第8章给水排水工程

土木工程(tǔmùgōngchéng)概论主编(zhǔbiān)：刘宗仁共四十三页第8章给水(jǐshuǐ)排水工程作者(zuòzhě)：杜茂安共四十三页城市给水工程包括：水资源利用与保护、取水工程、水泵站、给水管道系统及调节构筑物、给水处理、工业用水处理等一系列构筑物与设施组成(zǔchénɡ)。它的任务是从水源取水，经处理通过输配水系统送到用户。城市排水工程包括：排水管道系统和污水处理等一系列构筑物与设施组成。它的任务是通过排水管道系统把城市居民生活污水、雨（雪）水和生产排水汇集并输送到污水处理厂，经处理达标后，回用或排入水体。建筑给水排水工程是为提高生活质量、保障安全，供人们生活、工作用水和排水的重要设施。共四十三页8.2.1水循环地球上水的循环，可分为水的自然循环和水的社会循环。在水的自然循环中，对人类最重要的是淡水的自然循环。水从海洋蒸发，蒸发的水汽被气流输送到大陆，以雨、雪降落到地面（雪融化后），一部分汇流(huìliú)进入江河、湖泊、水库，形成地表水，一部分渗入地下形成地下水，一部分又重新蒸发返回大气。地表水和地下水最终流回海洋，这就是淡水的自然循环。淡水的自然循环见图8-1。共四十三页降水蒸发渗流径流蒸发冰川雨大气雪江河湖沼地下水海洋共四十三页8.2.2水资源8.2.2.1水资源的含义水是地球上存在最为普遍的物质之一。作为一种(yīzhǒnɡ)自然资源，具有极其重要的社会、环境、能量价值。共四十三页8.2.2.2地球上的水资源地球表面积的70.8%被海洋覆盖(fùgài)，陆地面积只占地球表面积的29.2%。地球上水的总量为14.6亿km3，其中海洋、咸水湖等咸水量为14.21亿m3，占地球上总水量的97.3%，淡水量为0.39亿m3，占地球上总水量的2.7%。淡水总量中有77.2%储藏在极地和冰川中；约有22.4%为地下水和土壤中水；约有0.35%在湖泊和沼泽中；大气中为0.01%；江河中的淡水不到0.01%。共四十三页8.2.2.3中国的水资源降雨是河川径流量和地下水的主要补给来源，全国河川径流总量为2.7115ⅹ1012m3。1．我国水资源的特点(tèdiǎn)

人均占有量少。区域降雨分布不均。年内及年际间分布不均。2．我国水资源短缺共四十三页8.2.2.4水源类别与选择1．水源类别及其特点用水水源分为两类：地表水源和地下水源。地表水源又可分为天然存在和人工修建的两类。江河、湖泊和海洋属于天然存在的形式；水库、大型储水池属于人工修建的地表水源。两类水源具有不同的特点。地下水水质清澈、水温恒定、卫生条件好、不宜被污染(wūrǎn)、分布广、径流速度小、水的硬度和矿化度较高。与地下水相比，地表水则水质混浊、水温随季节变化大、卫生条件差宜受污染(wūrǎn)、呈带状分布、流速大、硬度和矿化度低，水量和水质的变化有明显的季节性。共四十三页2．水源选择水源选择时应遵循(zūnxún)以下原则：所选水源应水质良好，水量充沛，便于防护。对于水源水质，应根据《地面水环境质量标准》（GB3838—1988）判别其优劣及是否符合要求。符合卫生要求的地下水，应优先作为饮用水源。采用地下水源，通常具有：便于开采和管理、处理简单、可靠近用户修建、便于分期修建和卫生防护等优点。共四十三页3．水源(shuǐyuán)保护保护水源的一般措施包括：配合经济计划部门制定水资源开发利用规划，加强水源管理，进行流域面积内的水土保持工作。防止水源水质污染和水质恶化的措施有：合理规划城镇功能区，减轻对水源的污染；加强水源水质监督管理；制定新水源合理规划布局意见和卫生防护条件与防护措施；沿海城市取用地下水，应防止咸水入侵引起地下水质恶化；建立水体污染监测网。共四十三页4．水资源管理水资源管理就是(jiùshì)运用行政、法律、经济、技术和教育等手段，合理开发利用水资源，协调水资源开发利用与社会经济发展之间的关系；处理各地区、各部门间的用水矛盾；监督并限制各种对水资源的危害行为；保护水资源的水量和水质供应，以满足社会实现可持续经济发展对水资源的要求。共四十三页8.2.3取水构筑物8.2.3.1取水构筑物类别(lèibié)按水源类别，取水构筑物分为地面水取水构筑物和地下水取水构筑物。8.2.3.2地面水取水构筑物地表水取水构筑物一般分为三类：固定式取水构筑物、移动式取水构筑物和山区浅河流等取水构筑物。8.2.3.3地下水取水构筑物1．管井2．大口井3．渗渠4.辐射井5.复合井共四十三页8.3.1给水管道系统8.3.1.1给水系统的组成给水系统由取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管渠、管网和调节构筑物组成，它的任务是从水源取水，依用户对水质(shuǐzhì)的要求进行处理，然后将水输送到供水区，并向用户配水。共四十三页8.3.1.2给水系统(xìtǒng)的类别依水源类别、水源多少、水质不同、压力差别、城区不同等，给水系统分为地面水源给水系统（见下图）、地下水源给水系统、单水源给水系统、多水源给水系统、分质给水系统、分压给水系统、分区给水系统等。共四十三页8.3.1.3给水管道系统泵站、输水管、管网和调节构筑物等总称为给水管道系统，亦称为输配水系统。它是保证输水到给水区内并且(bìngqiě)配水到所有用户的全部设施。输配水系统应供给用户所需水量，保证管网有足够的压力和不间断供水。共四十三页8.3.1.4管网和输水管道布置1．管网布置2．管网形式(xíngshì)

