土木工程概论第10章-给排水工程

第十章

给排水工程本章内容10.1给水工程10.2排水工程前言

17世纪欧洲发达城市的排水系统已经发展到很高的水平。给排水工程是人类文明的产物，体现了人类卫生条件和居住环境的改善。给排水工程是城市基础设施的一个组成部分。城市的人均耗水量和排水处理比例，往往反映出一个城市的发展水平。10.1给水工程给水工程包括城市给水和建筑给水两部分。前者解决城市区域供水问题；后者解决一栋具体的建筑物的供水问题。10.1.1城市给水一、城市给水系统的组成

一般由取水工程、净水工程、输、配水工程和调节设施组成。设计准则：（1）保证供应城市的需要水量；（2）保证供水水质符合国家规定的卫生标准；（3）保证不间断地供水、提供规定的服务水压和满足城市的消防要求。二、取水构筑物

功能：取用水源水。1、地下水取水构筑物：井和泉室。二、净水方法—般地面水净水厂的净水工艺流程如所示。124351、由一级泵站送来原水，水中含有悬游物、胶体物等杂质，需加入明矾或硫酸亚铁等混凝剂，经过充分混合，产生凝聚作用，并与水中杂物形成绒毛状絮体，然后流人沉淀池。水流速降低，絮休沉淀，除去水中杂质，使水澄清。沉淀池有水平流行的平流式沉淀池，也有斜管、斜板式沉淀池，后者由于增大沉淀面积，因而沉淀效率提高很多。2、也可以使用混合反应与沉淀在一个池中进行，利用池中有吸附能力的泥渣来澄清水的构筑物，称澄清池。水经沉淀或澄清后，除去大部分杂质。3、过滤处理：水质虽然较清，但仍含有微小颗粒杂物及细菌等，必须经过滤处理，使水质进—步改善，以满足用水的水质要求。过滤一般用快滤池，池中滤料常用石英砂，使澄清后的水经过砂层，利用砂粒间的微小扎隙的筛滤、吸附、沉淀等作用，除去水中细小物质。4、消毒：过滤后水质清澈、透明，但仍含有细菌，并可能有病原茵，还不适和生活饮用，因此需进行最后消毒处理，杀灭病菌，保证饮水卫生。消毒有很多种方法，但大规模的水质消毒常用氯或臭氧。由于氯消毒方便、经济．且能保持一定时间的延续消毒能力，因而用得较多。5、输配：原水经沉淀澄清、过滤、消毒后，水质可满足用水要求。最后将清水贮存于清水池中，再由二级泵站抽送到输配水管中，供用户使用。10.1.1城市给水1．统一给水系统当城市给水系统的水质，均按生活用水标准统一供应各类建筑作生活、生产、消防用水，则称此类给水系统为统一给水系统。

2.分质给水系统当一座城市或大型厂矿企业的用水，因生产性质对水质要求不同，特别对用水大户，其对水质的要求低于生活用水标准，则适宜采用分质给水系统。10.1.1城市给水分质给水系统3.分压给水系统当城市或大型厂矿企业用水户要求水压差别很大时，可以采用并联和串联分压给水系统。分压并联给水系统10.1.1城市给水4.分区给水系统将整个系统分成几个区，各区之间采取适当的联系，而每区有单独的泵站和管网。采用分区系统技术上的原因是为使管网的水压不超过水管能承受的压力。

10.1.1城市给水分区给水系统5.循环和循序给水系统循环系统是指使用过的水经过处理后循环使用，只从水源取得少量循环时损耗的水。10.1.1城市给水循环与循环给水系统示意图6.区域给水系统统一从沿河城市的上游取水，经水质净化后，用输、配管道送给沿该河诸多城市使用的区域性供水系统。10.1.1城市给水环状和枝状配水管网示意图7.中水系统定义：将各类建筑或建筑小区使用后的排水，经处理达到中水水质要求后，回用于厕所便器冲洗、绿化、洗车、清扫等各杂用水用水点的一整套工程设施。组成：中水原水系统、处理系统及给水系统。作用：可实现污水、废水资源化，既节省了水资源，又使污水无害化。在环保，缓解水资源不足方面起到了重要作用。高层建筑用水量一般均较大，设置中水系统也就具有很大的现实意义。10.1.1城市给水2.城市给水系统的设计一、管道材料：分为金属和非金属材料1、金属管1）钢管。钢管又分为普通钢管、镀锌钢管及无缝钢管。镀锌钢管：钢管镀锌是为了防锈、防腐蚀。用于生活饮用水管或某些工业水管，可免影响水质；普通钢管：用于非生活用水管道或一般工业给水管道等；无缝钢管：用于高压管，其工作压力可达1．6MPa以上。特点：强度高、韧性强、重量轻、长度大、加工安装容易等优点，但抗腐蚀性差，造价较高。2）铸铁管。铸铁管有耐腐蚀、接装方便、价格低的优点，但性脆，重量较大，多用于直径大于50mm的埋地管。3）铜管。铜管具有韧性大、重量较小、耐腐性强、接装方便等优点，但造价较高，国内应用较少。2、非金属管1）塑料管。多用硬聚氯乙烯管，也称为UPVC管。具有较强的化学稳定性，水力性能良好，较轻，加工安装方便。但耐热性差，强度较低。2）石棉水泥管。一般用于埋地管，水力性能良好，机械强度较高，绝缘性能强，重量轻，易加工。但脆性大。

