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1、城市市政工程,给水排水工程,3.3 取水工程,1、水资源概述及取水工程任务 广义概念：包括海洋、地下水、冰川、湖泊、河川径流、土壤水、大气水在内的各种水体 狭义概念：广义范围内逐年可以得到恢复更新的淡水 工程概念：少量用于冷却的海水和狭义范围内在一定技术经济条件下，可以被人们使用的水,2、全球水资源情况： 水资源总量1.41018m3，其中海水占总体积的97.2%，大陆水体占2.8%；在大陆水体中，极地和高山地区的冰体约占78.6%；河流湖泊水仅占总量0.01，雨水只占总量的0.001，而且大部分降落在海洋中。陆地上每年的径流总量约为4.11013m3，其中78以洪水形式从无人区流入大海，仅2
2、2可供人类开发利用。全球可利用淡水4.71013m3，仅占水资源总量的0.03%；,3、我国水资源情况： 总量2.81012m3，居世界第6位，但人均水资源总量为 2200m3，为全球人均水资源占有量的14，居110位；预计到2030年我国人均水资源将降到 1760m3，接近国际上被认为用水紧张国家的人均水资源1700m3的标准。 全国666个城市中，缺水城市达400多个，其中严重缺水的城市114个，日缺水1600万m3。,4、造成缺水的三种原因： 资源性缺水由于气候和地理位置等自然原因所导致； 污染性缺水水资源丰富但污染严重而不能利用； 管理性缺水由于不合理开发利用和水的浪费所造成。,5、取
3、水工程任务 从水源取水并送往水厂或用户。 研究内容： 水源方面各种天然水体的存在形式、运动变化规律、作为给水水源的可能性，为供水目的而进行的水源勘查、规划、调节治理与卫生防护等； 取水构筑物方面各种水源的选择和利用，从各种水源取水的方法，各种取水构筑物的构造形式，设计计算，施工方法和运行管理等。,6、给水水源,给水水源,水源特点,地表水：径流量较大、汛期混浊度较高、水温变幅大、有机污染物和细菌含量高、容易受到污染、具有明显的季节性、矿化度及硬度低。 地下水：水质清澈、水温稳定、分布面广、矿化度及硬度高、径流量小。,7、水源选择要求 水源选择应密切结合城市远近期规划和工业总体布局要求，通过技术经
4、济比较后综合考虑确定。 所选水源应该水质良好且稳定、水量充沛并能持续开发利用、易于进行卫生防护、靠近主要用水区域、有利于水资源的综合利用、具有良好的取水构筑物施工条件。,符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水的水源；用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水量必须小于允许开采量，严禁盲目开采。 用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模和工业大用户的重要性选定，一般可采用90%97%；用地表水作为工业企业供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应按各有关部门的规定执行。,QK（0.3-0.5）QS,8、采用地下水源的优点： . 取水构筑物构造简单，便于施工和运
5、行管理； . 水处理工艺比地表水简单，处理构筑物投资和运行费用较省； . 便于靠近用户建立水源，降低给水系统(特别是输水管和管网)投资，节省输水费用，提高给水系统的安全可靠性； . 便于分期修建； . 便于建立卫生防护区。,9 取水工程设施,地下水取水构筑物,地表水取水构筑物,取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段 取水点应尽量设在水质较好的地段 取水点应尽量靠近主要用水区 取水点应设在具有稳定的河床及岸边 取水点应避开人工构筑物和天然障碍物的影响 城市供水保证率采用90-97%，设计枯水位保证率90-99%,地表水取水构筑物,分类： 选取时考虑因素： 河流水文，地形，地质施工条
6、件，技术要求。 1、固定式取水构筑物 岸边式，河床式，斗槽式 2、活动式取水构筑物 缆车式，浮船式 3、山区浅水河流取水构筑物 底栏栅式，低坝式,取水泵船,大连氯酸钾厂海水取水泵房,山西万家寨小沙湾取水工程,取水构筑物用地指标,11、防止水源水质污染措施： 合理规划城市居住区和工业区，应尽量将容易造成污染的工厂布置在城市及水源地的下游； 加强水源水质监督管理，制定污水排放标准并切实贯彻实施； 勘察新水源时，应从防止污染角度，提出卫生防护条件与防护措施； 注意地下水开采引起的咸水入侵、与水质不良含水层发生水力联系等问题； 进行水体污染调查研究，建立水体污染监测网。,12、地表水源卫生防护： 取水
7、点周围半径100m的水域内严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并应设有明显的范围标志和严禁事项的告示牌； 河流取水点上游1000m至下游100m的水域内，不得排入工业废水和生活污水；饮用水水源的水库和湖泊，应根据情况将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸列入防护范围；受潮汐影响的河流取水点的防护范围，由水厂会同卫生防疫站、环境卫生监测站研究确定。,13、地下水源卫生防护： 取水构筑物的防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物形式和附近地区的卫生状况进行确定； 在单井或井群影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用有持久性毒性或剧毒的农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放
8、废渣或铺设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。如取水层在水井影响半径内不露出地面或取水层与地面水没有互相补充关系时，可根据具体情况设置较小的防护范围。P36表2-23，不同含水层的影响半径。,饮水地下水源保护区分为三级 一级保护区位于开采井的周围 30m范围内，其作用是保证集水有一定滞后时间，以防止一般病原菌的污染。直接影响开采井水质的补给区地段必要时也可划为一级保护区。 二级保护区位于一级保护区外1.5-2km范围内，以保证集水有足够的滞后时间，以防止病原菌以外的其他污染。 准保护区位于二级保护区以外的主要补给区，以保证补给水量和水质。,3.4 净水工程规划,水厂厂址选择与用地要求 系统
