第一章 城镇给水工程

1、土木建筑学院 陈 曦 2014-2015学年 第1学期,建筑设备,Building Equipments,第一章 城镇给水工程,1.1 城镇用水标准与用水量,1.3 净水与输配水工程,1.4 给水管道、配件及设备,1.2 水源与取水工程,1.1城镇用水标准与用水量,一、用水标准,（一）生活用水标准,一、用水标准,（一）生活用水标准,一、用水标准,（一）生活用水标准,一、用水标准,（二）工业生产用水量标准,室外给水设计规范GB500132006,一、用水标准,（三）消防用水量标准,9层及9层以下的居住建筑,10层及10层以上的居住建筑,一、用水标准,（三）消防用水量标准,城镇居住区室外消防用水量

2、,表1-3,表1-5,一、用水标准,（三）消防用水量标准,工厂、仓库和民用建筑在同一时间内的火灾次数,表1-4,一、用水标准,（三）消防用水量标准,建筑物室外消火栓一次灭火用水量（L/s）,表1-5,一、用水标准,（四）其他用水量标准,（1）浇洒道路、广场和绿化用水应根据路面、绿化和气候土壤调件而定。一般道路和广场为2-3L/ （m2d） ，绿化为1-3L/（m2d）。,建筑给水排水设计规范GB500152003,（2）汽车冲洗用水，根据车辆用途、道路路面等级和污染程度以及冲洗方式，按下表确定。单位为L/（辆次）。,（3）未预见水量，城镇未预见水及管阀漏失水量，分别按最高日用水量的8%12%和

3、10%12%计算。,二、用水量变化,最高日用水量：一年之内，用水量最大的一天的用水量。 日变化系数：最高日用水量与平均日用水量的比值。,最高时用水量：在最高日内，其中用水量最大的1小时的用水量。 时变化系数：最高时用水量与最高日平均时用水量的比值。,三、用水量计算,（一）生活用水量,城市居住区的最高日生活用水量 可用计划的人口数与最高日生活用水标准来计算：,工业企业职工生活用水量 此项生活用水量为值班职工的生活和淋浴用水量之和即为Q2。,三、用水量计算,（二）生产用水量,生产用水量与生产规模、种类、工艺有关，用水标准由工艺提出，其最高日用水量为Q3 。,（三）市政用水量,包括浇洒道路、城市公园

4、及绿化等用水量为Q4 。,三、用水量计算,城市最高日用水量，若采用统一给水系统时：,最高日最高时的用水量,或,（设计秒流量）,（四）消防用水量,根据城市规模、人口数目，国家规定同时可能发生火灾的次数和每次火灾的消防用水量标准确定。,城市未预见用水量和城市给水管网的漏失水量,1.2水源与取水工程,一、水源,地下水 特点： 1埋于地层、水质清洁、水温低 2取用简便、安全经济 3若过量开采，会导致地面下沉 4水量有时不能保证 地表水（地面水） 特点： 1水量大 2水质较差 3水温随季节变化 4需较完善的净化过程,天然淡水,一、水源,（一）地下水,隔水层,承压水,湖,隔水层,潜水,承压井,自流井,潜水

5、井,潜水,承压水,溶洞水,一、水源,（二）地面水,地面水包括江河湖泊和水库水； 地面水水温随着季节变化； 其水量大于地下水，但水质较差。,一、水源,水源规划的要点 位置 水质 流量（保证率） 卫生防护 调配措施,一、水源,（三）水源地选择,（四）水源的卫生防护,水源应设在水量、水质有保障和易于实施水源保护的地段，选用地表水作水源时，水源地应在城镇和工业区上游，地下水水源地应选在不易受污染的蓄水地段。,设计和使用水源时，应遵照我国生活饮用水卫生标准（GB5749-1985）的规定，进行水源的卫生防护。,从水源取用原水的设施称取水构筑物。不同的水源，取水方式不同。,管井图 1井室 2井壁管 3过滤

6、器 4沉淀管 5粘土封闭 6人工填砾 7深井泵,二、取水工程,（一）地下水取水构筑物,2大口井：专用于取浅层地下水的构筑物，井径可达5-10m； 3渗渠：集取地下水取水构筑物，可铺设于河流、水库等水体下面或岸边，铺设管网收集地下渗流水，埋深35米。,二、取水工程,1固定式取水构筑物 永久性取水设施 取水量大，取水可靠，维护方便 投资大，工程复杂 水位变化不大的地面水,二、取水工程,（二）地面水取水构筑物,活动式取水构筑物 水源水位涨落幅度大，水量相对较小 投资小，建设快，适应性强 可靠性稍差，操作比较麻烦,二、取水工程,1.3 净水与输配水工程,一、水质标准,标准内容：标准本文分十个章节、一个

