给排水科学与工程概论之给排水管道系统

1、第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1 给水管网系统给水管网系统的任务和组成的任务和组成 任务任务承担水的承担水的提升提升、水的、水的输送输送、分配分配及及水量调节水量调节 图图3 31 1城市给水系统示意图城市给水系统示意图 1 1取水构筑物取水构筑物 2 2一一级泵站级泵站 3 3处理构筑物处理构筑物 4 4清水池清水池 5 5二级泵站二级泵站 6 6配水管网（仅标明干管）配水管网（仅标明干管） 7 7水塔（或高位水池）水塔（或高位水池） 8 8浑水输水管道浑水输水管道 9 9清水输水管道清水输水管道 3-1 给水排水管网系统的任务和组成

2、给水排水管网系统的任务和组成加压加压123456789取水取水净水厂净水厂配水工程配水工程第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 组成组成 输水管输水管( (渠渠) )道道 Supply Water Pipeline Supply Water Pipeline 仅用于水的输送，沿线不向外供水；仅用于水的输送，沿线不向外供水； 配水管网配水管网 water distribution network water distribution network 分布在整个供水区域上，用于水的配送分布在整个供水区域上，用于水的配送 泵站泵站( (一级，二级，加压）一级，二级，加压） pump stati

3、on pump station 用于系统中水的加压和提升；用于系统中水的加压和提升； 水量调节设施水量调节设施 清水池、水塔或高地水池清水池、水塔或高地水池 给水管道系统上的附属设施给水管道系统上的附属设施 阀门、检测仪表和消火栓等。阀门、检测仪表和消火栓等。重点重点第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1) 1) 输水管（渠）道输水管（渠）道 包括一级泵站至水厂处理构筑物的包括一级泵站至水厂处理构筑物的浑水输水管道浑水输水管道和二级和二级 泵站至配水管网之间的泵站至配水管网之间的清水输水管清水输水管 输水管道的任务仅起输水作用，管中流量、流速不变输水管道的任务仅起输水作用，管中流量、流速

4、不变 管道（钢管、铸铁管、钢筋混凝土管等），或渠道（混管道（钢管、铸铁管、钢筋混凝土管等），或渠道（混凝土、砖、石砌筑）凝土、砖、石砌筑） 不允许断水的情况下，平行铺设两条，一用一备。不允许断水的情况下，平行铺设两条，一用一备。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2) 2) 配水管网配水管网( (管道管道+ +附属设施附属设施） 处理后的水分配至整个用水区和用户处理后的水分配至整个用水区和用户配水管网主要由配水管网主要由干管、支管、连接管、分干管、支管、连接管、分

5、配管配管等构成。配水管网中还需要安装等构成。配水管网中还需要安装消火消火栓、阀门（闸阀、排气阀、泄水阀等）和栓、阀门（闸阀、排气阀、泄水阀等）和检测仪表（压力、流量、水质检测等）等检测仪表（压力、流量、水质检测等）等附属设施附属设施，以保证消防供水和满足生产调，以保证消防供水和满足生产调度、故障处理、维护保养等管理需要。度、故障处理、维护保养等管理需要。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统二级泵站水塔干管连接管干管分配管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统3) 3) 泵站泵站 所有需水量提升到所要求的高度所有需水量提升到所要求的高度 一级泵

6、站抽取原水，二级泵站抽取清水；有时管网中还一级泵站抽取原水，二级泵站抽取清水；有时管网中还设加压泵站设加压泵站第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统取水泵房取水泵房第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统4) 4) 水量调节构筑物水量调节构筑物清水池：调节一级泵站和二级泵站的流量不等清水池：调节一级泵站和二级泵站的流量不等大、中城市往往采用二级泵站内的水泵调度来调节水量大、中城市往往采用二级泵站内的水泵调度来调节水量水塔或高地水池：调节二级泵站和管网配水的流量不等水塔或高地水池：调节二级泵站和管网配水的流量不等第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统水厂清水池水厂清水池第第三三章章 给

