[工学]给排水概论第三章

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1、 FUZHOU UNIVERSITY2006年8月城市水工程概论第三章给排水管道系统1 给水管道系统的任务和组成任务承担水的提升、水的输送、分配及水量调节组成图31城市给水系统示意图1取水构筑物 2一级泵站 3处理构筑物 4清水池5二级泵站 6配水管网（仅标明干管） 7水塔（或高位水池）8浑水输水管道 9清水输水管道 3-1 给水排水管道系统的任务和组成123456789第三章给排水管道系统1) 输水管（渠）道包括一级泵站至水厂处理构筑物的浑水输水管道和二级泵站至配水管网之间的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2) 配水管网处

2、理后的水分配至整个用水区和用户第三章给排水管道系统3) 泵站所有需水量提升到所要求的高度一级泵站抽取原水，二级泵站抽取清水；有时管网中还设加压泵站4) 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水塔：调节二级泵站和管网配水的流量不等（小城镇或工业企业）大、中城市往往采用二级泵站内的水泵调度来调节水量第三章给排水管道系统5) 给水管道系统上的附属构筑物主要有：阀门井、检查井、消火栓井、水表井、放空排水井、支墩水锤泄压井、穿越障碍物等整个给水系统中，投资最大的往往是输水管（渠）道和配水管网，可达总投资的6080左右，因此，给水管道的合理设计十分重要接

3、户管第三章给排水管道系统2 排水管道系统的任务和组成任务将城市污（废）水和降水按要求进行收集、处理、排放组成由一系列管道和附属构筑物组成（污水厂除外）1) 污水支管承受来自居住小区污水管道系统的污水或工厂企业集中排水的污水接户管建筑内污水出户管接户管小区支管城市污水支管小区干管第三章给排水管道系统2) 干管其作用汇集污水支管流来的污水城镇内常按分水线分成几个排水区域，每个区域通常设一根干管3) 主干管其作用汇集各污水干管流来的污水，并将污水输送至污水厂第三章给排水管道系统4) 雨水支管其作用汇集来自雨水口的雨水并送至污水厂5) 雨水

4、干管其作用汇集雨水支管流来的雨水并就近排入水体6) 排水管道上的附属构筑物主要包括：检查井、雨水口、出水口、泵站等有时还需设：溢流井、跌水井、倒虹管、防潮门等第三章给排水管道系统1 给水管道系统规划和布置给水系统的总体布局根据城市总体规划、水源状况、城市地形、供水范围、用水对水质、水量、水压的要求1) 统一供水系统特点：管网中的水压均由二级泵站一次提升，给水系统简单适用：城市地形起伏较小，建筑层数差别不大，各种用户对水质要求相差不大的城市或大型工业区3-2 给水排水管道系统规划和布置第三章给排水管道系统2) 分质供水系统概念：水质要求不高的工业生产用水或其

5、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系统适用：分质供水系统管道复杂，实施难度大，仅适用于住宅小区或个别大型建筑物，不可能用于整个城市供水系统中第三章给排水管道系统3) 分区供水系统适用：城市地形高差较大，或城市供水范围很大，或城市被天然的地形分割成若干部分的大、中城市分类：串联分区供水和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串联分区供水优点：不需设高压输水管、高压水泵缺点：增加

6、高区加压泵站，安全可靠性较差适用：供水地区呈狭长带形第三章给排水管道系统4) 区域供水系统概念：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：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三章给排水管道系统配水管网布置1) 树状管网适用：小城镇或城市建设初期优点：投资少缺点：供水安全性差第三章给排水管道系统2) 环状管网适用：大、中城市，供水安全性要求比较高的工业企业等优点：供水安全可靠缺点：管网较复杂，投资大

7、要求：管线遍布整个用水区，供水安全可靠，力求最短距离供给用户，按城市规划要求保留发展余地第三章给排水管道系统输水管渠布置输水管渠选线及布置要求如下：1) 应保证不间断供水2) 管线最短，降低造价和输水费用3) 尽量避免穿越地质不良地区，尽量少占良田；有条件时，最好沿现有道路或规划道路敷设4)充分利用地形，优先考虑重力流或部分重力流输水第三章给排水管道系统长距离输水管渠和引水工程目前为止，我国已建成的长距离输水工程有：“引滦入津”、“青岛引黄“大连引碧”、“黄浦江上游引水”等针对长距离输水的特点应注意1) 有条件时，应尽量利用现有河道或渠道，以降低工程

8、造价2) 管线长，沿途地质、地形条件不同，管道压力有变化，管材或渠道应技术经济比较后确定，如“黄浦江上游引水”3) 若利用现有河道或明渠输水，应确保城市所需水质水量4) 由于管线长、管理、维修难度大，安全输水尤其重要第三章给排水管道系统2 排水管道系统规划和布置城市排水体制概念：对城市污水和雨水(包括冰雪融化水)的汇集排除方式分类：合流制排水系统、分流制排水系统1) 合流制的排水体制含义：将城市污水和雨水采用一个管渠汇集排除的方式分类：直流式：目前一般出采用，造成水体严重污染截流式：目前应用仍较广，雨天造成水体污染2) 分流制的排水体制适用：新建城市、扩建新区、新开发区

