《管网》PPT,第1章 给水排水管网系统概论

1、给水排水管网系统给水排水管网系统 何忠华安徽工业大学市政工程系使用教材：使用教材：n严煦世严煦世,刘遂庆刘遂庆 编著，给水排水管网系统（第二版），中国建筑工业编著，给水排水管网系统（第二版），中国建筑工业出版社出版社,2008参考教材：参考教材： n严煦世严煦世,刘遂庆刘遂庆 主编，给水排水管网系统（第三版），中国建筑工业主编，给水排水管网系统（第三版），中国建筑工业出版社，出版社，2014n严煦世严煦世,范瑾初范瑾初 主编，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，主编，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，1999n室外给水设计规范（室外给水设计规范（GB 50013-2006）n室外排水

2、设计规范（室外排水设计规范（GB 50014-2006）2014年版年版课程安排课程安排n学时：学时：4848n学分：学分：3 3n周学时：周学时：3 3n课程性质：课程性质：必修必修n考试（考核）方式：考试（考核）方式：闭卷考试闭卷考试n课程成绩计算方式：课程成绩计算方式：平时成绩平时成绩20 + 卷面成绩卷面成绩80不定项选择题（不定项选择题（ 分分= 分）分）填空题填空题 （ 分分= 分）分）名词解释名词解释 （ 分分= 分）分）简答题简答题 （ 分分= 分）分）计算题计算题 （ 分分= 分）分）编程题（可能考）编程题（可能考）考试题型：考试题型：n第第1章章 给水排水管网系统概论给水排

3、水管网系统概论n第第2章章 给水排水管网工程规划给水排水管网工程规划n第第3章章 给水排水管网水力学基础给水排水管网水力学基础n第第4章章 给水排水管网模型给水排水管网模型n第第5章章 给水管网水力分析和计算给水管网水力分析和计算 n第第6章章 给水管网工程设计给水管网工程设计n第第7章章 给水管网优化设计给水管网优化设计n第第8章章 给水管网运行调度与水质管理给水管网运行调度与水质管理n第第9章章 污水管网设计与计算污水管网设计与计算n第第10章章 雨水管渠设计和优化计算雨水管渠设计和优化计算n第第11章章 给水排水管道材料和附件给水排水管道材料和附件n第第12章章 给水排水管网管理与维护给

4、水排水管网管理与维护本课程的内容本课程的内容 内容提要内容提要给水排水系统的功能与组成给水排水系统的功能与组成1.1城市用水量和用水量变化城市用水量和用水量变化1.2给水排水系统工作原理给水排水系统工作原理1.3给水排水管网系统的功能与组成给水排水管网系统的功能与组成1.4给水排水管网系统类型与体制给水排水管网系统类型与体制1.5第第1章章 给水排水管网系统概论给水排水管网系统概论给排水系统给排水系统管网系统管网系统7为什么需要给水和排水？为什么需要给水和排水？l给水：给水：人们生活、生产和市政消防对水的需求。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？l排水排水：（1）净水经

5、使用后，水质受到不同程度的污染，成为废净水经使用后，水质受到不同程度的污染，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、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。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 2）降水造成地面积水甚至洪涝灾害。）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给水排水系统的功能与组成l概念：概念：给水排水系统是为人们的生活、生产和消防给水排水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水和排提供用水和排除废水除废水的设施总称，分为给水系统和排水系统两个组成

6、部分。的设施总称，分为给水系统和排水系统两个组成部分。l任务：任务：向各种不同类别的用户供应向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压满足需求的水质、水量和水压，同时承担用户排出的废水的收集、输送和处理，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中污染物质对人体健康的危害和保护环境的目的。 p 给水的分类（根据用途）及用户对水的要求给水的分类（根据用途）及用户对水的要求l生活用水生活用水 居民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）（饮用、烹饪、洗浴、洗涤；满足一定水质标准） 公共设施用水公共设施

