(上传)第 1 章 给水排水管道系统概论.ppt

1、给排水工程给水排水管道系统,本课程的主要内容 第一章 给水排水管道系统概论 第二章 给水排水管道系统规划与布置 第三章 水力学基础、水泵及水泵站 第四章 给水管道设计用水量 第五章 给水系统的运行工况 第六章 给水管网的设计计算 第七章 给水管道材料与附件 第八章 污水管道系统的设计计算 第九章 雨水管渠的设计计算 第十章 排水管渠材料及附属构筑物 第十一章 给水排水管道系统的技术管理和维护,学习目标 掌握给水排水管网系统的设计计算理论和方法，工程设计的步骤与方法； 了解管网系统运行管理基本理论和基本知识，初步具备给水排水管网系统的规划、设计能力和从事科研的能力; 重点:水力计算基础；给水管道

2、设计用水量；给水管网、污水管道系统、雨水管渠的设计计算。,教材和参考书 一、教材： 张奎、张志刚等主编，给水排水管道系统，机械工业出版社，2007年1月，北京。 二、参考书： 1. 严煦世，范瑾初主编，许保玖主审，给水工程（第4版），中国建筑工业出版社，1999年12月第4版，2010年1月第28次印刷 。 2孙慧修主编，顾夏声主审，排水工程上册（第4版），中国建筑工业出版社，1999年12月第4版，2010年6月第29次印刷 。,3. 赵新华，刘洪波主编，输配水工程第1版，化学工业出版社，2006年1月。 4严煦世，刘遂庆主编，给水排水管网系统，中国建工出版社，2002 。 5于尔捷，张杰主

3、编，给水排水工程快速设计手册(2.排水工程)北京： 中国建筑工业出版社，1996。 6伍悦滨著，工程流体力学，中国建筑工业出版社，北京，2006。 7. 罗固源著，水力学，重庆大学出版社，2001。,给水排水系统平面布置示意图,第一章 给水排水管道系统概论1.1 给水排水系统的组成1.1.1 给水排水系统的功能与组成 给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排出设施的总称。 给水排水系统可分为给水系统和排水系统。,给水系统：保证用水对象获得所需水质、水压和水量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。 用水对象：生产设备、生活设施、消防设备 构筑物：取水头部、反应池、沉淀池、滤池

4、、清水池、水泵房、水塔 设备：加压设备、控制设备、计量设备 管路系统：输水管、配水管网,给水系统分类 （根据系统性质分）： 水源：地表水、地下水 供水方式(动力) ：自流、加压 用途：生活、生产、消防 服务对象：区域给水、城镇、工业、建筑给水等系统。 （根据用户使用水的目的分）： 生活用水 工业生产用水 消防用水 市政用水,给水系统的组成和布置 取水：管井、取水头部、取水构筑物；能够获得足够的水量； 净水：反应池、沉淀池、滤池；保证水量、去除杂质； 加压：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站；保证水量、提供适当的压力； 输送：输水管、配水管网、明渠；形成水流通道，维持合理的流速； 调节：清水池、

5、水塔、高地水池、屋顶水箱；调节取水、净水与用水之间的数量差异，储备事故及消防用水。,一般给水系统的组成和布置,水源,取水,输水,净水,输水,配水,用户,取水工程： 从水源取水,给水处理： 按用户要求进行水处理,（取水构筑物、泵站）,（水厂）,输配水： 向用户供水,（输水管、管网、泵站、调节构筑物等）,70%,20%,可达9%,水 源,给水系统过去认为是城市的生命线，现在已经进一步提高到生态环境和人的生命质量的高度。,引 滦 入 津 工 程 简 介,(1)水源地：,潘家口水库,黎,河,引滦入津工程跨越滦河和海河两大流域，将滦河水引到海河。,潘家口水库出水，经大黑汀水库，穿越分水岭隧洞，引入黎河，

6、进入于桥水库，再经州河，过九王庄渠首闸进入输水明渠，至尔王庄水库，再用输水管道送至宜兴埠泵站，提升后用压力暗管输送至新开河水厂。沿线以倒虹穿过多条河流。,州,河,滦河是华北地区水量比较丰富的河流,黎,河,于桥水库 （1959年建）,九王庄渠首闸,尔王庄水库,宜兴埠泵站,新开河水厂,引滦入黎,11.39km，当时国内最长的引水隧洞,黎河整治：沿河险工护砌20处，建桥梁35座 加固于桥水库大坝：基础处理、大坝加高、 坝坡休整 州河整治： 尔王庄水库：保证水厂供水安全,州 河,宜兴埠泵站：进入市区前的最后一级泵站，站内设2组水泵，其中一组送新开河水厂，采用32SA-19型泵6台（四用二备）,位于宝坻

