第4章-给水系统工作状况-7课时..ppt

第四章给水系统工作状况,概述,给水系统最不利的工作状况？1、最高日最高时用水2、消防时，指的是最高日最高时用水发生火灾3、最不利管段发生故障4、最大转输时，当设置水塔或靠近供水末端的网中水塔的管网系统,Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5,第1节给水系统的流量关系,为了保证供水可靠性，给水系统中所有构筑物都应以最高日设计用水量为基础进行设计计算。,取用地表水取水构筑物、一级泵站和水厂等按最高日的平均时流量计算，即：Q=Qd/T(m3/d)考虑水厂本身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，一般在1.051.10之间；T一级泵站每天工作小时数。大中城市水厂的一级泵站一般按三班制即T=24h均匀工作来考虑，以缩小构筑物规模和降低造价。小型水厂的一级泵站才考虑一班或二班制运转即T=8h或即T=16h。,取用地下水取用地下水若仅需在进入管网前消毒而无需其他处理时，一般先将水输送到地面水池，再经二级泵站将水池水输入管网。Q=Qd/T(m3/d)水厂本身用水量系数为1。,二级泵站二级泵站的计算流量与管网中是否设流量调节构筑物（置水塔或高地水池）有关。管网内无水塔（高地水池）时二级泵站每时每刻供水量应等于用户用水量，二级泵站供水曲线符合用户用水曲线。其最大供水流量应满足最高日最高时的用水量Qh要求，否则就会存在不同程度的供水不足现象。为使水泵高效工作，选用大小搭配的多台水泵适应用水量变化。大中城市、多水源/单水源给水无水塔,二级泵站流量设计,设计原则：1、供水管网设计流量等于最高日最高时设计用水量Qs=Qh=KhQd/86.4(L/s)2、对于多水源给水系统，使各水源供水本站的设计流量之和等于最高时用水量3、单水源分设置水塔和不设置水塔两种,二级泵站管网内无水塔（高地水池）时，供水泵站设计流量为最高时用水量,管网内有水塔（高地水池）时二级泵站分级供水，应先设计泵站供水曲线，设计用水量按最大一级供水量确定。,输水管、配水管网,从取水构筑物到水厂的原水输水管：设计流量与一级泵站相同。从水厂到配水管网的清水输水管：管网无水塔（或高地水池）二级泵站到管网的输水管和配水管网按最高日最高时用水量Qh确定管径。有网前水塔二级泵站到水塔的输水管管径：按泵站分级工作线的最大一级供水量计算。水塔到管网的输水管管径：按最高日最高时用水量Qh确定。,有网后（对置)水塔或网中水塔二级泵站到管网的输水管设计流量：按泵站分级工作线的最大一级供水量进行流量计算；水塔到管网的输水管设计流量：按最高时水塔流入管网的流量(最高时用水量Qh-泵站分级工作线的最大一级供水流量）进行计算。配水管网设计流量：始终按最高日最高时用水量Qh确定。,水塔的流量调节二级泵站供水线与用户用水量不相等时，其差额可由水塔调节。水塔和高地水池的作用供水量高于用水量时，多余的水可进入水塔或高地水池内贮存；供水量低于用水量时，则从水塔流出以补水泵供水量的不足。供水线和用水线越接近，泵站工作的分级数或水泵机组数可能增加，而水塔或高地水池的调节容积可减小。,清水池的工作关系,一级泵站通常均匀供水，而二级泵站一般为分级供水，所以一、二级泵站的每小时供水量并不相等。因此当一级泵站和二级泵站供水线不相等时，为了调节两泵站供水量的差额，必须在一、二级泵站之间建造清水池。,如果二级泵站每小时供水量等于用水量，即流量无需调节时，管网中可不设水塔，成为无水塔的管网系统。大中城市的用水量比较均匀，通常用水泵调节流量，多数可不设水塔。当一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）和二级泵站每小时供水量相接近时，清水池的调节容积可以减小，但是此时二级泵站就趋于恒量供水，而管网用水量却时刻发生变化，为了调节二级泵站供水量和用水量之间的差额，水塔的容积将会增大。如果二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积越小，但此时二级泵站供水量就会随用水量的变化而变化且变化较大，从而使二级泵站与一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）供水量之间的差额拉大，进而使清水池的容积将增加。由此可见清水池的调节容积与水塔容积之间是相互制约的关系。,4.2.1流量调节设施及选用水塔调节流量，储存水量，保证管网水压清水池调节流量，储存水量，保证消毒接触时间详见表4.1,第2节清水池和水塔的容积计算,4.2.2清水池和水塔容积的计算一、调节容积的计算通常采用两种方法：一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算。