给水排水工程概论 全

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1、给排水科学与工程概论,第1章 “给排水科学与工程”学科与水工业,“给水排水工程”与“给排水科学与工程”的关系 水的循环 水的良性社会循环与水资源的可持续利用 缓解水资源危机的有效途径 水的社会循环的工程设施 给水排水工程专业的基本内容 21世纪的朝阳产业水工业,1.1 “给水排水工程”与“给排水科学与工程”的关系,我国给水排水学科发展的几个历史过程 1、20世纪50年代初，我国成立了给水排水工程学科。 特点：主要解决城市用水量问题与排水量问题 2、建国后的前30年，我国实行“先生产、后生活”的方针，给水排水被纳入生活类。 特点：发展缓慢，大大滞后于国民经济的发展。,3、80年代以后“改革开放”

2、国民经济快速发展，人们对水的需求成倍的增长。 特点：污染治理滞后，水环境污染日益严重。给水排水工程学科依旧发展缓慢。 4、80年代后期，水资源短缺与水环境污染达到危机的程度，已成为我国社会经济发展的重要制约因素。 特点：给水排水工程技术不仅在水量方面有了相应发展。解决水质问题成为主要矛盾。给水排水工程学科有了质的飞跃。,给排水科学与工程专业是给水排水工程专业的新命名,1.2 水的循环,水的自然循环 水的循环 水的社会循环,1.2.1 水的自然循环,1.2.2 水的社会循环,水的社会循环：人们为了生活和生产的需要，由天然水体取水，经适当处理后，供人们生活和生产使用，用过的水又排回天然水体。,1.

3、2.3 水的良性社会循环与水资源的可持续利用,一、水的良性社会循环 水体的自净 水的良性社会循环：对城市污水和工业废水进行处理，使其排入水体不会造成污染，从而实现水资源的可持续性利用。,1.3 缓解水资源危机的有效途径,目前，我国用水存在的问题。 缓解水资源危机的有效途径。 水的社会循环的工程设施。,1.3.1 目前，我国用水存在的问题,1、水资源紧缺与用水效率不高。 农业灌溉：水的利用系数约为0.45，发达国家为 0.7甚至0.8 工业用水：水的重复利用率仅为30%40%，甚至更低，而发达国家为75%85%。 2、用水大量浪费 生活用水：跑、冒、滴、漏严重，15%25%,1.3.2 缓解水资

4、源危机的有效途径,1、节水：节水的优点: 可减少从天然水体的取水量，缓解水资源危机 减少供水和给水处理费用 减少排水和污、废水的处理费用 节水、提高用水效率、杜绝浪费，是缓解水资源危机的首要任务。,杜绝浪费,提高用水效率,节水工业,节水农业,2、多渠道开源 城市污水回用于农业灌溉 推行高效节水农业和现代旱地农业 大量发展海水利用 充分利用雨水远距离调水,1.4 水的社会循环的工程设施,水资源的保护和利用 取水工程 水泵站 给水处理厂 污水排水系统 调贮构筑物 污水处理厂 输配水系统 雨水排水系统 建筑水工程 城区防洪 工业水工程 农业水工程,1.5 给水排水工程专业的基本内容,水源 取水构筑物

5、 一级泵站 给水处理厂 二级泵站 城市给水系统 输配水系统 建筑给水管网 用水设备 建筑排水管网 建筑给排水系统城市污水管网 污水泵站 污水处理厂 水体 城市排水系统城市雨水管网 水体,1.6 21世纪的朝阳产业水工业,水工业的概念： 水经采集、生产、加工、供应、销售、回收、再生，最后回归自然。 城市水工程学科是水工业的主干学科。,水工业的组成,运营业 工程建设业 设备制造业 知识产业,第二章 水资源的保护与利用,水资源 水的自然循环与社会循环 中国的水资源状况 水资源的开发利用工程 水资源的保护与管理,2.1 水资源,2.1.1水资源的含义与特性 1、水资源的含义广义：地球上所有的水。狭义：

