给水排水工程概论课件

给排水科学与工程概论寄语Learningisado-it-yourselfjob.Therequiredworkmaynotbeenjoyable.Ihopethecourselearningwillbeenjoyableandfascinating.

专业的任务专业历史沿革专业设立的目的及内涵专业的发展方向与工作领域1234与其他学科的关系5内容提要培养方案6怎样学好该专业7公共卫生工程(publichealthengineering)给水排水工程(waterandwastewaterengineering)给排水科学与工程(waterandwastewaterscienceandengineering)1920s19522006并未单独设专业，为土木工程的一个方向生活用水水质安全，水生疾病防治，保障健康水平单独设置了给水排水工程专业，隶属于土木工程学科生活用水保障，污水收集和排放，保障环境清洁和积水排除为了更好地反映水的社会循环的整体概念和科学与工程融合的学科发展特点，部分院校陆续更名为“给排水科学与工程”专业生活用水保障，污水收集和排放，保障环境清洁和积水排除“给水排水工程”专业历史沿革“给水排水工程”的目的和内涵目的：保证人民安全、健康用水，特别是饮用水。内涵（核心）：水质

防止污染物进入人体（给水处理）防止污染物进入水体（排水处理）汉江支流白河边的一家造纸厂排出的污水

“给水排水工程”的目的和内涵对象：水的社会循环水的自然循环（水文循环）水的社会循环两类：同一城市、不同城市五环：①工业用水循环②居民中水循环③净（污）水厂回用于农业④净（污）水厂回用于工业⑤净（污）水厂回用净（给）水厂美国生态污水净化器示意图（可用于小区，出水作为绿化用水）“给水排水工程”的目的和内涵“给水排水工程”的目的和内涵2500m3/d微滤膜装置Micro-filter反渗透装置ReverseOsmosis天津开发区污水再生利用工程“给水排水工程”的目的和内涵国内最大的城市污水再生利用回用工程，回用水规模30万m3/d，用于工业冷却水和市政杂用水。“给水排水工程”的任务给水管网系统给水处理工程取水工程排水管网系统污（废）水处理工程污水回用工程建筑给水工程建筑排水工程建筑消防工程给水工程排水工程建筑给水排水工程“给水排水工程”的任务给水工程排水工程“给水排水工程”的任务给水排水管网系统“给水排水工程”的任务“给水排水工程”的任务安全、健康饮用水水质保障水中污染物控制城市水资源可持续利用与水系统的良性循环城市水资源管理水质处理工程取、输、配水工程建筑给排水工程设备、材料、仪表水（质）科学水工程水工业“给水排水工程”的发展方向高效低耗的污水处理与回用技术高效絮凝剂高效低耗设备健康饮用水安全保障技术微污染水的前处理微量有害污染物的后处理水体富营养化控制技术水中N、P的控制技术面源污染控制生物难降解有机物控制技术高效微生物技术高级催化氧化技术城市水资源可持续利用理论节水理论与技术城市水系统管理体制改革

“给水排水工程”的发展方向典型的美国住宅区雨水湿地塘/床面源污染控制“给水排水工程”的发展方向德国柏林生态小区湿地塘/床的面源污染控制

面源污染控制荷兰河流面源污染控制“给水排水工程”的发展方向典型的美国道路雨水渗滤沟面源污染控制“给水排水工程”的工作领域工作领域：

设计、规划、科研、教学、管理、企业（技术、管理）市政工程设计研究院、城市规划设计研究院、建筑和其他专业设计院；建设、水务、环境保护等行政管理部门；城市供水与排水公司（水务公司）；给水厂和污水厂等市政公用部门；建筑工程公司；房地产开发公司；环保设备公司；高校和科研院所等.“给水排水工程”的工作领域就业率：

