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1、给水排水管网系统,何忠华安徽工业大学市政工程系,使用教材：严煦世,刘遂庆 编著，给水排水管网系统（第二版），中国建筑工业出版社,2008参考教材：严煦世,刘遂庆 主编，给水排水管网系统（第三版），中国建筑工业出版社，2014严煦世,范瑾初 主编，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，1999室外给水设计规范（GB 50013-2006）室外排水设计规范（GB 50014-2006）2014年版,课程安排学时：48学分：3周学时：3课程性质：必修考试（考核）方式：闭卷考试课程成绩计算方式：平时成绩20+卷面成绩80,不定项选择题（分=分）填空题（分=分）名词解释（分=分）简答题（分=分）计算题
2、（分=分）编程题（可能考）,考试题型：,第1章 给水排水管网系统概论第2章 给水排水管网工程规划第3章 给水排水管网水力学基础第4章 给水排水管网模型第5章 给水管网水力分析和计算 第6章 给水管网工程设计第7章 给水管网优化设计第8章 给水管网运行调度与水质管理第9章 污水管网设计与计算第10章 雨水管渠设计和优化计算第11章 给水排水管道材料和附件第12章 给水排水管网管理与维护,本课程的内容,内容提要,第1章 给水排水管网系统概论,给排水系统,管网系统,7,为什么需要给水和排水？,给水：人们生活、生产和市政消防对水的需求。,8,为什么需要给水和排水？,排水：（1）净水经使用后，水质受到不
3、同程度的污染，成为废水。废水携带不同来源和不用种类的污染物质，会对人体健康、生活环境和自然生态环境带来严重危害，需及时收集并处理。（2）降水造成地面积水甚至洪涝灾害。,1.1 给水排水系统的功能与组成,概念：给水排水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称，分为给水系统和排水系统两个组成部分。任务：向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压，同时承担用户排出的废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对人体健康的危害和保护环境的目的。,给水的分类（根据用途）及用户对水的要求生活用水 居民生活用水（饮用、烹饪、洗浴、洗涤；满足一定水质标准）公共设施用水（机关、学校、
4、医院、宾馆、车站，公共浴场；用水量大、集中，水质同生活用水）工业企业生活用水（企业职工的生活用水；水量和工业企业生产工艺、生产条件、工作人员数量等有关，水质同居民生活用水）工业生产用水 产品用水（水成为产品或产品的一部分）、工艺用水（水作为溶剂、载体等）、辅助用水（冷却、清洗等）。（对水量水质、水压要求差异很大）市政消防用水 道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防的用水。,废水的分类（根据来源）生活污水 居民生活污水、工业企业生活污水；含有大量有机物，受污染程度严重，是废水处理重点。工业废水 冷却、洗涤废水，受污染轻微，简单处理即可复用；含高浓度污染物质的废水，受污染严重，须严格处理。雨水 防
5、止地面积水和洪涝灾害。,给水排水系统功能关系示意图,水源,取水设施,给水处理设施,供 水 泵 站,城市给水管网,企业给水管网,居民生活用水公共设施用水市政用水消防用水,工业企业生产用水工业企业生活用水工业企业消防用水,城市雨水管网,城市污水管网,工业废水管网,工业废水处理设施,城市污水处理设施,排水受纳体,自然降水,给水排水系统的主要功能,（1）水量保障。向指定用水地点及时提供满足用户需求的用水量（给水）；收集雨污废水并及时可靠地输送到指定地点。（2）水质保障 向指定用水地点提供符合质量要求的水（给水处理技术，贮存和输配过程中的保质手段）；按有关水质标准将废水排入受纳水体（废水处理技术）。（3
6、）水压保障 提供符合标准的用水压力、确保水量（充分利用地形高差，水泵加压）。,给水排水系统的组成,水源取水系统 包括水源地（地表水：江河、湖泊、海洋、水库；地下水：潜水、承压水）、取水设施、提升设备和输水管渠等。给水处理系统 包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质处理设备和构筑物。给水管网系统（输配水系统）包括输水管渠、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）及水量调节设施（清水池、水塔等）等。,排水管网系统 包括污水和废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站及附属构筑物（如检查井、跌水井、水封井、雨水口等）等。污水和废水处理系统 包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质净化设备和构筑物。排放