9、布置 水质标准 水处理工艺流程,水厂用地,泵站用地,第4章 管网和输水管渠布置,输配水系统的作用是以适当的水压不间断地向用户提供充沛的水量，并能够保证所输送的水不受污染。输配水系统包括输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池。 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管线或渠道。 配水管网：将水送到用户的管道系统。,4.1 管网布置形式 根据管网的布置形式，可分为树状管网和环状管网。 树状管网投资较省，但供水安全性较差； 环状管网投资明显高于树状管网，但增加了供水的可靠性。 一般在城镇建设的初期采用树状管网，随着城镇的发展逐渐连成环状管网。在城市的中心布置成环状管网，郊区布置成树状管网
10、。,泵站,树 状 管 网,树状网特点,管线长度短，构造简单，投资省 安全可靠性差 水力条件差，易产 生“死水区”，末端水 流停滞影响水质 适用：对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。,泵站,环 状 管 网,环状网特点,管线长度长，投资大 安全可靠性好 水力条件较好，不易产生“死水区”，水锤 危害轻。 适用：对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。,给水管网的布置应满足以下要求： 1按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充分的发展余地； 2管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小； 3管线遍布在整个给水区内，保证
11、用户有足够的水量和水压； 4力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。,4.2 管网定线 1、 内容 管网定线是指在供水区域内确定给水干管以及干管之间的连接管的平面位置和走向，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。 影响因素：城市平面布置，供水区域的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁的位置等。,以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度； 干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管应从用水量较大的街区通过。 干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通
12、过。管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应符合有关规定。,2、管网定线要点,管网可采用树状网和若干环组成的环状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区。 干管的间距采用500800m。连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m左右。,干管 管径较大，用以输水到各用水地区，间距，可根据街区情况，采用500800m； 连接管 在干管和干管之间连接，形成环状网，连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m左右； 连接管 在干管和干管之间连接，形成环状网，连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m左
13、右；,分配管： 敷设在每一街道或工厂车间的路边，将干管中的水送到用户和消火栓。直径由消防流量决定（防止火灾时分配管中的水头损失过大），最小管径为100mm，大城市一般150mm200mm。 进户管：一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。,4、管径计算,管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足以下关系： 在确定的计算流量下，管道直径是流速的函数：,从技术上考虑，水流的最大速度应不超过2.53.0米/秒（防止水锤），最小速度不得小于0.6米/秒（防止沉积）。 从经济上考虑，较大的水流速度可减小管道直径，降低工程造价；但由于水流速度大而会导致水头损失增加，从而加大运行的动力费用。合理的流速应该
14、使得在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之和最小。,4.3 设计流量分配与管径设计 4.3.1 节点流量分配计算,1沿线流量 是指沿线分配给用户的流量。 管网配水情况比较复杂，高峰流量各异。计算时加以简化。比流量法，假定小用水户的流量沿线均匀分布。,（1）长度比流量 假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作qcb。,则每一计算管段沿线流量记作qy为：,（2）面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qmb。,则每一计算管段沿线流量记作qy为：,每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分。,注
15、意： 1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。 2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。 3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。,2节点流量 （1）集中流量 （2）沿线流量划成节点流量,【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中集中供应的工业用水量120 L/s（分别在节点2、3、4集中出流40 L/s）。各管段长度（单位为m）和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为一侧供水，其余为双侧供
16、水。试求：（1）比流量；（2）各管段的沿线流量；（3）各节点流量。,解：1配水干管计算总长度,2配水干管比流量,3沿线流量：,各 管 段 沿 线 流 量 计 算,4节点流量计算：,各 管 段 节 点 流 量 计 算,4.3.2 管段设计流量分配,目的：确定各管段中的流量，进而确定管段直径。 流量分配要保持水流的连续性，每一节点必须满足节点流量的平衡条件：流入任一节点的流量等于流离该节点的流量，若以流入为“一”，流离为“+”，则Q=0。,1. 枝状网 水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有节点流量总和。,2. 环状网,流量分配有多种组合方案 基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。,方法和步骤： 确定控制点位置，管网主导流向； 参照