7、附录及参考文献。 适用范围说明: 本标准适用于各类集中式供应的生活饮用水，包括自建集中式供水，供应日常生活饮用水的供水站，为公共场所、居民社区提供的分质供水，以及用作日常生活的各种形式包装的水，但不包括饮料和矿泉水。 要求在居民取水点处的水质应符合本标准要求。,生活饮用水卫生标准介绍,一、水质标准,生活饮用水卫生标准介绍,生活饮用水的质量标准（五类 35条） 1感官指标：色、味、可见物、透明度 2化学指标：单质元素 如铜、锰、铁、锌、化合物（如酚类、盐类） 3毒理学指标：氰、氟化物、铅、砷等 4细菌学指标：细菌总数、大肠菌总数 5放射性指标：、放射检测，来源于地下水流经的矿物质，核电站的冷却水

8、等,一、水质标准,生活饮用水水质常规检验项目及限值,一、水质标准,生活饮用水水质常规检验项目及限值,毒理学指标,一、水质标准,生活饮用水水质常规检验项目及限值,细菌学指标,二、净化工艺与净水厂,（一）净水工艺流程,地面水处理工艺流程,清水池,二、净化工艺与净水厂,（一）净水工艺流程,地下水处理工艺流程,二、净化工艺与净水厂,（二）净水工艺,混凝沉淀,天然水中的细小颗粒，特别是胶体微粒，如极细小的粘土颗粒、硅酸、腐殖质和蛋白质等自然沉降极慢，需加入混凝剂，使它们互相粘附聚合成较大颗粒，然后从水中沉降下来，此过程称为混凝沉淀。,二、净化工艺与净水厂,（二）净水工艺,筛除作用：水通过滤料时，比滤层孔

9、隙大的颗粒被截留，随后，滤层孔隙逐渐变小，较小的颗粒也被截留。 接触凝聚作用：未被沉淀去除的细小絮凝体或脱稳颗粒，因与滤料接触而被吸附；滤料吸附絮凝体后，其吸附作用进一步增强。滤料表面截留大量有机物和微生物后，可在其表面形成生物膜，使过滤效率增加。,过滤,二、净化工艺与净水厂,（二）净水工艺,消毒,过滤后水质清澈、透明，但仍含有细菌，并可能有病原茵，还不适合生活饮用，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。,二、净化工艺与净水厂,（三）净水厂,三、输水与配水工程,输水与配水系统由输水泵站、中途升压泵站、输水管和配水管网及调节构筑物组成。

10、 净化构筑物处理后的出厂水，由清水池流入吸水井，送水泵站中的水泵从吸水井中吸水，通过输水干管将水输往管网。 特点：供水情况直接受用户用水情况的影响，其出厂流量与水压在一天内各个时段中是不断变化的。,三、输水与配水工程,用于将符合标准的水，通过输水管网送到用水户。它包括二泵站，输水管线，配水管网，水塔。在给水系统中，该部分工程量最大，投资额最高。,吸 水 井,输水泵站,清水池,水塔,管网,送水泵站工艺流程,三、输水与配水工程,输水泵站也称二泵站， 它是输送净水的高压泵站，其任务是由清水池抽水向管网供水。 城市用水量是变化的，向管网供水的压力随之变化，一些城市采用现代管网水压监控与水泵调频技术可使

11、只用很少的水泵机组。,中途升压泵站是用于输水途中再次提升水压的泵站。,（一）输水泵站与中途升压泵站,三、输水与配水工程,（二）输水管,只供输水而不负担配水任务。输水管要简短，其数目视工程的重要性而定。允许断水或多水源供水时，可设一条输水管；不允许断水者应敷设两条或两条以上的输水管。输水管最好沿道路埋设，有利于施工及维护。为简化安装，降低造价，要尽量避免穿越河谷、沼泽、滑坡、山脊、重要铁路及洪泛区，否则应采取有效防护措施 。,三、输水与配水工程,（三）配水管网,将输水管引来的水配送到用水区，供用户使用。因此，在管网规划布置时，应根据供水区域的建筑规划、地形及用水单位的分布情况，使管网布满全供水区

12、，满足各用户的用水要求。,(a)树枝式管网 (b)环式管网 (c)综合型管网,泵站,三、输水与配水工程,（四）管网上的附属设备,在给水管道上要设置各种阀门来调节水量或进行开闭控制，同时还要在适当地方设置排水阀和排气阀来保证系统正常运行与维修，这里阀门都安装在阀门井内。,阀门及阀门井,三、输水与配水工程,（四）管网上的附属设备,在给水管网的适当地点要设置室外消火栓，以保证有火灾时消防车能就近取水补救。室外消火栓的安装有地上式和地下式(设在室外消火栓井内)两种。,室外消火栓,三、输水与配水工程,（五）调节构筑物,调节构筑物有：清水池、管网高地水池或水塔。 清水池在水厂内，用来调节净水厂产水与二泵站