7、和重复利用系统 包括废水受纳体（如水体、土壤等）和最终处置设施，如排放口、稀释扩散设施、隔离设施和废水回用设施等。,16,宜兴横山水库,官宋硼取水枢纽,广州西江引水工程取水头部,19,20,马鞍山市湖南东路,21,废水排放口,1.2 城市用水量和用水量变化,城市综合用水量（1）居民生活用水量；（表1.1）（2）公共设施用水量（机关、学校、医院等）；（3）工业企业生产用水量和工作人员生活用水量；（4）消防用水量；（5）市政用水量（道路、绿地浇洒）；（6）未预见用水量及给水管网漏失水量。,城市用水量分类和用水量定额,城市综合生活用水量（表1.2）,23,用水量表达和用水量变化系数,用水量的表达（1
8、）平均日用水量。最大年用水量/用水天数。（2）最高日用水量。用水量最多的年份里用水量最多的那一天的用水量。（3）最高日平均时用水量。用水量最高日的用水量/24。（4）最高日最高时用水量。在用水量最高的那一天里，用水量最大的一小时用水量。,24,用水量变化系数（1）用水量日变化系数Kd 在一年中，最高日用水量Qd与平均日用水量Qy/365的比值。（2）用水量时变化系数Kh 在一日中，最高时用水量Qh与平均时用水量Qd/24的比值。,25,用水量变化曲线（年、月、日、时、瞬时）（1）t q(t)时段t与该时段对应的用水量q(t)。（2）t%时段t与该时段用水量占全日用水量的百分数。有助于供水能力不
9、等的城镇 或系统之间相互比较和参考。,取水系统,给水处理系统,给水管网系统,用户,排水管网系统,排水处理系统,排放或复用系统,清水池,均和池,调节池,水塔,Q1,q1,Q8,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,q6,q3,q2,q5,q7,q4,清水池、水塔（高位水池）、均和池、调节池的作用,1.3 给水系统工作原理,给水排水系统的流量关系,q1水厂自用(5%10%)，q2管网漏失水量，q3调节流量，q4用户使用后未进入排水系统的水量，q5进入排水管网系统的降水或渗入的地下水，q6排水管网调节水量，q7排水处理系统自耗水。,三个水质标准原水水质标准：符合国家生活饮用水水源水质标准。给水水质标准
10、：达到国家生活饮用水水质卫生标准（生活用水）；达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求（工业用水）排放水水质标准：达到国家废水排放水质标准要求及受纳水体的承受能力。三个水质变化过程给水处理：原水净化后用户用水：用户用水后废水处理：废水经处理后,给水排水系统的水质关系,给水排水系统的水压关系,水压：用户用水需要，也是给水和排水输送的能量来源。水在输送中的压力方式：全重力给水（水源地势较高：水源水厂输配水管网用户）一级加压给水（水源水厂）二级加压给水（水厂清水池管网）多级加压给水（长距离输水，管网中途加压）,1.4 给水排水管网系统的功能与组成,功能：（1）水量输送：实现水量的位置前移；管网。（2
11、）水量调节：解决供水、用水与排水之间的不平均；清水池，水塔，高位水池，调节池。（3）水压调节：加压或减压以满足水输送、使用和排放要求；泵站，减压阀。特点：具有一般网络系统的特点：分散性、连通性、传输性、扩展性。,给水排水管网系统的功能,输水管（渠）：从水源到城市水厂或城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。铸铁管、钢管、钢筋混凝土管等；两条并行，适当地点连通。配水管网：将水送到用户的管道系统。由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。附属设施：消火栓、阀门、监测仪表等。泵站（水锤消除器、止回阀）供水泵站（一级、二级泵站）一般设于水厂内部。加压泵站（三级泵站）对远离水厂的供水区域或地形较高的区域进
12、行加压。水量调节设施（清水池、水塔和高位水池）：调节供水与用水的流量差，也可用于贮存备用水量，提高供水安全。减压设施：减压阀、节流孔板等，降低和稳定输配水系统局部的水压。,给水管网系统的构成,废水收集设施排水管网水量调节池提升泵站输水管（渠）排放口,排水管网系统的构成,排水系统起端设备，通过水封管、支管、竖管和出户管排到室外窨井，通过连接窨井的排水支管将废水收集到排水管道系统。,废水收集设施（室内污水管道及设备）,排水管网,排水管网由支管、干管、主干管等构成。非满流。附属构筑物：雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井等。,指具有一定容积的污水、废水或雨水贮存设施。用于调节排水管外流量与输水量或