7、给排排水水管管道道系系统统水塔水塔高地水池高地水池第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统5) 5) 给水管网系统上的附属构筑物给水管网系统上的附属构筑物主要有：阀门（闸阀、排气阀等）、检测仪表（压力、流量计水质主要有：阀门（闸阀、排气阀等）、检测仪表（压力、流量计水质检测）和消火栓等。检测）和消火栓等。整个给水系统中，投资最大的往往是输水管（渠）道和配水管网，可达总投资的60608080左右，因此，给水管道的合理设计十分重要第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统输水输水管（渠）管（渠）配水配水管网管网水压调水压调节节附属附属设施设施给水管网系统的构成给水管网系统的构成 （泵站）（泵站）

8、水量调水量调节节（水池、水塔等）（水池、水塔等）第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1 给水管网系统规划和布置给水管网系统规划和布置 给水管网系统的总体布局给水管网系统的总体布局根据根据城市总体规划城市总体规划、水源状况水源状况、城市地形城市地形、供水范围供水范围、用水对、用水对水质水质、水压水压的要求的要求p 管网分类：管网分类：按按水源数水源数分：分： 单水源单水源管网系统和管网系统和多水源多水源管网系统管网系统按按供水范围及水质、水压要求供水范围及水质、水压要求：统一统一供水系统、供水系统、分区分区供水系供水系统、统、分质分质供水系统、区域供水系统供水系统、区域供水系统3-2

9、给水排水管网系统规划和布给水排水管网系统规划和布置置重点重点第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v（1 1）单水源给水管网系统：即）单水源给水管网系统：即只有一个水源地只有一个水源地，处理，处理过的清水经过泵站加压后进入输水管和管网，所有用过的清水经过泵站加压后进入输水管和管网，所有用户的用水来源于一个水厂清水池（清水库），户的用水来源于一个水厂清水池（清水库），较小的较小的给水管网系统给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，多为单水源给水管网系统多为单水源给水管网系统，系统简单，管理方便。，系统简单，管理方便。河流 1- 1-取水设施；取水设施

10、；2-2-给水处理厂；给水处理厂；3-3-加压泵站；加压泵站；4-4-给水管网给水管网第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统（2 2）多水源给水管网系统：有）多水源给水管网系统：有多个水厂的清水池多个水厂的清水池（清水库）（清水库）作为水源的给水管网系统，清水从不同的地点经输水管进作为水源的给水管网系统，清水从不同的地点经输水管进入管网，用户的用水可以来源于不同的水厂。入管网，用户的用水可以来源于不同的水厂。较大的给水较大的给水管网系统管网系统，如中大城市甚至跨城镇的给水管网系统，一般，如中大城市甚至跨城镇的给水管网系统，一般是多水源给水管网系统。是多水源给水管网系统。 河流n1- 1-地

11、表水水源；地表水水源；2-2-地下水水源；地下水水源；3-3-水塔；水塔；4-4-给水管网给水管网第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1)1)统一供水系统统一供水系统 同一管网按相同供水压力和供水水同一管网按相同供水压力和供水水质供应生活、工业及消防各类用水质供应生活、工业及消防各类用水。v特点：管网中的水压均由二级泵站一特点：管网中的水压均由二级泵站一次提升，给水系统简单、投资低次提升，给水系统简单、投资低v适用：城市地形起伏较小，建筑层数适用：城市地形起伏较小，建筑层数差别不大，工业用水所占比例较低的差别不大，工业用水所占比例较低的城镇城镇城市工业用水量大时，可考虑采用分质、分压等给

12、水系统；按供水范围、水质和水压要求进行分类按供水范围、水质和水压要求进行分类第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2) 2) 分区（分压）供水系统分区（分压）供水系统适用：适用：城市城市地形高差较大地形高差较大，或城市，或城市供水范围很大供水范围很大，或城市被天然的地形，或城市被天然的地形 分割成若干部分的大、中城市分割成若干部分的大、中城市 分类：分类：串联分区供水和并联分区供水串联分区供水和并联分区供水第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统并联分区供水并联分区供水 优点：低区和高区分别供给，较安全可靠，管理方便优点：低区和高区分别供给，较安全可靠，管理方便 缺点：增加了高压输水管道

13、缺点：增加了高压输水管道 适用：供水地形高差大，且界线明确宜于分区适用：供水地形高差大，且界线明确宜于分区串联分区供水串联分区供水 优点：不需设高压输水管、高压水泵优点：不需设高压输水管、高压水泵 缺点：增加高区加压泵站，安全可靠性较差缺点：增加高区加压泵站，安全可靠性较差 适用：供水地区呈狭长带形适用：供水地区呈狭长带形第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统3)3) 分质供水系统分质供水系统概念：水质要求不高的工业生产用水或其它用水所占比例较概念：水质要求不高的工业生产用水或其它用水所占比例较大，为节约水处理费用或节省水资源，采用不同管道系大，为节约水处理费用或节省水资源，采用不同管道系