13、向外供水的不平衡。 水塔是设在城市内的高架贮水箱，用以调节供水与用水量间的不平衡及稳定管网内压力。,四、管网水力计算,管网水力计算有三个内容： 1 确定计算管段上的流量； 2 根据流量初选管径； 3 根据管径和流量计算管段上的水头损失，最后求出管网在满足输送设计流量、保证供水区内水压要求下的供水总水压。 供水总水头,四、管网水力计算,流量已知，根据流量选择管径,给水管道的流速控制范围： 对于DN100-400mm,v=0.6-0.9m/s; 对于DN400mm,v=0.9-1.4m/s； 对于生活或生产给水管道，一般采用1.0-1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等

14、于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8-1.0m/s； 消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s； 其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。,四、管网水力计算,管段上的水头损失计算,1）沿程水头损失,2）局部水头损失,3）总水头损失,1.计算公式,四、管网水力计算,2.树枝式管网的水头损失计算,3.环网的水流计算,1）根据经验设定管段中的流量、流向，使节点上,2）根据经验设定的流量，按经济流速的原则确定管径，并计算出管段上的水头损失h。,如果在某一环内,进行平差。,当,时，就可以不再进行修正了。,环网计算甚为复杂，一般用电脑编程计算。

15、,1.4给水管道、配件及设备,给水管道、配件及设备,给排水管道材料、配件及设备是管网组成的主要构件。需要根据水的工作情况、管网的重要程度、施工的技术及方法，可以获取的材料等多种因素选取。,金属管&非金属管,（一）金属管：还有铜管和不锈钢管； （二）非金属管：还有石棉水泥管、玻璃钢管。,非金属管,石棉水泥管,钢筋混凝土管,塑料管,钢管, 优点：强度高、耐振动、壁薄质轻。 缺点：耐腐蚀性差、易生锈、常需采取防腐措施。 连接：法兰、焊接、螺纹、套管、卡箍连接 规格：,钢管,其它：耐压值1.0Mpa ，加强(厚)钢管1.5Mpa 种类：,A 焊接钢管：DN1501500mm B 无缝钢管（热轧无缝管）

16、：32600mm 高压流体管 C 镀锌钢管（白铁管）：分热镀锌和电镀锌两种，镀锌的目的在于防腐，防锈，不使水质变坏，通常只能用螺纹连接（焊接会损坏镀锌层）。 D 不镀锌钢管（黑铁管）：常用于消防系统和对水质无要求的场合。,铜管,优点：耐腐蚀性极好，极强的热传导性，优良的韧性，水力性能好、管材和管件齐全，接口方式多样，较多的应用在热水管路中 。 缺点：价格高 连接：焊接为主，还有卡套式和法兰式 其他：铜管不宜与钢管直接相接，以防电化学腐蚀,铜管,薄壁不锈钢管,优点： 不锈钢可长年使用，保证卫生的安全性，不必担心会出现镀锌钢管常见的“红水”和铜管上常见的“绿水”； 不锈钢的抗拉强度是普通钢管的2倍

17、，是铜管的3倍； 因其耐蚀性及力学性能优良，用镀锌钢管壁厚的约1/3已经足够，所以重量轻，搬运和施工作业更方便省力； 接头形式非常多。,缺点： 价格较高； 材质强度较硬，施工工艺要求比较高，现场加工非常困难； 导热系数大约是钢管的1/4，是铜管的1/25；与其他管材相比不易吸热，热了后又不易冷却； 热膨胀系数与铜管几乎相同，但为钢管的1.5倍，为硬质聚氯乙烯管的1/4，与铜管一样需要考虑膨胀引起的伸缩。,薄壁不锈钢管,铸铁管,螺纹连接,卡箍连接,卡套连接,套管接头是一种兼顾密封及安全的小口径管道连接件，优良的卡套管接头可以做到： 承受高达管子爆破的压力而不泄漏，可用于真空及高压液体系统，可在低温状态下工作保证密封，在管子的最高额定温度下持久的密封。可重复拆装且保证密封。,卡压连接,压式管件优点如下： 1、连接可靠安全，卡压式管件连接强度高，抗振动。将连接部位一次性做“死”，避免了“活接头”松动的可能性。 2、施工便利快捷。管件的现场焊接或套丝作业施工麻烦，漏水率高，双卡压式管件现场安装极为便利，安装时间仅为焊接管或套丝管的1/3时间。,三通,三通,异径斜三通,四通,管箍（管古）,活接,法兰盘,堵头（丝堵）,弯头,P型弯,S型弯,检查口,清扫口,管卡,阀门的功能分类,）隔断作用：闸阀截止阀蝶阀球阀隔膜阀 ）调节作用：调节阀节流阀 ）保护作用：安全阀减温减压阀 ）功能性作用