9、或旧城改造特点：系统复杂，造价高，减轻水体污染第三章给排水管道系统排水管道系统布置1) 布置形式：均呈树状网 2) 根据地形不同，可采用基本布置形式：平行式、正交式3) 地形是影响排水管道系统布置的主要因素4) 综合分析后，根据排水体制提出管道系统布置方案第三章给排水管道系统截流式合流制排水系统第三章给排水管道系统完全分流制第三章给排水管道系统1 给水管道系统主要的设计内容、方法和要求给水管道系统设计主要内容分为六部分设计流量计算设计用水量包括城市居民生活用水量；工业企业用水量(生产用水和职工生活用水)浇洒道路和绿地

10、用水量；消防用水量等3-3 给排水管道系统主要设计内容、方法和要求第三章给排水管道系统设计用水量的几个概念1) 最高日用水量：在设计年限内，用水量最多的一天2) 最高时用水量：在一天内，用水量最多的一个小时3) 平均时用水量：一天内平均一小时用水量给水管道系统各部分的设计流量1) 给水管道系统各部分的设计流量均以设计年限内最高日用水量计算第三章给排水管道系统2) 一级泵站、原水输水管：设计流量均按最高日、平均时用水量计算3) 二级泵站若管网中无水塔或水库时，调节二级泵站供水量随用水量变化而变化设计流量按最高日、最高时用水量计算若管网中有水塔或水库时，

11、二级泵站根据用水量变化情况分级（分二级或三级）供水，各级供水流量不同，但每级均是均匀供水，二级泵站供水量与用水量之差由水塔或水库调节二级泵站与一级泵站流量之差由清水池调节4) 清水输水管道若管网中无水塔或水库时，设计流量按最高日、最高时用水量计算若管网中有水塔或水库时，设计流量按最高日、最高时用水量减去水塔的输出流量计算城市中由数个水厂，每个水厂至管网按最高日、最高时用水量计算，第三章给排水管道系统5) 配水管网：设计总流量按最高日、最高时用水量计算配水管网中管段设计流量计算管网流量简化方法和步骤1) 非均匀配出的沿线流量简化为均匀配出的沿线流量2) 均匀配出的沿线流

12、量按一定比例折算成节点流量树状管网：任意管段流量等于该管段以后各节点流量之和环状管网：任意节点进入和流出流量相等，安全可靠下力求经济说明：第一，最高日、最高时用水量计算流量，是用以计算管道管径的第二，这只是初分配流量，确定管径通过水力计算后，各管段流量还会有所调整管径计算管网流量分配后，即可按下式求管段管径D第三章给排水管道系统管道系统水力计算1) 目的求出管道的水头损失，求出管网及输水管中各点水压以及泵站扬程2) 计算方法常见管网平差水泵扬程计算1) 一级泵站 Hp= H0 +Hs +HdH0静扬程，吸水井最低水位和处理构筑物最高水位的高程差H0吸水管、压水管、管线（

13、泵站）中的水头损失2) 二级泵站 Hp= Zc + H0 +Hc+Hs +HnZc管网控制点地面标高和清水池最低水位的高程差给水管道系统优化设计基本概念综合考虑因素第三章给排水管道系统1) 所需水量、水压保证性； 2) 供水可靠性；3) 水质安全性； 4) 经济性管网建造费和经常性管理费用1) 管径大，流速低建造费大，运行管理费低 2) 管径小，流速高建造费小，运行管理费高标准优化法（节约工程投资的510）1) 建立管网总费用等于管网的建造费与管理费之和为目标函数经济管径2) 存在缺陷经济管径不一定是标准，采用标准管径与优化结果存在误差仅按一种工况最高日最

14、高时，实际工况多变采用同一费用指标，未考虑不同管材不同费用指标，与实际情况出入静态模型第三章给排水管道系统2 污水管道系统主要的设计内容、方法和要求设计流量计算1) 本管段流量：管段沿线街坊流来的流量2) 转输流量：上游管段和旁测管段流来的流量3) 集中流量：用水户是从管网中一个点取得用水，且用水流量较大如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可作为集中流量4) 管段设计流量=本管段流量+转输流量+集中流量水力计算 Q、D、V、I、相互关联的水利参数传统方法：预先绘制水力计算图进行求解污水管道设计的限制条件（或约束条件）1) 充满度h/D 最大允许充满度h/D

15、0.550.75 2) 设计流速最小设计流速0.6m/s 第三章给排水管道系统3) 最小管径街坊、厂区 200mm 街道 300mm4) 最小设计坡度 200mm I0.004； 300mm I0.0033 雨水管道系统设计特点设计流量1) 设计暴雨强度2) 汇水面积某管段汇水面积本管段转输3) 径流系数混凝土 0.90；绿地 0.15 雨水管渠水力计算特点h/D1 明渠超高0.20mVmin 、Dmin 、Imin 意义与污水管渠相同雨水径流量的调节雨水调节池尽可能天然洼地、池塘、公园水池第三章给排水管道系统4 合流制管渠系统设计特点设计流量（与雨水管渠不同）截流干管（设置溢流井）1) 上游包括雨水流量和城市污水流量2) 下游晴天城市污水输入污水厂雨天初期雨水和城市污水全输入污水厂雨水大时，多余混合污水溢流井溢出第三章给排水管道系统3) 截流倍数含义

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