已通过专业评估的院校普遍在95%以上，其他未评估的院校也都在90%以上。根据《2009年中国大学生就业报告》①的统计，2008年给水排水工程专业毕业生毕业半年后的就业率为95%，在全国高校各专业中排名第六。注：①作者：麦可思中国大学生就业研究课题组，社会科学文献出版社，2009.6出版“给水排水工程”的工作领域20世纪末，美国工程院评选出20项最伟大的工程技术成就：①电气化；②汽车；③飞机；④供水及配水；⑤电子器件；……水工业对人类生活质量提高方面的作用名列第四，大大增强了水工业从业人员的成就感和荣誉感，也是从业人员的骄傲！“给水排水工程”与其他学科的关系与水利工程学科的关系学科研究对象不同水利工程：以水的自然循环为研究对象，侧重点在于水系流域的全局；给水排水工程：以水的社会循环为研究对象，侧重点在于水系流域内的城市和工业；但两学科在水资源利用、水源工程、农业和乡镇用水等方面相互交叉。“给水排水工程”与其他学科的关系学科任务不同水利工程：合理地开发利用自然界的水利资源，达到兴利除害的目的；给水排水工程：通过工程和技术手段提高用水和排水水质，并通过水的商品化和产业化从根本上实现水的可持续开发利用，促进和保障水的良性社会循环。“给水排水工程”与其他学科的关系与环境工程学科的关系学科研究对象不同给水排水工程：以水的社会循环为研究对象，涉及水源保护、水的利用和输送、用水处理、污水排放和处理、废水回用等各环节；环境工程：研究人类与其环境之间发生的各种联系，并应用工程技术手段，保护和改善环境质量的科学。研究内容包括：大气、水、固废、噪音等，只涉及水的社会循环中的一部分。“给水排水工程”与其他学科的关系学科研究的目的不同环境工程：为环境保护和环境质量的改善提供工程技术基础，其中以水为分支的环境工程以污水处理、水污染控制和保护水环境质量为研究目的。同时与给水排水工程相比，其社会公益性更强，而商品化、市场化的特性较弱；给水排水工程：保障市政建设和工业等发展的用水需要，并促成水的良性社会循环。“给水排水工程”与其他学科的关系与土木工程学科的关系是土木工程学科的一个分支给水排水工程的学科名称为市政工程，为土木工程6个二级学科中的一个；但随着水工业的发展，给水排水工程更名后的专业名称“给排水科学与工程”将从土木工程学科中分离出来，成为一级学科。“给水排水工程”与其他学科的关系学科的技术基础不同土木工程：主干分支——房屋建筑、道路桥梁、工程结构等都以理学（理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学等）为其技术基础；给水排水工程：以水化学、水处理微生物学和水力学为其技术基础。“给水排水工程”专业培养方案应用型人才培养自身的定位和办学目标研究型应用型“给水排水工程”专业培养方案本专业立足给水排水行业，面向水工业，以社会需求为导向，立足西南，服务全国，瞄准给水排水工程专业的服务领域和发展方向，将专业教育与注册公用设备工程师执业资格制度教育相结合，大力实施质量工程，重点开展给水排水工程基础理论与工程素质教育人才培养，适应水工业发展需要的宽口径、强能力的素质工程教育，力争处于国内同类专业先进水平，并不断提高在行业中的知名度。专业定位“给水排水工程”专业培养方案1具备给水排水工程基础理论知识以及从事水科学与工程的科研能力2从事给水排水工程规划、设计、技术咨询、监理、施工、运营、教育及研究、产品开发等方面技术或管理工作的高级应用型工程技术人才3从事城镇区域、交通行业给水排水工程，以及现代城市水务工程运营管理的高素质创新型工程技术人才培养目标“给水排水工程”专业培养方案总学分与各课程类型结构、学分学时比例“给水排水工程”专业培养方案主要课程高等数学、大学英语、大学物理、无机化学、有机化学、物理化学、水分析化学、工程力学、电工与电子学、水力学、工程测量、工程水文学、水处理微生物学、泵与泵站、水资源利用与保护、给水排水管网系统、水质工程学、建筑给水排水工程、水工艺设备与仪表。主干学科土木工程、环境科学与工程、水利工程“给水排水工程”专业培养方案实践教学环节设置情况实习类：军事训练、工程测量实习、参观认识实习、生产实习、毕业实习设计类：泵与泵站课程设计、给水排水管网课程设计（Ⅰ、Ⅱ）、水处理工艺课程设计（Ⅰ、Ⅱ）、建筑给水排水工程课程设计、水工程经济课程设计、毕业设计（论文）“给水排水工程”专业培养方案各学期教学执行计划执业资格制度基础考试怎样学好该专业报考条件：取得本专业大学本科及以上学历或学位；考试科目：（1）公共基础数学（高等数学、线性代数、概论与数理统计）、物理学、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、计算机应用基础、电工电子技术、工程经济（2）专业基础水文学与水文地质、水处理微生物学、水力学、水泵与水泵站、水分析化学、工程测量、职业法规怎样学好该专业专业考试报考条件：取得未通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年；考试科目：给水工程、排水工程、建筑给水排水工程；第一天：专业知识；第二天：案例分析。内容提要一、水资源与水体污染二、我国水资源战略三、我国西南地区水资源状况四、水资源利用技术介绍一、水资源与水体污染水资源的概念广义概念：能够直接或间接使用的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。狭义概念：人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。联合国教科文组织：可以利用或有可能利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而可利用。一、水资源与水体污染水资源的特性资源的循环性人类为了满足生活和生产的需求，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。在水的社会循环中，水的性质在不断地发生变化。另外生活污水和生产废水是形成水污染的主要根源，也是防治水污染的主要对象。水的社会循环一、水资源与水体污染水资源的特性储量的有限性一、水资源与水体污染世界水资源概况水量短缺严重，供需矛盾尖锐水源污染严重，“水质型缺水”严重联合国评价标准：人均水资源＜1700m3/人用水紧张人均水资源＜1000m3/人缺水人均水资源＜500m3/人极端严重缺水世界上水资源最丰富的国家径流资源比较我国人均水资源占有量约为世界平均水平的1/4，排在第121位，是世界上13个贫水国家之一世界前10名水资源占有国家世界七个水资源总量丰富国家比较468700巴西俄罗斯加拿大美国印度尼西亚中国印度世界0300006000012000090000人均径流量（立方米/人）径流总量（亿立方米）一、水资源与水体污染中国水资源概况1.中国水资源的特征数量上：