6、目前的社会条件下可被人类直接开发利用的水。,技术上可行，经济上合理，不影响地球生态,水质达到一定的标准,自然界的水必须满足三个前提时才被称为水资源 1、可使用性 2、可获得性 3、天然性,水资源：在现有的技术、经济条件下能够获得的、并可作为人类生产资料的天然资源 陆地上可供生产、生活直接利用的江河、湖沼以及部分储存在地下的淡水资源，即“可利用的水资源。 水资源：一定区域内逐年可以恢复更新的淡水量。,2、水资源的特征性,1）、流动性与溶解性 2）、再生性与有限性 3）、时空分布上的不均匀性 4）、社会性与商品性,2.1.2、地球上的水资源,1、地球上的总水量 地球的表面积约为5.1亿km2，其中

7、海洋面积为3.61亿km2，严格地讲，地球是一个水球。 海洋、咸水湖等咸水为14.21亿km3 ，占97.3%。 淡水0.39 亿km3 ，占2.7%。其中有77.2%储存在极地和冰川中。,2、淡水资源,液态淡水 固态淡水：占全球淡水资源量的70%。 气态淡水,3、径流资源,世界水资源量指全球河流入海径流量。,4、海水资源及水能资源,海洋是地球上最大的水体，海洋水占地球上总水量的97%。,2.2水的循环,1、水的自然循环 1）水循环,2）水循环的基本特点,a、从全球角度看，水循环过程中的总水量是平衡的。总蒸发量=总降水量； b、海洋上的总蒸发量海洋上的总降水量。 c、水循环不仅维持着地球上的各

8、种水体水量的平衡，而且使水体水质不断更新。 d、对全球环境的结构和环境的演变有着深刻的作用和影响。,2、水的社会循环,2.3 中国水资源状况,我国的水资源概况 我国水资源的特点 我国水资源紧缺的社会因素,一、中国的水资源概况,我国多年平均降水量中只有44%形成地表径流。 降水量=河川径流量+总蒸发量+地下潜流量 水资源总量=河川径流量+地下水资源量-地表水和地下水相互转化的重复水量。全国多年平均年水资源总量为28124亿m3,其中北方六片占总量的19%，南方四片占81%。,二、我国水资源的特点,1、总量、人均、亩均特点 总含量丰富，从人均亩均上看并不丰富。 2、地区分布特点 南多、北少；东南多

9、，西北少。 地区分布与人口和耕地的分布很不相应 3、年内及年际分布特点 年内分配不均匀，秋冬少雨，春夏多雨。 年际变化很大。,三、我国水资源紧缺的社会因素,1、人口的增加和城市化用水标准的提高使水资源供需矛盾越来越突出。 2、我国农用耕地需水量很大，农用水量十分紧缺。 3、我国工业用水量增长极快，但是用水效率很差。 4、地表水已有明显减缩。 5、地下水过量开采，水位降低。 6、水污染严重。 7、用水方式落后，水资源浪费惊人。,2.4 水资源的开发利用工程,水源及其特点 地下水取水 地表水取水,一、水源及其特点,水源地下水的特点：水质澄清、色度低、细菌少、水温较稳定、变幅小、分布面广且较不易被污

10、染，但水的含盐量和硬度较高，径流量有限。 地表水的特点：浑浊度和水温变化幅度较大，水质易受到污染；但是水的含盐量及硬度较低，其他矿物质含量较少。径流量一般较大，但水量和水质的季节变化明显。,地表水,地下水,水源的选择原则：,1、应对当地的水资源作充足的调查，所选水源应水量充沛可靠，水质好，便于防护。 2、符合卫生要求的地下水可优先作为饮用水水源考虑，但取水量应小于允许开采量。 3、全面考虑。统筹安排，正确处理给水工程同有关部门的关系，以求合理地综合利用开发水资源。 4、考虑取水工程本身的建设施工、运行管理时的安全，注意相应的各种具体条件。,二、地下水取水,1、地下水的存在形式和类型 1）、水在

