《给排水工程讲义》课件

给排水工程讲义本课件旨在为学生全面介绍给排水工程的基本概念、设计原理和实践应用。从水资源管理、环境保护和居民生活福祉的角度出发,深入探讨给排水系统的设计与建设。什么是给排水工程？供水系统给水工程负责从水源取水、处理、运输和配送至各类用户。排水系统排水工程负责收集和处理生活污水、工业废水以及雨水。综合管理给排水工程是城市基础设施的重要组成部分,需要规划、建设和运营维护。给排水工程的重要性保障公共卫生给排水工程确保居民用水安全,有效处理生活污水,维护城市卫生环境。支持城市发展完善的给排水系统是城市基础设施的重要组成部分,促进城市化进程。提升生活质量便捷的自来水供应和污水排放,让居民享有更舒适的生活环境。保护生态环境科学的污水处理技术可减少对水体的污染,维护区域生态安全。给排水工程的发展历程1工业革命时期给排水设施的初步建立220世纪初期供水管网和污水处理系统的发展320世纪中期中水回用等新技术的应用421世纪智能化管理、水资源综合利用给排水工程的发展历程经历了从初级到先进的变革。从工业革命时期的简单设施,到20世纪初期的系统建立,再到20世纪中期的新技术应用,最终发展到21世纪的智能化管理和综合利用。这一历程反映了人类对给排水需求的不断提高和技术进步。给水工程的基本概念供水系统概述给水工程是提供安全、洁净饮用水的基础设施,包括取水、净化、输配水等环节,确保水质水量满足居民和工业需求。饮用水标准给水工程必须遵守国家标准,确保供水水质达到卫生要求,满足人体健康和生活需求。水源多样性给水工程可利用地表水、地下水、雨水等多种水源,根据当地条件选择最适合的供水水源。给水工程的主要任务供水保障确保城乡居民及各类用户的用水需求得到可靠、经济、卫生的供水服务。水源开发合理利用和开发各类水资源,提高水资源的利用效率。水质管理通过净水处理,确保供水水质符合国家相关标准,保障公众身体健康。配水管网建设和维护合理、安全、经济的供水管网系统,实现全天候供水。给水工程的基本工艺流程1取水从水源(地表水或地下水)抽取原水,并经过初步沉淀和除杂。2净化处理采用絮凝沉淀、过滤、消毒等工艺,去除水中的污染物质,使之达到饮用水标准。3输配水通过管网系统将净化后的水送到各用水单位,并保证管网的水质和水压。供水水源的选择1地表水河流、湖泊、水库等地表水体是最常见的供水水源，可以提供稳定的水量和良好的水质。2地下水井水、泉水等地下水源通常水质较好,但需要特别注意水源的持续性和水量的稳定性。3海水淡化在沿海地区,海水淡化是一个重要的备用水源,可以有效补充淡水供给。4雨水集蓄在某些地区,雨水集蓄可以作为补充供水,尤其是在缺水的干旱地区。各类供水水源的特点1地表水水量充沛、水质较好,但易受污染影响,需要有效的净化处理。2地下水水质较好,受污染的风险相对较低,但水量有限且开发成本较高。3海水水源量大,但需要进行海水淡化处理,工艺复杂、能耗高。4再生水可大幅节约用水,但需要完善的中水回用系统及相关设施。取水工程的设计要求水源选择从水源的可靠性、水质、水量、环境影响等方面综合考虑,选择适宜的水源作为取水对象。构筑物设计根据水源特点,合理布置取水口、沉砂池、泵房等构筑物,保证取水安全可靠。管线敷设输水管线应考虑地形地质、管材腐蚀等因素,合理选线路、管径,确保输水畅通。取水工程的主要构筑物取水口负责从水源中吸取原水,是整个取水工程的起点。其设计需考虑水文水动特性、水质、防护等因素。抽水站将取得的原水通过泵送至后续处理设施。需根据水量、扬程等参数选择合适的泵机设备。沉淀池利用重力作用去除原水中的悬浮颗粒物。沉淀池的设计需考虑水力条件、停留时间等因素。净水厂采用絮凝、沉淀、过滤等工艺处理原水,确保出水水质达标。需根据水源特点选用合适的处理工艺。净水工艺及主要设备沉淀处理采用絮凝沉淀工艺，利用混凝剂和絮凝剂沉淀去除水中的悬浮物和部分溶解物质。主要设备包括混合池、反应池和沉淀池。过滤处理采用砂滤或膜滤工艺，进一步去除水中残留的悬浮物和微小颗粒。主要设备包括快速砂滤池和超滤/微滤膜系统。消毒处理使用氯、臭氧或紫外线等处理去除水中微生物。确保出水安全饮用。主要设备包括氯消毒接触池和臭氧发生器。软化处理采用离子交换技术去除水中的钙、镁离子。主要设备包括软化罐和再生系统。配水管网的设计原则合理布局管网应根据城市规划、建筑分布、地形等合理布局,满足供水功能的同时最大限度地减少管线长度和管材用量。适度规模管网规模的选择应平衡经济性和供水安全性,既要满足当前用水需求,又要考虑未来发展。防风险合理设置管线路径,减少管网交叉点,采用合适的管材和管径,做好抗震、防腐蚀等措施,提高管网可靠性。监控智能利用自动监测和远程控制技术,实时掌握管网状况,及时发现和处理问题,提升管网调控能力。配水管网的敷设要求合理线路选择配水管网应根据地形条件、施工难易程度等因素，选择最优合理的铺设线路，减少工程量和施工难度。合理管径选择管网设计应充分考虑供水需求，选用适当管径，既能满足供水要求，又不造成管网资源的浪费。