3．输水管道4．附属设备与构筑物共四十三页8.3.1.4给水管道系统设计计算1．设计用水量2．用水量变化(biànhuà)

3．流量计算4．管网计算共四十三页8.3.2.排水管道系统8.3.2.1排水类别与体制城市排水类别有生活污水、生产污（废）水和雨（雪）水。上述三种污水采用一个或两个及两个以上的排水系统排除的方式(fāngshì)，称为排水体制。排水体制分为分流制和合流制。共四十三页8.3.2.2排水系统的组成(zǔchénɡ)1．城市污水排水系统的组成2．工业污（废）水排水系统组成3．雨（雪）水排水系统的组成共四十三页8.3.2.3排水系统的布置排水系统在城市平面图上的布置，依城市地形、土壤地质条件、竖向规划、河流（水体）情况、污水(wūshuǐ)厂位置及污水(wūshuǐ)种类与污染程度等因素进行综合分析，根据排水体制制定管道系统布置方案。考虑以上因素的布置形式有：正交式、截流式、平形式、分区式、分散式和环绕式。共四十三页8.3.2.4污水管道系统1．污水管道系统的设计流量2．污水管道系统水力(shuǐlì)计算共四十三页8.3.2.5雨水管渠系统雨水管渠的任务是及时地排除由短时间暴雨形成(xíngchéng)的地面径流，以保证城市、工厂和人民生命财产的安全。雨水管渠系统由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物组成。雨水管渠设计流量与设计暴雨强度、汇水面积和地面覆盖情况（用径流系数表示）有关。共四十三页8.3.2.6合流制管渠系统合流制管渠系统是用同一管渠排除生活(shēnghuó)污水、生产污（费）水和雨水的管渠系统。共四十三页8.3.2.7排水管道系统附属构筑物排水管道系统附属构筑物有雨水(yǔshuǐ)口、连接暗井、溢流井、检查井、跌水井、水封井、倒虹管、冲洗井、防潮门、出水口等。共四十三页8.3.2.8给水排水泵站水泵站是给水排水系统上的重要组成部分，其内的水泵承担着水的抽升和输送。泵站包括水泵机组、变配电设备、控制设备及起吊、计量、通风等附属设备。给水泵站有取水泵站（一级泵站）、送水泵站（二级泵站）和加压泵站。排水泵站有污水泵站、雨水泵站、合流(héliú)泵站和污泥泵站。共四十三页8.3.2.9给水(jǐshuǐ)排水管材给水常用管材有金属和非金属管材。金属管材有钢管、铸铁管；非金属管材有钢混管、塑料管和复合管材。共四十三页8.4.1给水处理8.4.1.1水质与水质标准1．水源水质2．水质标准。水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。3．给水处理方法。给水处理的方法有澄清和消毒；除臭、除味；除铁、除锰和除氟；软化(ruǎnhuà)；淡化和除盐；预处理和深度处理。共四十三页8.4.1.2混凝1．混凝剂和助凝剂。常用的混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合(jùhé)氯化铝、聚合(jùhé)硫酸铝、聚合(jùhé)硫酸铁、聚合(jùhé)氯化铁、聚合(jùhé)铁铝等。2．影响混凝效果的主要因素。水温、水的pH值和碱度、水中悬浮物浓度都影响混凝效果。3．混凝剂配制和投加。混凝剂在溶解池内溶解，然后在溶液池内配制成一定浓度的溶液。溶解池和溶液池一般为混凝土池。4．混合和絮凝设施共四十三页8.4.1.3沉淀8.4.1.4过滤1．滤料与滤层。石英砂是滤池中最常用的滤料。在双层及多层滤料中常用的滤料还有无烟煤、石榴石、磁铁矿等。滤池内装填(zhuānɡtián)的滤料，有单层、双层和三层之分。单层滤料滤池普遍采用石英砂；双层滤料滤池通常是下层用石英砂，上层用无烟煤；三层滤料滤池是在双层滤料下再装填(zhuānɡtián)一层磁铁矿等滤料。2．滤池冲洗3．滤池形式共四十三页8.4.1.5消毒1．氯消毒副产物2．其他(qítā)消毒方法共四十三页8.4.2污水处理8.4.2.1污水及污染物质1．污染物质类型2．耗氧有机污染物3．污染指标(zhǐbiāo)