13、处理水量的差值。降低下游高峰排水量，减小输水灌渠或排水处理设施的设计规模，降低工程造价。事故时贮水，减小污染；均和水质。,排水调节池,提升泵站 提高排水的高程或使排水加压输送。废水输水管（渠）废水排放口岸边式，具有较好的防止冲刷能力。分散式，废水与接纳水体均匀混合。,37,按水源的数目分类（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统,1.5 给水排水管网系统的类型与体制,给水管网系统的类型,按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统 根据生活饮用水水质标准，由同一管网供给生活、生产和消防用水到用户的给水系统。特点：所有用户用一个管网，一个水处理系统。造价低，运行费用高，会造成浪费。多用于用户
14、集中，对水质、水压无特殊要求或相差不大、地势比较平坦、建筑层数差异不大的情况。,（2）分区给水管网系统把城市整个给水系统分为几个区，每区有泵站和管网等，各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。,给水区域大、地形起伏、远距离输水，分为并联分区和串联分区两种基本形式。并联分区不同用户对水压要求不同，由同一泵站内的低压和高压水泵分别向低区和高区管网供水。供水安全（注：不易爆管）可靠，水泵集中；管理方便，但管网造价高，需要高压输水管。,串联分区（分压给水系统）高低两区用水均由低区泵站供给，高区用水再由高区水泵加压。管网造价低，能耗低，但压力适宜、供水安全（不易爆管），可靠性较差（单一泵站破坏后
15、影响大），水泵站分散，管理不便。适用地形狭长,分质供水系统取水构筑物从同一水源或不同水源取水，经过不同程度的净化过程，用不同的管道、分别将不同的水质供给各个用户的给水系统。,工业用水、生活用水分质饮用水、杂用水分质直接饮用水占管网12；优质优用有限水资源；可节省净水处理费用。但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高，管理复杂。在水资源紧缺的新建居住区、工业区、海岛地区可以考虑应用。,（1）重力输水管网系统（2）压力输水管网系统,按输水方式分类,循环和复用给水系统（工业给水）在工业生产中，所产生的废水经适当处理后可以循环使用，或用作其他车间和其他工业部门的生产用水。,47,排水管网系统的体制,
16、概念：生活污水、工业废水和雨水可以采用一个管渠来排除，也可以采用两个或两个以上独立的管渠来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。,分类：,合流制：直排式、截流式,分流制：完全分流制和非完全分流制,合流制排水系统,是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管内排除的系统。老城市早期使用，水体污染严重。,截流式合流制排水系统,设截流干管、溢流井、污水厂。老城市排水系统改造时经常使用。简单易行，降低污染。,分流制排水系统,将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水和工业废水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除
17、雨水的方式不同，可分为完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。,完全分流制排水系统,不完全分流制排水系统,工业企业分流制排水系统,不同成分和性质的工业废水采用分质分流管道系统排除；以便污水污泥处理和废水复用。当生产废水与生活污水的成分和性质类似时，可采用同一管道系统排除；如6水质较清洁的生产废水可与雨水一起利用同一管道系统排除，采用截留式合流制排水系统；如8,合流制和分流制的比较：,环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成污染；分流制在降雨初期有污染。造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%40%，但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制，总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地区适于采用。维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。分流制罐内流速稳定，污水厂易于控制。,排水体制的选择,室外排水设计规范（GB-50014-2006）规定：根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。除降雨量少的干旱地区外，新建地区的排水系统应采用分流制。现有合流制排水系统，应按城镇排水规划的要求，实施雨污分流改造。,