7、用水（机关、学校、医院、宾馆、车站，公共浴场；用水量（机关、学校、医院、宾馆、车站，公共浴场；用水量大、集中，水质同生活用水）大、集中，水质同生活用水） 工业企业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（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）、生产条件、工作人员数量等有关，水质同居民生活用水）l工业生产用水工业生产用水 产品用水产品用水（水成为产品或产品的一部分）、（水成为产品或产品的一部分）、工艺用水工艺用水（水作为溶剂（水作为溶剂、载体等）、载体等）、辅助用水辅助用水（冷却、清洗等）。（对水量水质、水压要（

8、冷却、清洗等）。（对水量水质、水压要求差异很大）求差异很大）l市政消防用水市政消防用水 道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防的用水。道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防的用水。p 废水的分类（根据来源）废水的分类（根据来源）l生活污水生活污水 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。程度严重，是废水处理重点。l工业废水工业废水 冷却、洗涤废水，受污染轻微，简单处理即可复用；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。含高浓度污染物质的废水，受污染

9、严重，须严格处理。l雨水雨水 防止地面积水和洪涝灾害。防止地面积水和洪涝灾害。p 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p 给水排水系统的主要功能l（1 1）水量保障。）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）；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。收集雨污废水并及时可靠地输送到指定地点。l（2

10、2）水质保障）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）；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）。按有关水质标准将废水排入受纳水体（废水处理技术）。l（3 3）水压保障）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）。加压）。p 给水排水系统的组成l水源取水系统水源取水系统 包括水源地（地表水：江河、湖泊、海洋、水库；地下水：潜水、包括水源地（地表水：江河、湖泊、海洋、水库；地

11、下水：潜水、承压水）、取水设施、提升设备和输水管渠等。承压水）、取水设施、提升设备和输水管渠等。 l给水处理系统给水处理系统 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。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。l给水管网系统（输配水系统）给水管网系统（输配水系统） 包括输水管渠、配水管网、包括输水管渠、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）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。及水量调节设施（清水池、水塔等）等。l排水管网系统排水管网系统 包括污水和废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站及附属构包括污水和废水收集与输送管渠、水量调节池

12、、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。筑物（如检查井、跌水井、水封井、雨水口等）等。 l污水和废水处理系统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。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。l排放和重复利用系统排放和重复利用系统 包括废水受纳体（如水体、土壤等）和最终处置设施，如排放口、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。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广州西江引水工程取水头部192

13、0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用水量和用水量变化l城市综合用水量城市综合用水量（1）居民生活用水量；（表）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）；）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；）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；）消防用水量；（5）市政用水量（道路、绿地浇洒）；）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。）未预见用水量及给水管网漏失水量。p 城市用水量分类和用水量定额城市综合生活用城市综合生活用水量（表水量（表1.21.2

14、）23p 用水量表达和用水量变化系数l用水量的表达用水量的表达（1）平均日用水量。）平均日用水量。 最大年用水量最大年用水量/用水天数。用水天数。（2）最高日用水量。）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。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。）最高日平均时用水量。 用水量最高日的用水量用水量最高日的用水量/24。（4）最高日最高时用水量。）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。在用水量最高的那一天里，用水量最大的一小时用水量。24l用水量变化系数用水量变化系数（1）用水量日变化）用水量日变化系数系数K

15、d 在一年中，最高日用水量在一年中，最高日用水量Qd与平均日用水量与平均日用水量Qy/365的比值。的比值。（2）用水量时变化）用水量时变化系数系数Kh 在一日中，最高时用水量在一日中，最高时用水量Qh与平均时用水量与平均时用水量Qd/24的比值。的比值。dd365yQKQhhd24QKQ25l用水量变化曲线（年、月、日、时、瞬时）用水量变化曲线（年、月、日、时、瞬时）（1）t q(t) 时段时段t与该时段对应的用水量与该时段对应的用水量q(t)。（2）t % 时段时段t与该时段用水量占全日用水量的百分数。与该时段用水量占全日用水量的百分数。 有助于供水能力不等的城镇有助于供水能力不等的城镇