“总量不少，人均不多”空间分布上：

“南方多、北方少，东部多、西部少”时间分配上：“夏秋两季多，冬春两季少，各年之间变率大”中国水资源总量地区分布南北方水资源比较一、水资源与水体污染时间分配上：“夏秋两季多，冬春两季少，各年之间变率大”降水分区年降水深（mm）年径流深（mm）径流分区大概范围多雨＞1600＞900丰水海南、广东、福建、台湾大部、湖南山地、广西南部、云南西南部、西藏东南部，浙江湿润800～1600200～900多水广西、云南，贵州、四川、长江中下游地区半湿润400～80050～200过渡黄、淮海大平原，山西、陕西、东北大部、四川西北部、西藏东部半干旱200～40010～50少水东北西部、内蒙古、甘肃、宁夏、新疆西部和北部、西藏北部干旱＜200＜10缺水（干涸）内蒙古、宁夏、甘肃的沙漠．柴达木盆地．塔里木和准噶尔盆地我国径流地带区划及降水、径流分区一、水资源与水体污染中国水资源概况2.中国水资源现状水资源总量为28295.7亿m3/年人均实际可更新水资源量仅为2205m3/人.年，只有世界平均水平的1/4水资源地区分布很不均匀，北方地区面临缺水和水污染的双重危机2003年，人均水资源量黄河流域为361m3/人.年。海滦河流域为311m3/人.年全国城市年缺水量达400亿m3/年,每年影响工业产值2000多亿元北京、天津、西安、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁中国是一个水资源短缺的国家一、水资源与水体污染水体污染1.水质与水体水体