14、统将不同水质的水供给用户统将不同水质的水供给用户 分类：居民生活用水系统、工业生产用水或其他低质水分类：居民生活用水系统、工业生产用水或其他低质水系统系统 适用：分质供水系统管道复杂，实施难度大，可用于水适用：分质供水系统管道复杂，实施难度大，可用于水质要求低的工业企业用水质要求低的工业企业用水第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统4) 4) 区域区域供水系统供水系统概念：两个以上城镇采用同一给水管网系统，或若干独立管网系统连成概念：两个以上城镇采用同一给水管网系统，或若干独立管网系统连成一片或者以中心城市管网系统为核心向周边城镇扩展的供水系统一片或者以中心城市管网系统为核心向周边城镇扩展

15、的供水系统适用：小城镇或某一城市为中心带动发展周围的城镇联合供水适用：小城镇或某一城市为中心带动发展周围的城镇联合供水特点：特点： 第一：统一规划，合理利用水资源第一：统一规划，合理利用水资源 第二：分散、小规模的独立供水系统连成一体后，通过统一管理、调第二：分散、小规模的独立供水系统连成一体后，通过统一管理、调 度，提高供水系统技术管理水平、经济效益和供水安全可靠性度，提高供水系统技术管理水平、经济效益和供水安全可靠性第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 配水管网布置配水管网布置1) 1) 树状管网树状管网 branch system 适用：小城镇或城适用：小城镇或城市建设初期市建设初

16、期 优点：投资少优点：投资少 缺点：供水安全性缺点：供水安全性差差第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2) 2) 环状管网环状管网 缺点：缺点：管网较复杂，投资大管网较复杂，投资大 要求：管线遍布整个用水区，供要求：管线遍布整个用水区，供水安全可靠，力求最短距离供给水安全可靠，力求最短距离供给用户，按城市规划要求保留发展用户，按城市规划要求保留发展余地余地适用：大、中城市，适用：大、中城市，供水安全性要求比较供水安全性要求比较高的工业企业等高的工业企业等优点：优点：供水安全可靠供水安全可靠第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v一般，在城市建

17、设初期可采用树状网，以后随着给水事业一般，在城市建设初期可采用树状网，以后随着给水事业的发展逐步连成环状网。的发展逐步连成环状网。v实际上，现有城市的给水管网，多数是将树状网和环状网实际上，现有城市的给水管网，多数是将树状网和环状网结合起来。在城市中心地区，布置成环状网，在郊区则以结合起来。在城市中心地区，布置成环状网，在郊区则以树状网形式向四周延伸。树状网形式向四周延伸。v供水可靠性要求较高的工矿企业须采用环状网，并用树状供水可靠性要求较高的工矿企业须采用环状网，并用树状网或双管输水到个别较远的车间。网或双管输水到个别较远的车间。v给水管网的布置既要求安全供水，又要贯彻节约投资的原给水管网的

18、布置既要求安全供水，又要贯彻节约投资的原则，为安全供水以采用环状网较好，要节约投资最好采用则，为安全供水以采用环状网较好，要节约投资最好采用树状网。树状网。管网形式选择管网形式选择第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 输水管渠布置输水管渠布置v特点特点（1 1）距离长）距离长 （2 2）障碍物多，地形、地质复杂）障碍物多，地形、地质复杂（3 3）易损坏，维修困难）易损坏，维修困难 （4 4）一旦出现故障，易引起供水中断）一旦出现故障，易引起供水中断v原则原则（1 1）尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田）尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田（2 2）选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道

19、路定）选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以利施工和检修线，以利施工和检修（3 3）减少与铁路、公路和河流的交叉）减少与铁路、公路和河流的交叉（4 4）避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水）避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地区淹没冲刷地区第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 2 排水管网系统的任务和组成排水管网系统的任务和组成 任务任务 将将城市污（废）水城市污（废）水和和降水降水按要求进行收集、处理、排放按要求进行收集、处理、排放 组成组成排水管网系统一般由排水管网系统一般由废水收集设施废水收集设施、排水管网排水管网、水量调节池水量调节池、提升泵站提