二、布网方式枝型和网型三、增压、贮水设备1.水泵

水泵是给水系统中的主要升压设备。虹吸式水泵流量大、扬程低，在城市供水管网中应用较多；在建筑内部的给水系统中，一般采用离心式水泵，它具有结构简单、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。10.1.1城市给水

2.贮水池贮水池是贮存和调节水量的构筑物。

其有效容积应根据生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定。气压给水设备：利用密闭罐中压缩空气的压力变化，调节和压送水量，在给水系统中主要起增压和水量调节作用。10.1.1城市给水3.水箱

按用途分，有高位水箱、减压水箱、冲冼水箱、断流水箱等。

制作材料，有钢板（普通、搪瓷、镀锌、复合和不锈钢板）、钢筋混凝土、塑料和玻璃钢等。10.1.1城市给水水箱配管附件示意图4、气压给水装置1、水箱的缺点：1）水箱是靠其位置高度所形成的压力来供水的，为此需将水箱放在

建筑物屋顶的最高处，在大型建筑中，即使如此，还常常不能满足最不利供水点的供水水压要求。2）由于水箱存水量较大，在屋顶上形成很大荷重，增加结构荷载，不利于抗震，同时也有碍建筑美观。结论：改用气压装置2、气压装置，也称气压水箱。此装置是将水及空气密封于压力水罐内，利用空气压力把箱内存水压送到供水系统中去，其作用与水箱相同。由于罐内水是受压力的，因此罐的位置不受高度和地点的限制。优点：灵活性大、建设快、水受污染少、不妨碍建筑美观、有利抗震。缺点：压力变化大、效率低、运行复杂、需经常补气、耗电能较多、供水安全性不如屋顶水箱可靠。10.1.2建筑给水一、定义为工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备提供符合水质标准以及水量、水压和水温要求的生活、生产和消防用水的总称。供给居住小区范围内建筑物内外部生活、生产、消防用水的给水系统，包括建筑内部给水系统与居住小区给水系统两类。建筑内部给水系统二、给水方式指建筑内部给水系统的供水方案。基本类型：直接给水方式、设水箱的给水方式、设水泵的给水方式、设水泵和水箱的给水方式、分区给水方式等。10.1.2建筑给水直接给水系统设水箱的给水系统10.1.2建筑给水设水泵的给水方式10.1.2建筑给水分区给水方式分质给水方式三、高层建筑物供水高层建筑必须在垂直方向分成几个区，采用分区供水的系统。城市给水网的供水压力往往不能满足高层建筑的供水要求，需要另行加压。所以在高层建筑的底层或地下室要设置水泵房，用水泵将水送到建筑上部的水箱。10.1.2建筑给水高层建筑给水示意图

1室内给水管道按供水可靠程度要求分为：枝状和环状。

2管道敷设分为明装和暗装。

3建筑内给水包括生活，生产，消防用水三部分各个特点。10.2排水工程10.2.1城市排水一、定义：城市的生活污水、工业生产污水和废水以及空中降水所采用的排水方式称为排水体制。二、分类：1.合流制排水系统

(1)简单合流系统

(2)截流式合流系统2.分流制排水系统3.半分流制排水系统3、合流制1）完全合流制。当生活污水、工业污水和雨水在同一排水系统汇集和排除时，称为合流制排水系统。优点：采用这种系统时，街道下只有一条排水管道，因而管网建设比较经济。缺点：几种污水汇集后都流人处现厂，使处理厂的规模过大，投资过多，建设困难；不降雨时，排水管内水量较小，管中水力条件较差；如果直接排入水体又极不卫生。因此实际采用合流制排水系统的很少。(2)截流式合流制定义：污水与雨水合流后排向沿河的截流干管，并在干管上设置雨水溢流井。不降雨水时，污水流入处理厂进行处理；降雨时，管中流量增大，当管内流量超过一定限度时，超出的流量将通过溢流井溢入河道中。4、分流制定义：污水与雨水分别排除的系统。分类：完全分流制，不完全分流制。〔1）完全分流制。生活污水、工业废水和雨水分别以三个管道来排除；或生活污水与水质相类似的工业污水合流，而雨水则流人雨水管道。特点：完全分流制系统卫生情况好，管内水力条件也较佳，并可以分期建设，减少一次投资。实际采用的较多。缺点：由于管道数增多，投资比合流制增大。同时，因雨水可直接排入河道，初降的雨水较脏，有可能污染河道。(2)不完全分流制定义：是城市只设污水排水系统而不设雨水系统。雨水沿街道边沟或明渠排入水体。特点：比较经济，但需具有有利地形时才能采用。在新建城市中，初期采用不完全分流制系统，先解决污水排除问题。随着城市的发展，道路逐渐完善，雨水管也建设起来，改为完全的分流制，这样分期建设排水系统，有利城市的发展。二、城市排水系统从总体看，城市排水系统由收集（管渠）、处理（污水厂）和处置三方面的设施组成。1.排水管渠系统的组成2.污水处理厂的组成3.城市排水系统规划原则和要点10.2.1城市排水2.