7、尔王庄东北低洼地,“引滦入津”工程水源地潘家口水库,位于河北北部承德市南部，属滦河流域中游。水库水质好，含泥沙杂质较少，是一理想水源。,引滦入津工程简介 引滦入津工程是一项综合性大型输水工程，是中国规模最大、系统最完整的集引水、输水、蓄水、净水、配水完整配套、跨流域的大型供水工程。沿线长达234KM，总共有215个工程项目，开凿11.39公里长输水隧洞，多处穿越河流工程，加固于桥水库大坝，新建一水库和一个水厂，整治河道108KM，开挖干渠70公里，埋设输水钢管16.3KM，建大、小桥梁100多座，倒虹吸10条，大型泵站6座，扬水点18个，闸33座。,1982年5月11日动工，仅用1年4个月(1

8、983年9月11日)，234公里的输水项目全部完成，创造了跨流域供水工程建设史上的奇迹。工程缓解了天津市的供水困难，改善了水质；同时也减轻了地下水的开采强度，使市区地面下沉趋于稳定，为天津市做出了巨大贡献。 历史是发展的，情况总是不断变化的，引滦入津工程并不可能一劳永逸的解决天津市的水资源问题。,引滦入津工程纪念碑,位 于 天 津 三 岔 河 口,邓小平1986年8月20日亲笔题写,南水北调工程简介 一、南水北调工程规划研究历程 1952年10月30日毛泽东主席提出“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的 。” 此后，各方专家进行近50年的勘察、调研和可行性研究。 92年，南水北调工

9、程被提上议事日程。 2000年的十五届五中全会和2001年的“两会”被确定为“十五”期间的四大工程之一。 2002年12月27日，东线工程开工，南水北调进入实施阶段。,南水北调工程从1952年开始至今已半个世纪，规划研究历程大致可分为五个阶段。 （一）探索阶段（ 19521961年） （二）以东线为重点的规划阶段 （19721979年） （三）东、中、西线规划研究阶段 （19801994年） （四）论证阶段（19951998年） （五）总体规划阶段（19992002年）,南水北调的总体布局,分别从长江上、中、下游调水，以适应西北、华北各地的发展需要，即西线工程、中线工程和东线工程。 东、中、西

10、三路与长江、淮河、黄河、海河相互联接，将构成我国水资源“四横三纵、南北调配、东西互济”的总体格局。,通 天 河,西线：从长江上游干流通天河及主要支流雅砻江与大渡河的上游分三条线路进入黄河上游,中线：由长江干流引水（引江）和由汉江的丹江口水库引水（引汉）两部分组成,东线：由扬州附近长江干流引水，利用京杭运河，设梯级泵站扬水北送,大 渡 河,南水北调线路图,引黄济青,中线方案,东线方案,引滦入唐,引滦入津,南水北调中线丹江口水库,南水北调中线至河北省徐水县西黑山村分水后，一路北上至北京，另一路由天津市负责建设，路线走向由南向东北，沿线经过河北省保定市的徐水、荣城、高碑店、雄县、廊坊地区的固安、霸州

11、、 永清、安次，以及天津市的 武清区、北辰区和西青区， 最后入外环河，全长153.1Km。 天津干线全部采用暗渠式管涵 输水（采用国际先进的大口径 PCCP管，即钢套筒预应力混凝土 管道输水，直径可达4米，创全国 之最），双管并铺方式，可确保 水质不受污染。,天津干线将穿越48条河流，4条铁路和8条公路干道。由于徐水县至天津市外环河的地面高程差63米，因此天津干线中的水完全靠自流到达天津。,国务院南水北调建委会专家委圆满完成南水北调东、中线工程质量调研工作（09.8.27）,东线：由扬州附近长江干流引水，利用京杭运河，设梯级泵站扬水北送,东线枢纽工程江都抽水站,南水北调东线逐级水示意图,在黄河