16、或系统之间相互比较和参考。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Q1q1Q8Q2Q3Q4Q5Q6Q7q6q3q2q5q7q4清水池、水塔（高位水池）、均和池、调节池的作用清水池、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系统工作原理p 给水排水系统的流量关系q1水厂自用水厂自用(5%10%)，q2管网漏失水量，管网漏失水量，q3调节流量，调节流量，q4用户使用后未进入排水系统的水量，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进入排水管网系统的降水或渗入的地下水，的地

17、下水，q6排水管网调节水量，排水管网调节水量，q7排水处理系统自耗水。排水处理系统自耗水。三个水质标准三个水质标准l原水水质标准：原水水质标准：符合国家生活饮用水水源水质标准。符合国家生活饮用水水源水质标准。l给水水质标准：给水水质标准：达到国家生活饮用水水质卫生标准（生活用水）；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）达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求（工业用水）l排放水水质标准：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达到国家废水排放水质标准要求及受纳水体的承受能力。受能力。三个水质变化过程三个水质变化过程l给

18、水处理：给水处理：原水净化后原水净化后l用户用水：用户用水：用户用水后用户用水后l废水处理：废水处理：废水经处理后废水经处理后p 给水排水系统的水质关系p 给水排水系统的水压关系l水压：水压：用户用水需要，也是给水和排水输送的能量来源。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：水在输送中的压力方式：全重力给水（水源地势较高：水源全重力给水（水源地势较高：水源水厂水厂输配水管网输配水管网用户用户）一级加压给水（水源一级加压给水（水源水厂水厂）二级加压给水（水厂清水池二级加压给水（水厂清水池管网管网）多级加压给水（长距离输水，管网中途加压）多级加压给水（长距离输水，管网中途

19、加压）1.4 给水排水管网系统的功能与组成给水排水管网系统的功能与组成l功能：功能：（1 1）水量输送：）水量输送：实现水量的位置前移；管网。实现水量的位置前移；管网。（2 2）水量调节：）水量调节：解决供水、用水与排水之间的不平均；清水池，水塔解决供水、用水与排水之间的不平均；清水池，水塔，高位水池，调节池。，高位水池，调节池。（3 3）水压调节：）水压调节：加压或减压以满足水输送、使用和排放要求；泵站，加压或减压以满足水输送、使用和排放要求；泵站，减压阀。减压阀。l特点：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。具有一般网络系统的特点：分散性、连通性、传输性、扩展性。

20、p 给水排水管网系统的功能l输水管（渠）：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。点连通。l配水管网：配水管网：将水送到用户的管道系统。由主干管、干管、支管、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。连接管、分配管等构成。 附属设施：消火栓、阀门、监测仪表等。附属设施：消火栓、阀门、监测仪表等。l泵站（水锤消除器、止回阀）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

21、部。加压泵站（三级供水泵站（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行加压。泵站）对远离水厂的供水区域或地形较高的区域进行加压。l水量调节设施（清水池、水塔和高位水池）水量调节设施（清水池、水塔和高位水池） ：调节供水与用水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。的流量差，也可用于贮存备用水量，提高供水安全。l减压设施：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减压阀、节流孔板等，降低和稳定输配水系统局部的水压。水压。p 给水管网系统的构成l废水收集设施废水收集设施l排水管网排水管网l水量调节池水量调节池l提

22、升泵站提升泵站l输水管（渠）输水管（渠）l排放口排放口p 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。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。p 废水收集设施（室内污水管道及设备）废水收集设施（室内污水管道及设备）p 排水管网排水管网l排水管网由支管、干管、主干管等构成。非满流。排水管网由支管、干管、主干管等构成。非满流。 l附属构筑物：雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井等。附属构筑物：雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井等。 l指具有

