园林给排水工程讲义

1、第二章 园林给排水工程前言：第一节 园林给水工程第三节 园林排水工程 本章主要讲述园林中给水、排水工程设计基本原理、工程计算的简单方法，给排水设施的具体选用和设计及相关内容。 给水工程可分为三个部分，取水工程、净水工程和输配水工程，并用水泵联系，组成一个供水系统。 1）取水工程：包括选择水源和取水地点，建造适宜的取水构筑物，其主要任务是保证城市用水量。 2）净水工程：建造给水处理构筑物，对天然水质进行处理，以满足生活饮用水水质标准或工业生产用水水质标准要求。前言：1、给水系统的组成 3）输配水工程：将足够的水量输送和分配到各用水地点，并保证水压和水质，为此需敷设输水管道、配水管道和建造泵站以及

2、水塔、水池等调节构筑物。水塔、高位水池常设于地势较高地点，借以调节用水量并保证管网中的水压。水源水处理输配水管网用户加压加压加压给水系统示意图 1）引用式水源来自城市管网，是城市给水管网的一个用户。其构成较为简单。2园林给水方式 2）自给式 在野外风景区或郊区的园林绿地中，如果没有直接取用城市给水水源的条件，就可考虑就近取用地下水或地表水。 以地下水为水源时，因水质一般比较好，往往不用净化处理就可以直接使用，因而其给水工程的构成就要简单一些。如果是采用地表水作水源，其给水系统构成就要复杂一些。分质给水系统 取水构筑物从水源地取水，经过不同的净化过程，用不同的管道分别将不同水质的水供给各用户，这

3、种系统称分质给水系统。 分区给水系统 将整个给水系统分为几个系统，分别建立自己的泵站、管网、水塔，不同系统之间水压不同，系统之间保持适当联系，以保证供水安全和调度的灵活性。3、兼用式第一节 给水工程园林给水的分类：1生活用水2养护用水3造景用水4消防用水一、概述二、园林给水特点1园林中用水点分散。 由于园林内多数功能点都不是密集布置的，在各功能点之间常常有较宽的植物种植区，因此用水点也必然很分散，不会像住宅、公共建筑那样密集；就是在植物种植区内所设的用水点，也是分散的。由于用水点分散，给水管道的密度就不太大，但一般管段的长度却比较长。2用水点分布于起伏的地形，高程变化大。 喷泉、喷灌设施等用水

4、点的水头与园林内餐饮、鱼池等用水点的水头就有很大变化。3水质可据不同用途分别处理。 生活用水水质要求较高，而其它用水则相对要求较低。4错开用水高峰时间。 园林中灌溉用水、娱乐用水、造景用水等的具体时间都是可以自由确定的；也就是说，园林中可以做到用水均匀。三、水源与水质1）地表水：指江、河、湖、水库等地表水源 。 采用地表水作为水源时，取水地点及取水构筑物的结构形式是比较重要的问题。1、给水水源的分类与特点地下水又分为潜水和承压水两种。 地面以下第一个隔水层（不透水层）所托起的含水层的水，就是潜水。 2）地下水 含水层在两个不透水层之间，并且受到较大的压力，这种含水层中的地下水就是承压水；溢出地

5、表的承压水就是泉水。3）再生水：污水经过处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以再次使用的水。 选择给水水源，首先应满足水量、水质的要求，注重安全防护、经济并结合公园和风景区的发展。 1）城市公园或近郊风景区可直接从城市的给水管网系统中接入，也可从自来水水厂接入。 2）没有城市给水管网或给水管网水量不能满足园林的要求的前提下，可优先考虑地下水（包括泉水），其次考虑江、河、湖、水库等地表水。 2给水水源选择 3、水质混凝沉淀（澄清） ：是在水中加入混凝剂（明矾或硫酸铝），使水中产生一种絮状物，和杂质亲自凝聚在一起，沉淀到水底。地表水：易受污染，水质较差，须经过净化和严格消毒，才可作为生

6、活用水。过滤（砂滤） ：将澄清水依次透过细砂层、粗砂层、细石层、粗石层构成的过砂石层，以滤去杂质。消毒 ：加氯法或加漂白粉。地下水：水源不易受污染，水质较好，可只作消毒，不必净化。地下水一般含有矿化物较多，硬度较大，需要进行软化处理。四、公园给水管网的布置与计算（1）树枝状管网 树状网以引水点至用水点的管线布置成树枝状，管径随用水点的减少而逐步变小。优点：方式简单，省管材，适合用水点分散的情况，有利于分期发展的公园。缺点：供水保证率低。（一）给水管网基本布置形式和布线要点1、给水管网基本布置形式（2）环状管网 给水管线纵横相互接近，形成闭合的环状管网。 优点：管网供水能互相调剂，供水保证率大、