20、升泵站、废水输水管（渠）废水输水管（渠）和和排放口排放口等组成。等组成。排水管网中还包括检查井、雨水口、跌水井、溢流井、水封井等一系列附属设施。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统排水管网系统的构成排水管网系统的构成城市边界城市边界干管干管支管支管污水厂污水厂主干管主干管污水收集设施污水收集设施排水调节池排水调节池提升泵站提升泵站输水管渠输水管渠排放口排放口排水管网排水管网河流河流第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统排水管网系统的构成排水管网系统的构成废水收集设施废水收集设施第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统生活污水收集设施生活污水收集设施检查井检查井第第三三章章 给给排排

21、水水管管道道系系统统 雨水收集设施雨水收集设施雨水口雨水口第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v排水管网系统的构成排水管网系统的构成街道排水管网街道排水管网第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统排水调节池排水调节池第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统坡地坡地洼地洼地第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v提升泵站提升泵站第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 排水管网系统规划和布置排水管网系统规划和布置第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统

22、秦代阿房宫遗址附近秦代阿房宫遗址附近陶排水管道陶排水管道新石器时代龙山文化（距今新石器时代龙山文化（距今4000-5000年）年）第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统一、排水工程的发展历史秦代阿房宫遗址附近秦代阿房宫遗址附近第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统城市排水体制城市排水体制重点排水管网系统规划和布置排水管网系统规划和布置第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统当混合污水的流量当混合污水的流量截流干管的输水能力截流干管的输水能力， 水水体体部部分分混混合合污污水水溢溢流流井井 上游合流管截

23、流管溢流堰溢流管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统完全分流制完全分流制第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统排水体制合流制将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统。直流式截流式分流制将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统。完全分流制不完全分流制有污水排水系统，又有雨水排水系统只有污水排水系统，没有完整的雨水系统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道

24、道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 排水管网系统布置排水管网系统布置v排水管网一般布置成排水管网一般布置成树状网树状网v主要原则主要原则：采用采用重力流重力流排除污水和雨水，排除污水和雨水，尽可能在尽可能在管线最短管线最短和和埋深较小埋深较小的情况下，的情况下，让让最大区域的污水最大区域的污水能能自流自流排出。排出。v影响因素：影响因素：城市地形城市地形、竖向规划、排水体、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。路宽度、大

25、出水户位置等。综合分析后，根据排水体制提出管道系统布置方案第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统正交式正交式城市边界城市边界排排水水流流域域分分界界线线干管干管干管干管干管干管排水系统的布置形式排水系统的布置形式43424140第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统截流式截流式排水系统的布置形式排水系统的布置形式城市边界城市边界排排水水流流域域分分界界线线干管干管干管干管干管干管污水处理厂污水处理厂主干管主干管43424140第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统平行式平行式城市边界城市边界干管干管干管干管干管干管污水处理厂污水处理厂主干管主干管干管干管排水系统的布置形式排水系统的

26、布置形式4745434148464442第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统分区式分区式城市边界城市边界排排水水流流域域分分界界线线干管干管干管干管污水处理厂污水处理厂污水泵站排水系统的布置形式排水系统的布置形式第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统分散式分散式城市边界城市边界排排水水流流域域分分界界线线干管干管干管干管干管干管干管干管干管干管污水处理厂灌溉灌溉灌溉灌溉排水系统的布置形式排水系统的布置形式43424140第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1 给水管网系统的运行管理给水管网系统的运行管理 运行调度运行调度 安全可靠供水，降低给水系统运行成本安全可靠供水，降低

27、给水系统运行成本 大城市，多水源给水系统大城市，多水源给水系统, ,设水池和加压泵站设水池和加压泵站集中调度，集中调度，多方面协调，保证供水经济、可靠。管网事故时，及时多方面协调，保证供水经济、可靠。管网事故时，及时采取措施。采取措施。 管网水压、流量测定管网水压、流量测定水压：固定和临时测压点水压：固定和临时测压点压力表压力表/无线遥测水压传示仪无线遥测水压传示仪流量：毕托管流量：毕托管/便携式超声波流量计便携式超声波流量计人工调度：人工调度：根据区域水压分布，增加或减少水泵开启台数，根据区域水压分布，增加或减少水泵开启台数，使管网中各区域水压力保持在服务压力范围内。使管网中各区域水压力保持