适当管材选择根据管网使用环境和要求，选用耐腐蚀、耐压、使用寿命长的优质管材，确保管网安全可靠运行。用水量及其预测方法150L人均日用水城市居民人均日用水量通常在150L左右。50%居民占比居民用水占全市水用量的50%左右。2.5%增长率城市用水需求每年平均增长2.5%左右。准确预测用水量是给排水工程设计的基础。主要通过统计历史用水数据、分析人口增长趋势、调研居民用水习惯等手段进行预测。既要满足当前用水需求,也要兼顾未来10-20年的发展。配水管网的水力计算流量(L/s)管径(mm)单位长度损失(m/km)通过对配水管网的水力参数进行计算分析,可以确定合适的管径尺寸,以实现有效的供水。配水管网的优化设计管网分析利用水力模型对现有管网进行分析,了解其运行情况、水压分布、流量分布等关键参数。需求预测根据人口增长、用水结构变化等因素,准确预测未来用水需求,为管网规划提供依据。优化设计结合实际需求、地形条件等因素,运用数学模型优化管网布局,提高管网水力性能。经济效益在满足用水需求的前提下,采用最优方案降低管网建设和运行成本,提高投资效益。排水工程的基本概念排水工程概述排水工程是指建设和运营各类排水设施,包括雨水管网、污水管网、污水处理厂等,以有效收集和处理城市和建筑物的废水。排水工程的目标排水工程的主要目标是保护城市环境,预防洪涝灾害,确保排水系统的安全和高效运行。排水工程的重要性排水工程直接关系到城市的排水防涝能力,以及水环境的综合治理,是城市基础设施建设的重要组成部分。排水工程的主要任务收集排水通过雨水管网、污水管网等系统收集和输送城市内各类废水。处理排水对收集的废水进行处理,去除污染物,确保排放水质达标。防洪排涝通过排水系统及时疏导暴雨径流,防止城市内涝灾害发生。排水管网的设计原则科学规划排水管网的设计应根据城市发展规划和用地规划等进行整体规划,满足现有和未来排水需求。因地制宜设计应充分考虑当地的地形地貌、气候条件以及排水特点,采用适合当地的管材和施工工艺。安全可靠管网应设计足够强度和抗压性,确保长期安全稳定运行,同时满足防洪排涝等要求。经济合理在确保质量和安全的前提下,应选择经济实用的工艺和材料,降低建设和运营成本。雨水管网的设计要求防洪能力雨水管网的设计应考虑防洪能力,确保在强降雨条件下能顺利排放雨水,避免城市内涝。排水效率管网设计要合理布局,做到快速有效地排出雨水,减少积水时间和范围。环境协调在设计时应充分考虑管网对城市环境的影响,尽量减少管线对公共设施和绿化的占用。经济合理在满足防洪和排水要求的前提下,设计要合理控制投资成本,确保工程的经济性。污水管网的设计要求合理布局污水管网应根据城市规划合理布局,遵循重力流原则,从高处向低处排放。管材选择应选用耐腐耐压、防渗漏的管材,如钢塑复合管、陶瓷管等。设置检查井在管网上设置检查井,便于日常维护和故障检修。检查井间距一般控制在40-100米。排水管网的水力计算水力元素计算方法应用场景管网水头损失采用达西-魏斯巴赫公式计算管道的水力损失用于确定管道平面布置、管径选择和泵站扬程计算管网水量分配采用连续性方程和能量方程进行管网水量分配用于确定各管段的流量和压力分布管网压力分析采用杜布斯公式或能量方程计算管网各节点压力用于评估管网中的压力状况，确保满足用户用水要求排水构筑物的主要形式检查井用于检查维护和清理排水管网,设置在管道转弯、管径变化等位置。雨水口位于路面低洼处,用于收集和引导雨水进入排水管网。污水提升泵站用于向上调节污水流向,确保污水有足够的势能进入污水处理厂。排水口排水管网的末端构筑物,将处理后的废水排放至自然水体。排水泵站的基本结构1进水泵房位于泵站的进水端,负责接收和调节进水流量。2泵体及电机房泵体和电动机均设置在该区域,实现排水的动力输送。3出水管线连接泵体与外部排水管网,用于输送排出的污水或雨水。4控制室管理和控制整个泵站的运行状态,确保安全高效运转。污水处理的基本工艺1收集通过管网收集污水2预处理去除大颗粒杂质3初级处理物化处理降低污染负荷4生化处理微生物降解有机污染物污水处理的基本工艺包括收集、预处理、初级处理和生化处理等步骤。收集通过管网将污水汇集,预处理去除大颗粒杂质,初级处理采用物化手段降低污染负荷,最后通过生化方法彻底降解有机污染物,实现污水的高效净化。中水回用的意义和方法中水回用的意义中水回用能有效缓解淡水资源短缺的问题。通过中水回用，可以减少淡水的消耗，提高水资源的利用效率。这对于缓解城市供水压力、保护生态环境都具有重要意义。中水回用的方法收集和处理家用污水处理并循环利用工业废水收集和利用雨水采用分质供水系统给排水工程建设的质量控制材料与设备的审查对建筑材料、管线材料和专用设备进行严格的质量审查，确保符合设计要求。施工过程的监控加强施工现场管理，落实各个环节的质量检查措施，及时发现并纠正问题。竣工验收与调试对完工的给排水系统进行全面检测验收，确保各项性能指标都达到设计标准。运行监测与维护建立完善的运行监测机制，及时发现并解决潜在的问题，确保系统长期稳定运行。给排水工程的运营维护1日常检查定期对管网、设备进行巡检,及时发现并修复各种故障。2定期维护