以相对稳定的陆地为边界的天然水域；是由水本身，水中的悬浮物、溶解物、胶体物质、底泥和水生生物等，构成的一个完整的生态系统或完整的自然综合体。水质

水相的质量，包括物理、化学和生物方面的性质，可通过水质指标描述。一、水资源与水体污染水体污染2.水体污染的概念《中华人民共和国水污染防治法》：水体污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用、危害人体健康、破坏生态环境，造成水质恶化的现象实质：进入水体的污染物质含量超过了水体的自净能力一、水资源与水体污染水体污染3.水体污染的类型物理性污染

悬浮物质污染、热污染、放射性污染化学性污染

无机无毒污染、无机有毒污染、有机有毒污染、需氧型污染、植物营养物质污染、油污染生物性污染

病原微生物二、我国水资源战略我国水资源战略1）防洪减灾——从“无序、无节制地与洪水争地”到“有序、可持续地与洪水协调共处的战略”。为此，要从以建设防洪工程体系为主的战略转变为在防洪工程体系的基础上，建成全面的防洪减灾工作体系。2）农业用水——从“传统粗放型灌溉农业和旱地雨养农业”到“节水高效的现代灌溉农业和现代旱地农业为目标的农业用水”战略。二、我国水资源战略我国水资源战略3）城市和工业用水——从“不重视节水、治理污染和不注意开发传统水资源”到“节流优先、治污为本、多渠道开源的城市水资源可持续利用”战略。4）防污减灾——从“末端治理为主”到“源头控制为主的综合治污“战略。二、我国水资源战略我国水资源战略5）生态环境建设——不“重视生态环境用水”到“保证生态环境用水的水资源配置”战略。6）水资源的供需平衡——从“单纯的以需定供”到“加强需水管理基础上的水资源供需平衡”战略。二、我国水资源战略我国水资源战略7）北方水资源问题——从“地下水超产、污水利用维持经济增长”到“大力节水、治污、合理利用水资源的基础上，采取南水北调”。

8）西部地区的水资源问题——从“缺乏生态环境意识的低水平开发”到“与生态环境建设相协调的水资源开发利用”战略。二、我国水资源战略三项改革——为了实现上述战略转变水资源管理体制的改革水资源投资机制的改革水价政策的改革二、我国水资源战略我国水资源研究发展趋势水资源模拟与模型化水资源系统分析多目标化水资源信息管理系统建设水环境理论与技术的先进性三、西南地区水资源的重大事件06年川渝特大干旱事件107年重庆特大暴雨事件208年初特大冰雪灾害事件3汶川特大地震灾害事件4滇池富营养化5三峡库区蓄洪发电61.中国水资源利用存在问题2.国外典型的水资源化利用技术3.

国内城市废水资源化利用技术现状四、水资源利用技术介绍4.中国城市废水资源化利用设想四、水资源利用技术介绍1.中国水资源利用存在问题

水资源短缺，污染严重浪费严重，用水效率低下城市污水和雨水未能得到有效利用中国占水利工程供水总量75%，农业灌溉用水的利用效率平均仅为45%（发达国家平均为70~80%）工业用水重复利用率仅为30~40%（发达国家平均为75~85%）在生活用水方面，跑、冒、滴、漏现象严重，城市用水器具和自来水管网的浪费损失率为20%以上节约用水是解决中国水危机的必由之路浪费严重，用水效率低下城市污水、雨水经处理后资源化利用，可以提供40%～60%的城市供水量，发展潜力巨大。城市污水、雨水资源化利用非常便利，且投资和运行成本均较低，经济效益明显。同时具备减少污染、缓解洪峰、保持生态用水、增加景观和降低城市热岛效应等功能。城市污水、雨水资源化利用潜力巨大具有广阔的市场应用前景城市用水总量中约15%的市政用水可以由回用水供给居民生活用水中有近50%可以由回用水供给。工业循环冷却水（约占工业用水的80%）可以由回用水供给雨水资源化利用量可占家庭总用水量的近50％问题的关键中国真正意义上的城市污水、雨水处理回用的研究和应用尚属起步阶段，城市污水的利用率非常低，而雨水基本上没有得到利用。缺乏污水、雨水处理回用的经济实用技术和集成化设备是目前主要的技术障碍。四、水资源利用技术介绍2.国外典型的水资源化利用技术①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统（以日本、英国最为典型）②湿地塘/床生态污水、雨水处理系统（以美国、德国最为典型）③MR雨水、污水系统（以德国、美国最为典型）④雨水、污水成套化、设备化处理技术（以德国最为典型）江户东京博物馆