7、可靠性高。缺点：管线较长，管材增加，投资增大。 2、给水管网的布置要点 1干管应靠近主要供水点 2干管应靠近调节设施（如高位水池或水塔） 3.在保证不受冻的情况下，干管宜随地形地伏敷设，避开复杂条件和难于施工的地段，以减少土石方工程量。 4干管应尽量埋设于绿地下，避免穿越或设于园路下。 5和其它管道按规定保持一定距离。（二）管网布置的一般规定1.给水管线敷设原则 水管管顶以上的覆土深度，在不冰冻地区由外部荷载、水管强度、土壤地基与其他管线交叉等情况决定。金属管道一般不小于0.7m，非金属管道不小于1.0m-1.2m。 冰冻地区除考虑以上条件外，还须考虑土壤冰冻深度，一般水管的埋深在冰冻下的深度

8、：管径d=300-600mm时，为0.75d，d600mm时为0.5d。 在土壤耐压力较高和地下水位较低时，水管可直接埋在天然地基上。在岩基上应加垫砂层。对承载力达不到要求的地基土层，应进行基础处理。给水管道相互交叉时，其净距不小于0.15m，与污水管平行时，间距取1.5m，与污水管或输送有毒液体管道交叉时，给水管道应敷设在上面，且不应有接口重叠，当给水管敷设在下面时，应采用钢管或钢套管。给水管与其他构筑物间距可参考给排水设计手册。2、阀门和消防栓（1）阀门井 在给水管网的节点处，一般设有阀门等附件。阀门是用来调节管线中的流量和水压，主管和支管交接处的阀门常设在支管上。一般把阀门放在阀门井内，

9、平面尺寸由水管直径及附件种类和数量定，井口一般DN600-800mm，井深由水管埋深决定。为便于检修，一般要求每500m直线距离设一阀门井。（2）消火栓 分地上式和地下式，地上式易于寻找，使用方便，但易碰坏，地下式适于气温较低地区，一般安装在阀门井内。 在城市室外消火栓间距在120m以内，公园或风景区根据建筑情况而定。消火栓应距建筑物在5m以上，距离车行道不大于2m，便于消防车的连接。3、管道材料的选择（包含排水管道） 管材对水质有影响，管材的抗压强度影响管网的使用寿命。管网属于地下永久性隐敝工程设施，要求很高的安全可靠性，目前常用的给水管材有下列几种： 铸铁管分为灰口铸铁管和球墨铸铁管（碳在

10、铸铁中存在的形式不同），灰口铸铁管具有经久耐用、耐腐蚀性强，使用寿命长的优点，但质地较脆，不耐振动和弯折，重量大，灰口铸铁管是以往使用最广的管材，主要用在DN80-1000mm的地方，但运用中易发生爆管，不适应城市的发展，在国外已被球墨铸铁管代替。球墨铸铁管在抗压、抗震上有提高。 1铸铁管钢管有焊接钢管和无缝钢管两种，焊接钢管又分为镀锌钢管（白铁管）和非镀锌钢管（黑铁管）。钢管有较好的机械强度，耐高压、振动，重量较轻，单管长度长，接口方便，有强的适应性，但耐腐蚀性差，防腐造价高。镀锌钢管就是防腐处理后的钢管，它防腐、防锈、水质不易变坏，并延长了使用寿命，是生活用水的室内主要给水管材。 2钢管

11、3钢筋混凝土管 钢筋混凝土管防腐能力强，不需任何防腐处理，有较好的抗渗性和耐久性， 但水管重量大，质地脆，装卸和搬运不便。其中自应力钢筋混凝土管会后期膨胀，可使管疏松，不用于主要管道；预应力钢筋混凝土管能承受一定压力，在国内大口径输水管中应用较广，但由于接口问题，易爆管、漏水。为克服这个缺陷现采用预应力钢筒混凝土管（PCCP管），是利用钢筒和预应力钢筋砼管复合而成，具有抗震性好，使用寿命长，不宜腐蚀，渗漏的特点，是较理想的大水量输水管材。 4塑料管 塑料管表面光滑，不易结垢，水头损失小。耐腐蚀，重量轻，加工连接方便，但管材强度低，性质脆，抗外压和冲击性差。多用于小口径，一般小于DN200，同时