4．难于生物降解的有机污染物5．无直接毒害作用的无机污染物6．有直接毒害作用的无机污染物共四十三页8.4.2.2水体(shuǐtǐ)的污染与自净1．水体污染。当排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体发生物理和化学上的变化，破坏了水体中固有的生态系统与功能，影响了经济发展和人民生活时，称为水体污染。2．水体自净。水体具有自净作用。共四十三页8.4.2.3污水处理方法污水处理方法分为物理法、化学法和生物法。8.4.2.4污水处理设备(shèbèi)与构筑物污水物理处理法使用的设备有：格栅、筛网、滤池、微滤机、沉砂池、沉淀池、除油池、气浮装置及离心机和悬浮分离器等。污水、污泥的厌氧消化处理构筑物：污泥浓缩池、厌氧消化池。共四十三页8.5.1建筑给水(jǐshuǐ)8.5.1.1建筑给水系统1.给水系统的组成。给水系统由进户管、水表节点、给水管道、给水附件、加压设备、消防设备组成。共四十三页2．建筑给水(jǐshuǐ)系统所需压力和给水(jǐshuǐ)方式其所需压力必须能将需要的水量输送到建筑内最不利点的用水设备处，并保证有足够的流出水头。流出水头是指各种配水龙头或用水设备，为获得规定的出水量而必须的最小压力。建筑给水系统的给水方式有：简单给水方式、单设水箱的方式、单设水泵的方式、设水箱-水泵联合的方式、分区方式。3．管路图式按水平干管在建筑内敷设位置分为上行下给式和下行上给式。

共四十三页8.5.1.2建筑给水管道的布置与敷设给水管道布置应力求长度最短，尽可能呈直线走向，与墙、梁、柱平行敷设，照顾美观，并考虑施工检修方便(fāngbiàn)。给水管道敷设，一般民用建筑和生产车间采用明装，标准要求高和生产工艺有要求的车间采用暗装。8.5.1.3给水设备与装置建筑给水常用设备装置有水泵、水箱、贮水池和气压给水装置。共四十三页8.5.1.4建筑消防给水建筑消防给水有建筑内、外消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。8.5.2建筑排水系统建筑排水系统由生活排水、工业排水和排雨水系统组成(zǔchénɡ)。排水体制也分合流制和分流制。共四十三页8.5.3建筑热水供应系统8.5.3.1建筑热水供应系统类型按热水供应范围(fànwéi)大小分为区域性热水供应系统、集中热水供应系统和局部热水供应系统。8.5.3.2热水供应系统器材与附件在热水供应系统上安装的器材和附件有疏流器、自动温度调节装置、减压阀、节流阀、伸缩器、自动排气阀、及除污器、磁水器、分水器等。共四十三页8.5.4饮水供应饮水分为开水、冷水。我国人民习惯于饮开水，但在工矿企业热加工车间，设有冷饮(lěngyǐn)水供应设备。开水供应方式有集中和分散供应方式。共四十三页8.5.5特殊设施(shèshī)给水排水特殊设施指的是游泳池和水景等。水景能供观赏和美化环境，游泳池是供运动的场所。8.5.5.1水景8.5.5.2游泳池共四十三页8.5.6卫生器具与管材8.5.6.1卫生器具卫生器具分为(fēnwéi)便溺用卫生器具，盥洗、沐浴用卫生器具，洗涤用卫生器具和专用卫生器具。8.5.6.2管材建筑给水和热水用管材有镀锌钢管、铸铁管和塑料管。