于1993年建造完成，屋顶面积达10,000㎡，采用雨水及中水共用系统，雨水贮槽为2,500m3，中水贮槽为200m3。

①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统

东京都墨田区疫所HospitalofMotiancommunity,

Tokyo

下水道污水经三级处理后，回用于冲厕等用途。利用大楼屋頂收集雨水(集水面积5,000m2)，雨水处理后利用约占杂用水总量之30%。中水与雨水合计占杂用水总量的88%。①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统日本：惠比寿休闲购物中心

HuibishouShoppingMall,Japan该大型购物中心以中水回用为一大特色。中水为三级处理，设计量达1050m3/d，处理技术采用活性污泥、生物膜，活性碳吸附等技术。①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统日本：凸版印刷株式會社

TubanPrintingGroup.Japan屋顶集水面积为2667m2，雨水贮槽容量为356m3，特色为采用雨量计进行初期雨水弃流，雨水替代率约为40%。①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统多聞寺（水神廟）

DuowenTemple,Tokoy东京都多闻寺又称水神庙，该寺采用德国WISY地面式雨水过滤系统，处理水用于清洗。

①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统英国的BarclaycardHQ生态建筑雨水资源化利用系统英国的世纪穹顶

MillenniumDome,

U.K.

该建筑的穹顶上安装了大型的中水回用装置，其中穹顶收集的雨水净化后为该建筑提供300m3/d的厕所冲洗水。①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统PeggyNotebaertNatureMuseumChicago,IL

ChicagoCityHallFourSeasonsHotelBoston,MA美国典型的绿色屋面雨水净化利用工程①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统

柏林Potsdamer广场Daimlerchrysler区域城市水体工程①生态建筑中的雨水、中水综合利用系统德国柏林生态小区湿地塘/床的雨水利用

②湿地塘/床生态污水、雨水处理系统典型的美国住宅区雨水湿地收集净化系统多单元湿地塘/床的设计多单元湿地塘/床的工程施工②湿地塘/床生态污水、雨水处理系统②湿地塘/床生态污水、雨水处理系统美国雨水收集利用研究示范公园美国雨水收集利用研究示范公园雨水净化塘典型的美国住宅区雨水湿地塘/床收集净化系统②湿地塘/床生态污水、雨水处理系统③MR雨水、污水处理系统

（水洼-渗透渠组合系统）典型的美国道路雨水渗滤沟典型的美国车库雨、污水收集渗滤沟StormwaterfilterinUSAThisfilterTreatsstormwaterandwastewaterfromparkinglots典型的美国道路雨水渗滤沟（水洼）③MR雨水、污水处理系统（水洼-渗透渠组合系统）