12、不宜安装在车行道下。国外在新安装的管道中占70%左右，国内许多城市已大量应用，特别是绿地、农田的喷灌系统中。 5其他管材 玻璃钢管价格高，正刚刚起步，石棉水泥管宜破碎，已逐渐被淘汰。 管材选用取决于承受的水压、价格、输送的水量、外部荷载、埋管条件、供应情况等，可参照下表据各种管材的特性，其大致适应性如下: 1）长距离大水量输水系统：若压力较低，可选用预应力钢筋砼管，若压力较高，可采用预应力钢筒砼管和玻璃钢管。2）城市输配水管道系统可采用球墨铸铁管和玻璃钢管。3）室内、小区、绿地中内部可采用塑料管和镀锌钢管。管径(mm)主要管材501镀锌钢管2硬聚氯乙烯等塑料管2001连续浇铸铸铁管，采用柔性接

13、口2塑料管价低，耐腐蚀，使用可靠，但抗压较差300-12001球墨铸铁管较为理想，但目前产量少，规格不多，价高2质量可靠的预应力和自应力钢筋砼管，价格便宜可以选用12001薄型钢筒预应力混凝土管，性能好，价格适中，但目前产量较低2钢管性能可靠，价贵，在必要时使用，但要注意内外防腐3质量可靠的预应力钢筋砼管是较经济的管材管材选用1用水量标准 用水量标准亦称用水定额，它是对不同的用水对象，在一定时期内制订的相对合理的单位用水量的数值标准，是国家根据我国各地区、城镇的性质、生活水平、习惯、气候、建筑卫生设备设施等不同情况而制定的。 （三）与给水管网布置计算有关的几个名词及水力学概念 园林中的用水量，

14、不是固定不变的，一年中随着气候、游人量以及人们不同的生活方式而不同，把一年中用水量最多的一天的用水量称为最高日用水量，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫日变化系数，以Kd表示2日变化系数和时变化系数Kd城镇一般取1.22.0；农村一般取1.53.0。 一天中由于公园的营业时间、游人的需要，每小时用水量也不相同，把用水量最高日那天用水最多的一小时的用水量称为最高时用水量，它与这一天平均时用水量的比值，叫时变化系数，以Kh表示。Kh城镇一般取1.32.5；农村一般取56。3、管段流量的确定 管网的水力计算主要针对干管网，管网是由多个管段组成，沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿

15、线流量计算得出的并且假设水的流量，管网水力计算，须求出沿线流量和节点流量，并求得各管段的计算流量。分为集中流量Qn和沿线流量qn，为便于计算，可用长度比流量qs表示沿程流量。式中：qs长度比流量（L/s.m)； Q管网供水总流量（L/s)； Qn大用水户集中流量总和（L/s)； L配水管网干管总长度（m)。 沿线流量：节点流量和管段计算流量 节点流量(Qj)将管段的均匀沿线流量简化成两个相等的集中流量，集中在计算管段的始、末端输入输出。 管段总流量包括节点流量Qj和转输流量Qt。 园林中的给水水源若取自城市给水管网，则园中给水干管将是城市给水管网中的一根支管，在这根“干管”上只有为数不多的一些

16、用水量相对较多的用水点，沿线不像城镇给水管网那样有许多居民用水点。所以在进行管段流量的计算时，根据用水量标准分别求出各用水点的需水量，管段的计算流量等于该管段所负担的转输流量加上该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。管段计算流量Q式中：Q管段计算流量（L/s)； Qt管段传输流量（L/s)； QL管段沿线流量（L/s)。(L/s)管段沿线流量：管段节点流量：(L/s)4、经济流速 流量（Q）：单位时间内通过某一过水断面的液体体积（m3/s或l/s) 。式中：Q流量（L/s或m3/s)； 管道断面积（cm2或m2)； v流速（m/s)。因为：所以：式中：D管径（mm) W0管网系统年费用 F管网

17、基建投资 C管网的年运行费用 从公式可知：当Q不变时，和v互相制约。D大，则管道断面积也大，流速v可小；反之v大则D可小。而管径大基建投资也大；管径小，管材投资节省了，但流速大，故水头损失大，从而使远处用水点水压不足，因此管道运行费用增大，故管径的选择，应在流速和水头损失两者之间进行比较后综合考虑。可据经济流速选择经济管径。从技术上说，给水管为防止流速过大而致管道爆裂，一般流速不得大于2.5-3m/s；浑水输水管为防止泥砂等淤积，流速不得小于0.5m/s。从经济上说，应根据当地的管网造价和输水电价，选用经济合理流速。 一般情况下，经济流速可参照下述范围数值。 d=100-350mm时，Ve=0