这种方法需要知道城市24小时的用水量变化规律，并在此基础上拟定二级泵站的供水线。一种是凭经验估算。,给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值。清水池的调节容积，由一、二级泵站供水量曲线确定；有水塔时，清水池的调节容积=（二级泵站供水量一级泵站供水量）二级泵站供水量大于一级泵站供水量的时间无水塔时，清水池的调节容积=（每一时段用水量一级泵站供水量）实时用水量大于一级泵站供水量的时间水塔容积由二级泵站供水线和用水量曲线确定。水塔容积=逐时累计存入及流出水塔的水量值所得最大值与最小值的差值,清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此清水池有效容积等于：W=W1+W2+W3+W4(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按2h火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m3，等于最高日用水量的5%10%；W4安全贮量，m3。清水池应有相等容积的两只，如仅有一只，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。,二、有效容积的计算,缺乏用水量变化规律的资料时，城市水厂清水池的容积，可凭运转经验，按最高日用水量的1020估算。供水量大的城市因24h的用水量变化较小，可取较低百分数，以免清水池过大。,二、有效容积的计算,水塔中需贮存消防用水，因此总容积等于：W=W1+W2(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按10min室内消防用水量计算；缺乏资料时，水塔的容积也可凭运转经验确定，当泵站分级工作时，可按最高日用水量的2.53至56计算，城市用水量大时取低值。,一、清水池标准图集：圆形钢筋混凝土清水池（50-1000m3）、矩形钢筋混凝土清水池（50-4000m3）一般当水池容积小于2500m3时，以圆形较为经济，大于2500m3以矩形较为经济。1、进水管管径按最高日平均时水量计算。2、出水管管径按最高日最高时水量计算。3、溢流管一般和进水管相同，管端为喇叭口，管上不得安装阀门。4、排水管管径按照两小时内将余水排空进行计算，但最小管径不得小于100mm。如果清水池埋深过深，排水有困难可在池外设置排水井。池底要有坡度，且设置排水井。5、通气孔设置在清水池顶部并设有网罩，宜结合导流墙布置，并参差布置，利于空气自然对流。6、导流墙主要避免池内短流和满足加氯接触时间需要。清水池要设置连续测了装置。,4.2.3清水池和水塔的构造,二、水塔标准图集：给水排水工程水塔结构设计规程（30-400m3）1、水塔主要由水柜、塔架、管道和基础组成。2、进、出水管可以合用，也可以分别设置。3、必须设置溢水管和放空管，管径可与进出水管相同。溢水管不设阀门，排水管从水柜底接出，上设阀门。4、可设置浮标水位尺或水位传示仪，水塔应设避雷装置。,三，调节构筑物的设计要求,1、清水池个数或分搁数不得小于两个，并能单独工作和分别泄空。2、生活饮用水的清水池和水塔，应保证水的流动、避免死角、防止污染、便于清洗和透气等措施。3、清水池池顶宜铺设草皮。4、生活饮用水的清水池10m以内不得有化粪池、污水处理构筑物、垃圾堆放场等污染源；周围2m内不得有污水管道和污染物。,水头：单位重量的液体所具有的能量，用高度表示，单位m。最小服务水头：给水系统在最不利的工作情况下，保证用户获得足够水量的适宜水压。城市给水管网需保持最小的服务水头Hc为：从地面算起1层为10m，2层12m，2层以上每层增加4m。至于城市内个别高层建筑物或建筑群，或建筑在城市高地上的建筑物等所需的水压，可单独设置局部加压装置，这样比较经济。泵站、水塔或高地水池是给水系统中保证水压的构筑物。因此需了解水泵扬程和水塔(或高地水池)高度的确定方法，以满足设计的水压要求。,第3节给水系统的水压关系,4.3.1水泵扬程,一、水泵扬程Hp水泵扬程等于静扬程和水头损失之和：HpH0+h二、一级泵站扬程HpH0+hs+hd(m)H0静扬程，m，一级泵站静扬程是指水泵吸水井最低水位与水厂的前端处理构筑物(一般为混合絮凝池)最高水位的高程差。hs由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的吸水管水头损失，m；hd由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的压水管和泵站到絮凝池管线水头损失，m；,三、二级泵站扬程泵站所需总扬程以满足控制点用户的自由水压要求为前提计算得出。所谓控制点是指管网中需要控制水压的点。