多孔路面渗滤系统porouspavement③MR雨水、污水处理系统（水洼-渗透渠组合系统）德国典型的屋面雨水收集、过滤器（出水可供绿化，多余水渗滤，补充地下水）浮球阀保证龙头出水为最干净立管过滤器④雨水、污水成套化、设备化处理技术美国生态污水净化器示意图（可用于小区，出水作为绿化用水）预制车库雨、污水收集滤沟④雨水、污水成套化、设备化处理技术预制车库雨、污水收集滤沟德国典型的停车房雨水设备化、成套化处理利用系统④雨水、污水成套化、设备化处理技术德国WISY公司的住宅雨水、中水贮存及控制装置④雨水、污水成套化、设备化处理技术四、水资源利用技术介绍3.中国城市污水、雨水资源化利用现状属于起步探索阶段；主要以城市污水厂出水为对象，缺乏灵活性，实际应用受到较大限制；对雨水的处理利用还很少；采用传统技术，投资高、运行成本高、管理难度高。上海浦东国际机场拥有完善的屋面雨水收集系统，其屋面面积达17.6万m2，大于英国世纪穹顶和东京体育馆，而这些雨水却被白白浪费，没有得到资源化利用。而东京体育馆雨水资源化利用量佔總用水之43%；世纪穹顶收集的雨水净化后为该建筑提供300m3/d的厕所冲洗水。上海浦东机场中国城市污水、雨水资源化利用现状天津开发区污水再生利用工程建成3万m3/d微滤、1万m3/d反渗透再生水示范工程居住区residualcommunity取样监测人工水体Constructedwaterpond2500m3/d微滤膜装置Micro-filter反渗透装置ReverseOsmosis四、水资源利用技术介绍4.我国城市废水资源化利用设想大力发展以小区、企业等为对象，因地制宜地利用污水、雨水的技术研究；加强城市污水、雨水生态处理等经济适用技术的研发；加强城市污水、雨水资源化利用标准化、集成化设备的研制；完善相关的法律、法规、标准、规范等管理手段。内容概述

给水排水管网系统的构成给水排水管网系统运行管理给水排水管道材料和配件给水排水管网系统规划和布置概述

城镇给水排水系统示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-给水管网系统；4-排水管网系统；5-污（废）水处理系统；6-排放系统。概述

给水排水系统功能关系示意图概述

给水排水管网系统由管道（或渠道）和相应附属构筑物组成。

管道承担水的输送任务；附属构筑物起水压提升、水量调控、污（废）水和雨水的收集和保证管网系统正常运行、维护管理等作用。给水排水管网系统的特征：分散性：管网覆盖整个用水区和排水区连通性：各部分水量、水压和水质紧密关联、相互作用传输性：水量输送、能量输送扩展性：可向内部或外部扩展概述

与一般网络系统不同在于：管网隐蔽性强外部干扰因素多，易发生事故基建投资大给水管网系统基建投资占给水系统总投资60%~80%；排水管网系统基建投资占排水系统总投资70%作用。改扩建较频繁运行管理较复杂

概述

给水排水管网系统发展的任务：进一步提高排水管网普及率新建给水管网不断增加旧管道的更新改造给水排水管网系统的构成给水管网系统通常包括：给水管网系统的构成

输水管（渠）配水管网水压提升设施水量调节设施管道系统中附属设施

配水管网给水排水管网系统的构成

给水排水管网系统的构成

排水管网系统的构成

排水管网系统一般由污（废）水及雨水收集设施、排水管道、水量调节池、提升泵站和排放口等组成。给水排水管网系统的构成

附属设施给水排水管网系统规划和布置

给水管网系统规划和布置

尽量以最短的线路将水送至用水区保证供水安全管道施工和管理方便近远期结合，考虑分期实施的可能性

规划原则

给水管网分类特点：管网中水压由二泵站一次提升，系统简单适用范围：城市地形起伏较小，建筑层数差别不大，各用户对水质和水压要求差别不大的情况。统一供水系统给水排水管网系统规划和布置

分区供水系统给水排水管网系统规划和布置

适用范围：城市地形高层较大，或供水范围很大、或城市被自然分割成若干部分的大、中城市的情况。并联分区供水系统优点：系统比较安全可靠、管理方便；缺点：增加了高压输水管道。串联分区供水系统优点：无需设置高压输水管和高压水泵；缺点：增加了加压泵站，供水安全可靠性较差。给水排水管网系统规划和布置

区域供水系统两个以上城镇采用同一给水管网系统，或若干原先独立的管网系统连成一片，或以中心城市管网系统为核心向周边城镇扩展的供水系统称为区域供水系统。特点：统一规划、合理利用水资源；可统一管理、调度来提高供水系统的管理水平、经济效益和供水安全性；分质供水系统给水排水管网系统规划和布置

当一座城市或大型厂矿企业的用水，因生产性质对水质要求不同，特别对用水大户，其对水质的要求