18、.6-1.1m/s d=350-600mm时，Ve=1.1-1.6m/s d=600-1000mm时，Ve=1.6-2.1m/s5、水压力和水头损失 水压力P在给水管上任意点安装压力表，所测得的读数，即为该点的水压力值，（kg/cm2或N、KN、mH2O）。为了便于计算，也把水压称为“水柱高”，力学上又称“水头”，其单位换算关系为1kg/cm2=10m水头=100Kpa。 水头损失水在管中流动时，为克服水与管壁间摩擦力而消耗的势能。 其值可用压力表测得的两点压力差来确定。水头损失沿程水头损失局部水头损失 沿程水头损失当固体边界的形状和尺寸沿程不变时发生的水头损失。式中： a阻力系数（s2/m6

19、)，由试验求得，与管道材料、管壁的粗糙程度、管径、管内流动物质以及温度等因素有关。 l管段长度（m） 局部水头损失水流因边界的改变而引起断面流速分布发生急骤的变化而产生的阻力为局部阻力，为克服阻力而引起的水头损失称为局部水头损失，通常用hj表示。(四）树枝状给水管网的设计计算1、给水管网计算指标用水量（Q)：以秒流量表示管径（DN）：以mm为单位；水头（H）：水压(以kg/cm为单位）；米水柱高度（100KPa=1kg/cm2=10米水柱）管段计算流量Q式中：Q管段计算流量（L/s)； Qt上一管段输给下一管段的流量（转输流量）（L/s)； QL管段沿线流量（L/s)。2、管段流量计算 园林中

20、的给水水源若取自城市给水管网，则园中给水干管将是城市给水管网中的一根支管，在这根“干管”上只有为数不多的一些用水量相对较多的用水点，沿线不像城镇给水管网那样有许多居民用水点。所以在进行管段流量的计算时，根据用水量标准分别求出各用水点的需水量，管段的计算流量等于该管段所负担的转输流量加上该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。 对于引用式给水方式：确定城市给水管网的水压是否能满足公园用水的要求； 对于自给式给水方式：主要确定水泵所需扬程及水塔（或高位水池）所需高度，以保证各用水点有足够的水量和水压。3、管网计算目的 根据最高时用水量作为设计用水量求出各段管线的直径和水头损失。有关图纸、资料的搜集与

21、研讨 从公园设计图纸、说明书等，了解原有或拟建的建筑物、设施等的用途及用水要求、各用水点的高程等。 再根据公园所在地附近城市给水管网的布置情况，掌握其位置、管径、水压及引用的可能性。4、管网计算步骤 在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、走向、并对节点进行编号，量出节点间的长度。（遵循前述管网的布置要点）。布置管网求公园中各用水点的用水量及水压要求（l/d或m3/d)式中:q用水量标准（最大日）； N游人数（服务对象数目）或用水设施的数目。（1）求某一用水点的最高日用水量Qd（2）求该用水点的最高时用水量Qh式中:Kh时变化系数（可取46）。（l/d或m3/d)（3）求设计秒流量q0（l/s

22、或m3/s) 根据各用水点所求得的设计秒流量q0及要求的水压，可查表确定连接园内给水干管和用水点之间的管段的管径，还可查得与该管径相应的流速和单位长度的水头损失值。各管段管径的确定水头计算水头损失值用水点与引水点的高程差用水点建筑的高低及用水点的水压要求 必须考虑1、使管中的水流在经过消耗后到达用水点仍有足够的自由水头以保证用水点有足够的水量和水压。2、校核城市自来水配水管的水压（或水泵扬程）是否满足公园内最不利点配水水压要求。计算目的公园给水管段所需水压计算式：式中：H引水管处所需的总压力（mH2O)H1引水点和用水点之间的地面高程差（m)；H2用水点与建筑进水管的高差（m)；H3用水点所需

23、的工作水头（mH2O)； H2+H3值可依建筑不同层数按有关规定采用。 平房： 10mH2O 二层： 12mH2O 三层 ： 16mH2O 以后每增加一层增加4mH2OH4沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O)有条件时可适当考虑一定的富裕水头(如消防水头） 干管的水力计算 完成各用水点用水量计算和确定各点引水管的管径之后，应进一步计算干管各节点的总流量，据此确定干管各管段的管径，并对整个管网的总水头要求进行复查。 复查方法：最不利点（地势高、距离引水点远、用水量大或要求工作水头特别高的用水点）水压满足法。试计算该餐厅的用水量、引水管管径、水头损失及其水压线标高，并复核A点的自由水头是否能满足餐厅的要求。例1：某公园大众餐厅（二层楼房，见图示），其设计接待能力为1500人次/日，引水点A处的自由水头为37.40mH2O，用水点位置见图，标高为50.50m1A城市给水干管引水点餐厅解：1、求点的最高日用水量2、求最高日最高时用水量3、求设计秒流量4、求A管段管径 据q0=1.56l/s，查（教材1）表取1.6l/s作为设计