这一点往往位于离二级泵站最远或地形最高的点（又称最不利点），只要该点的压力在最高用水量时可以达到最小服务水头的要求，整个管网就不会存在低水压区。通常考虑以下位置的控制点：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,二级泵站扬程公式（无水塔）HpHST+hp+h(Zc-Z0+Hc）+（hs+hd）+（hc+hn）HST静扬程，m；Zc-Z0管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m；Hc控制点所需的最小服务水头，m；hs、hd吸水管和压水管中的水头损失，m；hc、hn输水管和管网中的水头损失，m。hs、hc、hn都应按水泵最高时供水量Qh计算。,在工业企业和中小城市水厂，有时建造水塔，这时二级泵站只需供水到水塔，而由水塔高度来保证管网控制点的最小服务水头。故二泵站扬程由水塔高度来计算。Ht=Hc+h（ZtZc）Ht水塔水柜底高于地面的高度，m；Hc控制点所需的自由水压，m；h按最高日最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；Zt设置水塔处的地面标高，m；Zc管网控制点C的地面标高，m；,4.3.2水塔高度计算,建造水塔处的地面标高Zt越高，则水塔高度Ht越低，这就是水塔建在高地的原因。Ht=Hc+h（ZtZc）（离二级泵站越远，水塔宜靠近管网，从而降低h，进而降低Ht；地形越高Zc越大，则Ht越大，为降低Ht，应使水塔靠近管网，使Zt接近Zc，从而降低Ht）所以离二级泵站越远地形越高的城市，水塔应尽可能建在管网末端而形成对置水塔的管网系统。这种系统的给水情况比较持殊，在最高用水量时，管网用水由泵站和水塔同时供给，两者各有自己的给水区，在给水区分界线上，水压最低。求对置水塔管网系统中的水塔高度时，h是指水塔到分界线处的水头损失。Hc和Zc分别指水压最低点的服务水头和地形标高。这里，水头损失和水压最低点的确定必须通过管网计算。,消防时二级泵站扬程除了满足最高用水时的水压外。还应满足消防流量时的水压要求。在消防时，管网中额外增加了消防流量，因而增加了管网的水头损失。我国城镇给水一般按低压制消防条件进行核算，控制点应选在设计时假设的着火点，并代入消防时管网允许的水压Hf（不低于10m）。消防时算出的水泵扬程如比最高日最高时算出的为高，则根据两种扬程的差别大小，有时需在泵站内设置专用消防泵，或者放大管网中个别管段直径以减少水头损失而不设专用消防泵。,4.3.3无水塔管网系统的水压情况,消防时HpZc+Hf+hn+hc+hs(m)Zc假设着火点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m；Hf着火点所需的最小服务水头，不低于10m；hn按消防流量计算的管网水头损失，m；hc按消防流量计算的输水管水头损失，m；hs按消防流量计算的吸水管中的水头损失，m；,分区给水一般是根据城市地形特点将整个给水系统分成几区，每区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。分区给水的原因1）技术原因：使管网的水压不超过水管可以承受的压力，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量；2）经济原因：降低供水能量费用。,第4节分区给水系统概述,4.4.1分区给水的范围和意义,分区给水系统技术上的考虑,城市管网能承受的最高水压H，由水管材料和接口形式而定。为使用安全和管理方便起见，水压最好不超过490590kPa(5060mH20)。H=Z+H+h，最小服务水头H由房屋层数确定，管网的水头损失h根据管网水力计算决定。当管网延伸很远，这时即使地形平坦（即Z很小），也因管网水头损失过大（即h过大），而使得管网中最高水压H过大，为防止超压，须在管网中途设置水库泵站或加压泵站，形成分区给水系统。管网最高承受水压H、最小服务水头H以及水头损失h确定后，就可以确定出管网最高承压下所允许的最大地形高差Z，即确定出给水分区界线，当地形高差超过此值时，就应进行分区。,分区给水系统经济上的考虑，目的是降低供水的动力费用。这时，需对管网进行能量分析，找出哪些是浪费的能量，分区后如何减少这部分能量，以此作为选择分区给水的依据。能量浪费：泵站扬程根据控制点所需最小服务水头和管网中的水头损失确定，除了控制点附近地区外，大部分给水区的管网水压高于实际所需的水压，多余的水压消耗在用户给水龙头的局部水头损失上，因此产生能量浪费。分区后非但不能降低能量费用，甚至基建和设备等项费用反而增加，管理也趋于复杂。这时只有在输水距离远、管内的水压过高时，才考虑分区。,分区给水系统经济上的考虑,为使管网水压不超出水管所能承受的压力，以及减少无形的能量浪费，可采用分区给水。管网分区后，将增加管网系统