12、河底以下70米处开凿两条（先完成一条）内径9.3m的输水隧洞，每条长624m。,排水系统：废水收集、处理和排放的工程设施。 废水可分为：生活污水、工业废水和雨水。 废水的来源 生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤污水。 工业废水在工业生产过程中所排出的废水，分为生产污水和生产废水。生产废水较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水。而污染较严重，须经过处理后方可排放的工业废水就称为生产污水。,给水排水系统的功能与组成,功能关系示意图,给水排水系统有以下系统组成： （1）取水系统 （2）给水处理系统 （3）给水管网系统 （4）排水管道系统 （5）废水处理系统 （6）废水排放系统

13、 （7）重复利用系统,1.1.2 给水排水系统工作原理 1. 给水排水系统流量关系（连续性方程） 2. 给水排水系统水质关系 城镇水源水质必须符合国家生活饮用水水源水质标准； 生活饮用水必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要求； 排放水质要求符合国家废水排放水质标准及废水排放收纳水体的承受能力,国际上饮用水 水质标准的现状如何？,目前，全世界具有国际权威性、代表性的饮用水水质标准有三部：,1、世界卫生组织（WHO）的饮用水水质准则； 2、欧盟（EC）的饮用水水质指令； 3、美国环保局（USEPA）的国家饮用水水质标准,其他国家或地区的饮用水标准大都以这三种标准为基础或重要参考。,如东南亚的越南、

14、泰国、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、我国香港，以及南美的巴西、阿根廷、还有南非、匈牙利、和捷克等国家都采用WHO的饮用水标准； 欧洲的法国、德国、英国的欧盟成员国和澳门均以EC指令为指导； 澳大利亚、加拿大、俄罗斯、日本同时参考WHO、EC、USEPA标准； 我国和我国的台湾省则有自行的饮用水标准。,我国饮用水水质标准与发达国家饮用水水质标准相比存在哪些差距与不足？,1、无机物指标方面差别不是很大，但三大标准均列出亚硝酸盐这项重要指标，而我国却未规定。 2、我国有毒有害物质项目偏少，已列出项目的指标值有的要求过低。在有机物与消毒剂及消毒副产物方面，我国主要缺少藻毒素、TOC（总有机碳含量 ）、

15、总三卤甲烷（THMs）、溴酸盐、二氧化氯、亚氯酸盐和卤乙酸等几项关键性指标。,3、感官性指标中，我国浊度指标值35NTU（散射浊度单位）的规定偏低。WHO尽管要求浊度不能超过5NTU，但平均值1NTU。美国要求任何时候不得超过1NTU，任何一个月中，95%水样0.5NTU。日本快适性指标要求出厂水0.1NTU，管网水1NTU。 关于嗅味标准，我国缺少数量上的描述，只是用无异嗅异味来描述。而美国，嗅阈（y ）值为3TON；德国稀释倍数为2（12oC）、3（ 15oC ）。,4、在微生物项目和指标上，我国只列出了细菌总数和大肠杆菌两项。2001年6月，卫生部（尚不具备国家标准的效力）拟定了生活饮用

16、水卫生规范，分“常规检验项目”和“非常规检验项目”，提出了124项水质指标及其限值。与国家标准和建设部行业水质目标相比，该规范增加了铝、耗氧量、微囊藻毒素、亚氯酸盐以及一些卤代消毒副产物项目，但对国际上十分关注的亚硝酸盐、溴酸盐、贾第虫、隐孢子虫，该规范未做出相应规定。,3. 给水排水系统水压关系 给水：全重力输水、一级加压供水、二级加压供水、多级加压供水。 排水：间接承受给水系统的压力，一般靠重力输水，当管渠埋深较大或处理厂地势较低时，考虑采用排水泵站进行提升。 1.2 给水排水管道系统的功能与特点 功能：水量输送、水量调节、水压调节。,1.3 给水管网系统 1.3.1 给水管网系统的组成

17、1. 输水管（渠） 2. 配水管网 3. 泵站 4. 水量调节设施 5. 减压设施 1.3.2 给水管网系统的类型 1. 统一给水管网系统 所有用水户用一个管网，一个水处理系统。适用于新建中、小城市、工业区或大型厂矿企业中用水户较集中、地形较平坦，且对水质、水压要求也比较接近的情况。造价低，运行费高。,1. 统一给水管网系统 （1）单水源给水管网系统 （2）多水源给水管网系统,2. 分系统给水管网系统 （1）分区给水管网系统 分区给水：将整个系统分成几个区，每区有独立的泵站和管网，为保证安全用水，各区域之间用应急管道连通。,分区给水,每区有独立的泵站和管网,技术原因：为使管网水压不超过水管能承