28、在服务压力范围内。3-3 给水排水管道系统运行管理给水排水管道系统运行管理 第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v全自动化调度和控制系统：全自动化调度和控制系统：包括包括管网地理信息系统管网地理信息系统、管网管网压力压力、水质的遥测和遥讯系统水质的遥测和遥讯系统等，通过计算机数据库管理等，通过计算机数据库管理系统和管网水力及水质动态模拟软件，实现管网的程序逻系统和管网水力及水质动态模拟软件，实现管网的程序逻辑控制和统一运行调度管理。辑控制和统一运行调度管理。-对管网中代表性测压点及测流点进行水压流量遥测，对对管网中代表性测压点及测流点进行水压流量遥测，对所有水池和水塔进行水位遥测，对各水

29、厂出厂管进行流量所有水池和水塔进行水位遥测，对各水厂出厂管进行流量遥测。对所有泵站和主要阀门进行遥控，对泵站的电压、遥测。对所有泵站和主要阀门进行遥控，对泵站的电压、电流和运转情况进行遥讯。根据传示情况，全面控制水泵、电流和运转情况进行遥讯。根据传示情况，全面控制水泵、水池、水塔、阀门等的协调运行，进行统一调度调节。水池、水塔、阀门等的协调运行，进行统一调度调节。-SCADA系统（城市供水数据采集和监控系统）系统（城市供水数据采集和监控系统）第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统（2）管网水质控制v影响水质因素：管道内壁腐蚀、结垢；管网水受外界二次污染 ；微生物、有机物及藻类的影响。v控制

30、管网水质措施：（1）控制管道腐蚀（2）二次加氯（3）定期对金属管道进行清洁（4）严格检查，避免管道漏水水压下降导致污水倒流（5）水箱水池定期清洗（6）建立水质监测制度。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统（3 3）管网检漏）管网检漏 我国供水管网漏失率我国供水管网漏失率10101313 常用方法：音听、区域装表、区域检漏常用方法：音听、区域装表、区域检漏 （4 4） 管道腐蚀和结垢的防治和清除管道腐蚀和结垢的防治和清除 1 1）防治方法：阴极保护法、金属表面涂层、非金属管道）防治方法：阴极保护法、金属表面涂层、非金属管道等等 2）消除方法：高压水流冲洗、化学清洗、机械刮管等）消除方法：高

31、压水流冲洗、化学清洗、机械刮管等第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 2 排水管网的运行管理排水管网的运行管理 管渠清通管渠清通 清通的主要方法：水力清通、机械清通清通的主要方法：水力清通、机械清通 管渠维修管渠维修 有计划地安排管渠修理，以免损坏处扩大而造成事故有计划地安排管渠修理，以免损坏处扩大而造成事故 泵站运行调度泵站运行调度 主要：提升泵站、中途泵站、终点泵站主要：提升泵站、中途泵站、终点泵站 技术经济考虑、泵站存在优化控制调度的问题值得研究技术经济考虑、泵站存在优化控制调度的问题值得研究第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1 给水管道材料给水管道材料 选择给水管材

32、时，应考虑以下几个方面因素选择给水管材时，应考虑以下几个方面因素承受内压和外部荷载强度；耐腐蚀性；内壁光滑程度；价格；承受内压和外部荷载强度；耐腐蚀性；内壁光滑程度；价格；运输施工安装难易程度等运输施工安装难易程度等 给水管材的主要类型给水管材的主要类型 金属管材金属管材 1 1）钢管）钢管 焊接（大管径）和无缝焊接（大管径）和无缝 2 2）铸铁管）铸铁管 球墨、灰口球墨、灰口 ( (已淘汰已淘汰) ) 3-5 给水排水管道材料给水排水管道材料 第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 混凝土管材（耐腐蚀，价格低，抗震能力强于铸混凝土管材（耐腐蚀，价格低，抗震能力强于铸铁管，但重量大，安装与运输不便）铁管，但重量大，安装与运输不便） 1 1）自应力钢筋混凝土管）自应力钢筋混凝土管 口径较小口径较小 农村、中小城农村、中小城镇镇 2 2）预应力钢筋混凝土管）预应力钢筋混凝土管