23、一定容积的污水、废水或雨水贮存设施。用于调节排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处理水量的差值。水管外流量与输水量或处理水量的差值。l 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。规模，降低工程造价。l事故时贮水，减小污染；均和水质。事故时贮水，减小污染；均和水质。p 排水调节池排水调节池p提升泵站提升泵站 提高排水的高程或使排水加压输送。提高排水的高程或使排水加压输送。p废水输水管（渠）废水输水管（渠）p废水排放口废水排放口岸边式，具有较好的防止冲刷能力。岸边式，具有较好的防

24、止冲刷能力。分散式，废水与接纳水体均匀混合。分散式，废水与接纳水体均匀混合。37 按水源的数目分类按水源的数目分类（1）单水源给水管网系统）单水源给水管网系统 （2）多水源给水管网系统）多水源给水管网系统1.5 给水给水排水排水管网系统的管网系统的类型类型与与体制体制p 给水管网系统的类型 按系统构成方式分类按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统）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。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，运行特点：所有用户用一个管

25、网，一个水处理系统。造价低，运行费用高，会造成浪费。多用于用户集中，对水质、水压无特殊费用高，会造成浪费。多用于用户集中，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。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）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。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

26、种基本形式。种基本形式。并联分区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。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。价高，需要高压输水管。串联分区（分压给水系统）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。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），管网造价低，能耗低，但压力适宜

27、、供水安全（不易爆管），可靠性较差（单一泵站破坏后影响大），水泵站分散，管理不便。可靠性较差（单一泵站破坏后影响大），水泵站分散，管理不便。适用适用地形狭长分质供水系统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。水系统。l工业用水、生活用水分质工业用水、生活用水分质l饮用水、杂用水分质饮用水、杂用水分质l直接饮用水占管网直接饮用水占管网12；优质优用有限水资源；可节省净；优质优用有限水资源；可节省净水处理费用

28、。但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价水处理费用。但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高，管理复杂。高，管理复杂。l在水资源紧缺的新建居住区、工业区、海岛地区可以考虑应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。用。（1）重力输水管网系统）重力输水管网系统（2）压力输水管网系统）压力输水管网系统 按输水方式分类按输水方式分类循环和复用给水系统（工业给水）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。作其他车间和其他工业部门的生产用水。47p 排

29、水管网系统的体制概念：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。方式所形成的排水系统，称为排水体制。 分类：分类：合流制合流制：直排式、截流式：直排式、截流式分流制：完全分流制和非完全分流制分流制：完全分流制和非完全分流制合流制排水系统合流制排水系统l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。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。l老城市早期使用，

30、水体污染严重。老城市早期使用，水体污染严重。132直 排 式 合 流 制 排 水 系 统1 合 流 支 管 （ 沟 ）合 流 干 管 （ 沟 ）2河 流3合 流 干 管 （ 沟 ）截 流 式 合 流 制 排 水 系 统1截 流 主 干 管 （ 沟 ）溢 流 井23722211133366456污 水 厂4溢 流 干 管 （ 沟 ）出 水 口 65河 流7截流式合流制排水系统截流式合流制排水系统 设截流干管、溢流井、污水厂。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。老城市排水系统改造时经常使用。简单易行，降低污染。分流制排水系统分流制排水系统l将生活污水、工

31、业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立将生活污水、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。的管渠内排除的系统。l排除生活污水和工业废水的系统称为排除生活污水和工业废水的系统称为污水排水系统污水排水系统，排除雨水，排除雨水的系统称为的系统称为雨水排水系统雨水排水系统。l根据排除雨水的方式不同，可分为完全分流制排水系统、不完根据排除雨水的方式不同，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。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完全分流制排水系统完全分流制排水系统1 污水干管（沟）出水口532 雨水干管（沟）6污水主干管（沟）河流4 污水厂363135422121不完全分流制排水系统不完全分流制排水系统雨 水 干 管 （ 沟 ）不 完 全 分 流 制 排 水 系 统（ 补 充 部 分 雨 水 管 网 ）河 流65出 水 口污 水 干 管 （ 沟 ）1原 有 渠 道234污 水 厂142365污 水 干 管 （ 沟 ）不 完 全 分 流 制 排 水 系 统（ 未 建