18、受的压力，均衡管网水压，实现管网低压供水，因一次加压往往使管网前端的压力过高，分区后，各区水管承受的压力下降，并使漏水量减少并避免管道及附件的损坏。 经济原因：降低能耗。 适用条件：在不同用户对水压要求不同，给水区范围很大、地形高差显著或地形狭长、泵站数目增多或远距离输水时，均须考虑分区给水系统。,合用泵站,并联分区： 共用泵站，由低压水泵和高压水泵分别向高区和低区供水，管理方便，安全性高；输水管道较长，高区靠近水源处压力大，需耐高压管材。,低区泵站,串联分区： 泵站分建，高区水泵从低区末端贮水池取水，进入贮水池前的自由水头被浪费，贮水池容积较大，安全性较差。,（2）分压给水管网系统 当城市或

19、大型企业要求水压差别很大，如按统一供水，造成高压用户压力不足而增加局部增压设备，不但增加管理工作量，而且能耗大。此时可采用分压给水系统。 分压给水可以采用并联和串联。 根据高、低压供水范围和压差值由泵站水泵组合完成。串联分压仍多为低区给水管网向高区供水并加压到高区管网，而形成分压串联。,（3）分质给水管网系统 分质给水：用户对水质要求不同，特别对用水大户，其对水质的要求低于生活用水标准，则宜采用分质给水系统。 分质给水系统，可以是不同的水源，如地面水经沉淀后供工业生产用水，地下水经加氯消毒供生活用水等。主要特点是可节约大量药剂费和动力费，缺点是需设置两套净水设施和两套管网，管理工作复杂。选用这

20、种给水系统应作技术、经济分析比较。,给水工程系统中统一、分区、分压或分质的选择，应根据当地地形、水源情况、城镇和工业企业的规划、水量、水质、水温和水压的要求及原有的给水工程设施等条件，从全局出发，通过技术经济比较后综合考虑确定。,地下水源：井群,地表水源,3. 不同输水方式的给水管网系统 根据水源和供水区域地势的实际情况，采用不同的输水方式向用户供水。 （1）重力输水管网系统 指水源地势较高，清水池（库）中的水依靠自身重力进入管网，无动力消耗，是运行经济的输水管网系统。（南水北调工程中徐水县至天津市外环河的地面高程差63米，天津干线中的水完全靠自流到达天津）。,（2）水泵加压输水管网系统 水源

21、地没有可充分利用的地形优势，需用泵站加压送出，甚至要通过多级加压，这种情况需要消耗大量动力。 在地形复杂的长距离输配水中，往往需要重力和水泵加压相结合的输水方式。 图1-13。,1.4 排水管道系统 1.4.1 排水管道系统的组成 1. 废水收集设施,室内排水管道系统及设备收集建筑物内生活污水并将其排至室外街坊或庭院污水管道中。 住宅及公共建筑内的各种卫生设备，是生活污水系统的起端。生活污水从这里经水封管、支管、竖管和出户管等室内管道流入市外居住小区管道系统。（建筑给水排水工程）,2. 排水管道 依靠重力流输送污水至泵站、污水厂或水体的管道。 分为居住小区管道系统、街道管道系统。 3. 排水管

22、道系统上的构筑物 雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹吸等附属构筑物及流量等检测设施。 （第十章 排水管渠材料及附属构筑物） 4. 水量调节池 一定容积的污水、废水和雨水储存设施。用于调节排水管道流量或处理水量的差值。,水量调节池作用：降低下游高峰排水量，减小设计规模，降低工程造价；中和酸碱，均和水质，利于净化处理。 5. 提升泵站 污水受地形等条件限制，需要设置泵站。 中途泵站：当管道埋深超过最大值时，以提高下游管道的高程； 局部泵站：当城市某些地区地势较低时使用； 终点泵站：在污水管道系统末端，使其后的污水处理厂可设置在地面上，以降低造价。,6. 废水输水管（渠） 指长距离输送废水的压力管道或渠道。 7. 排放口 污水排入水体的渠道和出口称出水口，它是整个城市污水排水系统的终点设备。 事故排出口是指在污水排水系统中易发生故障的组成部分的前面，例如在倒虹吸管前，总泵站前，设置事故排出口，一旦发生故障，污水通过事故排出口直接排入水体。,1.4.2 排水管道系统的