水泵站 排水泵站的功能 排水泵站的设备 98 排水泵站的建筑型式 排水泵站的房屋建筑由两部分组成 泵组间和进水间 雨水干沟一般不深 两者常重叠成两层建筑 下层为进水间 上层为进水间 上层为泵组间 污水总干沟一般较深 两者常并列成两层建筑 进水间在前 泵组间在后 99 排水泵站示意图 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 3 6城镇雨水沟道系统 126 概念 雨水管渠系统是由雨水口 雨水管渠 检查井 出水口等构筑物组成的一整套工程设施 设计的主要内容 设计目的 及时汇集并排除暴雨形成的地面径流 3 6 1概述 确定当地暴雨强度公式划分排水区域 进行雨水管渠的定线 确定可能设置的调节池 泵站位置根据当地气象与地理