排水管渠管渠：明渠和暗管，加盖明渠。暗管：管道是预制的圆形管道，管直径小，<2m。渠是现场制造，形状也多不为圆形，而是根据需要确定。2.1．管渠(管道与管渠)2.排水管渠管道和管渠的要求：1.不能渗漏，否则渗入造成流量增加，或渗出造成污染地下水，或造成地基结构破坏；2.耐腐蚀，因为某些废水污水有腐蚀性；3.内壁整齐光滑，水流阻力小4.强度要高，耐静荷载或动荷载(路面下)，保证运输和施工；5.价格要低，管道的材料是管道造价的重要因素。2.排水管渠

(1).窨井窨井，又称检查井，设置在管道的交叉、转弯、尺寸变化、坡度变化、一定距离的直线管道或需要跌水、需要水封等情况下设置的井.作用是检查、清通和连接管道。2.4排水管渠系统的组成2.排水管渠窨井的组成：1.井底(包括基础)、井身、井盖(包括盖座)2.排水管渠井底半圆形流槽

2.排水管渠井盖2.排水管渠

(2).跌水井设有消能设施的检查井。上下游管道落差小，一般不设置跌水井，而是将窨井底部改为斜坡。管道跌水水头为1.0～2.0m时，宜设跌水井；跌水水头大于2.0m时，应设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井。跌水井的进水管管径不大于200mm时，一次跌水水头高度不得大于6m；管径为300～600mm时，一次不宜大于4m。跌水方式一般可采用竖管或矩形竖槽。管径大于600mm时，其一次跌水水头高度及跌水方式应按水力计算确定。2.排水管渠管径较小，跌水方式一般可采用竖管或矩形竖槽。2.排水管渠管径较大，跌水方式一般可采用阶梯式跌水井。

2.排水管渠(3).水封井对工业废水而言，若含有容易燃烧的爆炸的气体(挥发性物质)，必须设置水封井，水封井水封深度为0.25m。具有隔断气体流通的功能，井上宜设置通风设施，井底应设置沉泥槽。水封井以及同一管道系统中的其他检查井，均不应设在车行道和行人众多的地段，并应适当远离产生明火的场地。平面图剖面图仿真图水封井2.排水管渠(4).溢流井(截流井)溢流井作用，旱流将污水输送到污水厂，雨天大部分溢流到河流(仍有部分到污水厂)。截流槽式、溢流堰式、跳跃堰式。截流井宜采用槽式，也可采用堰式或槽堰结合式。管渠高程允许时，应选用槽式，当选用堰式或槽堰结合式时，堰高和堰长应进行水力计算。截流槽式溢流井①合流管道

②截流管道③溢流管道2.排水管渠(5).跳跃井跳跃堰式截流井(跳跃井)多用在半分流制排水系统，当雨水流量大时，由于流速加快，雨水越过隔墙，全部雨水污水直接进入水体。能够截流初雨污染。对污水厂的冲击负荷较小。我国无工程实例。2.排水管渠跳跃井平面图、剖面图①雨水入流干管②雨水出流干管③截流干管④隔墙2.排水管渠

(8).雨水口收集雨水的构筑物，雨水从雨水口开始进入管道系统，经过连接管流入窨井。雨水口间距25-50m,道路坡度>0.02,可以距离增加.雨水口结构分进水篦、井身、连接管。2.排水管渠雨水口类型分：边沟、侧石和联合式雨水口。边沟雨水口的进水篦在路面，与路面平或略低于路面，进水能力大，但影响交通；侧石雨水口进水篦在路边侧石，垂直于地面，进水能力差，但不影响交通，而且可以用细的篦条。从底部构造看，可以分为落底和不落底的，落底就是连接管连接位置与井底存在一定的距离，可以截流较重的物体。①进水篦②连接管③侧石④道路⑤人行道边沟雨水口2.排水管渠进水篦位于道路上，需要用铸铁材料边沟雨水口图拍摄于校园内2.排水管渠边沟雨水口图2.排水管渠①雨水口②连接管③侧石④道路⑤人行道侧石雨水口2.排水管渠侧石雨水口进水篦位于侧石下，细钢筋即可①侧石进水篦②边沟进水篦③连接管④道路⑤侧石⑥人行道联合雨水口

2.排水管渠联合雨水口边沟进水篦应位于道路上，而不应在人行道上！！(9).倒虹管穿越障碍物设置的特殊构筑物。由进水井、管管、出水井组成。折管式管管，管道先下降再上升，适合跨度大的河道等，施工复杂，管理养护困难，而直管式，管管部分为直形，相对管理维护