11、地下岩石中的存在形式： 气态水、结合水 重力水和毛细管水,固态水。,可用作水源,吸着水,薄膜水,地下水垂直分布图,隔水层,包气带,饱水带,土壤水带,毛细水带,中间水带,潜水,承压水,隔水层,薄膜水,2）按埋藏条件分类,a.上层滞水;b.潜水;c.承压水1.隔水层;2.透水层;3.饱水部分;4.潜水位;5.承压水测压水位;6.泉（上升泉）;7.水井，实线表示井壁不透水,2、地下水取水构筑物,1）、管井浅井：深度在2030m以内。 深井：深度在2030m以上。 小管井：直径小于150mm. 大口径管井：直径大于1000mm。,2）、大口井 直径38m，深小于20m。 非完整式 完整式,非完整式大口

12、井的水利条件比完整式的好，集水范围大，适于开采较厚的含水层。,3）水平集水管与渗渠 4）复合井与辐射井,三、地表水取水,1、影响地表水取水的主要因素 河流的径流变化 泥沙运动和河床演变。 河床的岩性、稳定性。 河流冰冻情况。 水工构筑物和天然障碍物。,2、地表水取水构筑物的分类,1）、固定式取水构筑物,岸边式：适用于河岸较陡、岸边有一定的取水深度、水位变化幅度不大、水质及地质条件较好时。 河床式：适用于岸坡平缓、主流离岸较远、岸边缺乏必要的取水深度或水质不好的情况。 斗槽式：适用于河流缺水量大或泥沙量大、冰凌严重的情况。,2)移动式取水构筑物,适应于水位变化幅度较大,适应于水位变化幅度较大,山

13、区浅水河流浅水构筑物（自学）,2.5 水资源的保护与管理,当前我国水资源开发利用方面存在的问题： 1、用水浪费，管理不善。 2、开采不当，水环境恶化。 3、污染严重，淡水资源减少。,一、水资源保护,定义: 采取法律、行政、经济、技术等综合措施，对水资源实行积极的保护与科学管理。 内容： 1）、对水量的合理取用及对其补给源的保护。 2）、对水质的保护。,1、水资源保护的目标和措施,1）水资源保护的目标 水量方面： 对地表水资源不因过量引水而引起下游地区生态环境的变化；对地下水不会引起地下水位的持续下降而引起环境恶化和地面沉降。 水质方面： 要消除和截断污染源，保障饮水水源及其他用水可用的水质，防

14、止风景游览区和生活区水体的污染和富营养化，注意维持地表水体和地下水含水层的水质都能达到国家规定的不同要求标准。,2）采取的措施 （1）加强对水资源的监测和信息收集。 （2）进行以流域为单位的江河综合开发利用规划，兼顾上下游合理配置用水。 （3）建立水资源保护区，防止水土流失、水质污染，植树造林补充水源。 （4）进行流域范围内的污染控制与治理，实行排污总量控制，保护水环境质量。 （5）建立和健全有关法规，加强有关机构的建设。,2、水污染的控制,水污染：水体因某种物质介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响到水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

15、 水污染控制与治理的基本目标：保护人民的生活和健康状态不致受到以水为媒介的疾病的影响；保持生态系统的完整不受破坏；保证水资源能长期持久的利用。,水污染防止措施,1）加强水质的监测、评价与预测工作，及时掌握水质状况。 2）提高工农业用水的效率，积极推行清洁生产，发展循环利用和重复利用技术，减少废水的排放量。 3）制定水污染防治的法规和标准，依照经济规律，加强领导管理，依法治污；特别是要继续加强对工业污染源的治理，同时也要加快城市污水厂的建设，采取集中处理方式，解决污染危害。 4）积极开展流域水污染的治理工作，包括点源治理、面源治理和内源污染治理，,二、水资源管理,定义 运用行政、法律、经济、技术

16、和教育手段，合理开发利用水资源，协调水资源的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；监督并限制各种危害水资源的行为；保护水资源的水量及水质供应，以满足社会实现可持续经济发展对水资源的要求。,1、水资源管理原则、目标和内容,水资源管理的目标：实现水资源可持续开发利用、保护水生态环境的良好状态，促进社会经济的不断发展。,水资源管理的内容,1）实行统筹规划，有效合理地分配水资源； 2）保护水资源水量与水质良性循环和水生态系统安全； 3)保障城市生活、工业和农业生产的可持续用水； 4）提高水污染控制与治理和污水资源化的水平； 5）遵循经济规律，改革水资源管理体制，加强管理能力建设； 6)健全法律措施，实现依法治水、管水。,