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1.3.1输水管（渠）
是指在较长距离内输送水量的管道或渠道，输水管（渠）一般不向沿线两侧供水。
如从水厂将清水输送至供水区域的管道（渠）、从供水管网向某大用户供水的专线管道、区域给水系统中连接各区域管网的管道等。
输水管道的常用材料有铸铁管、钢管、钢筋混凝土管、塑料管及各类新型复合管材等，输水渠道一般由砖、砂、石、混凝土等材料砌筑。
由于输水管发生事故将对供水产生较大影响，所以较长距离输水管一般敷设成两条平行管线，并在中间适当地点分段连通和安装切换阀门，以便其中一条管道局部发生故障时由另一条并行管段替代。
输水管的流量一般都较大，输送距离远，施工条件差，工程量巨大，甚至要穿越山岭或河流。
输水管的安全可靠性要求很严格，特别是现代化城市建设和发展中，远距离输水工程越来越普遍，对输水管道工程的规划和设计必须给予高度重视。
1-取水构筑物;
2-一级泵站;
3-水处理构筑物;
4-清水池;
5-二级泵站;
6-输水管;
7-管网;
8-水塔
图1-3（a）地表水源给水管道系统示意图
1-地下水取水构筑物;
2-集水池;
3-泵站;
4-输水管;
5-管网
图1-3（b）地下水源给水管道系统示意图
1.3.2配水管网
是指分布在整个供水区域内的配水管道网络。
其功能是将来自于较集中点（如输水管渠的末端或贮水设施等）的水量分配输送到整个供水区域，使用户从近处接管用水。
配水管网由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成，配水管网中还需要安装消火栓、阀门（闸阀、排气阀、泄水阀等）和检测仪表（压力、流量、水质检测等）等附属设施，以保证消防供水和满足生产调度、故障处理、维护保养等管理需要。
1.3.3泵站
泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台水泵并联组成，当水不能靠重力流动时，必须使用水泵对水流增加压力，使水流有足够的能量克服管道内壁的摩擦阻力，在输配水系统中还要求水被输送到用户连接地点后有符合要求的水压，以克服用水地点的高程差及用户的管道系统与设备的水流阻力。
给水管网系统中的泵站有一级泵站、二级泵站和加压泵站（又可称为三级泵站）。
一级泵站从水源取水提升输送至水处理构筑物，通常均匀供水。
二级泵站一般位于水厂内部，将清水池中的水加压后送入输水管或配水管网，通常分级供水。
局部加压泵站则对远离水厂的供水区域或地形较高的区域进行加压，即多级加压。
1.3.4水量调节设施
有清水池，又称清水库和高位水池（或水塔）等形式。
其主要作用是调节供水与用水的流量差，也称调节构筑物。
水量调节设施也可用于贮存备用水量，以保证消防、检修、停电和事故等情况下的用水，提高系统的供水安全可靠性。
设在水厂内的清水池（清水库）是水处理系统与管网系统的衔接点，既作为处理好的清水贮存设施，也是管网系统中输配水的水源点。
1.3.5减压设施
用减压阀和节流孔板等降低和稳定输配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏等。
2.城市给水系统的分类与形式
2.1给水系统的分类
给水系统可按下列方式分类:
（1）按使用目的不同，可分为生活给水、生产给水和消防给水系统；
（2）按服务对象不同，可分为城镇给水和工业给水系统；
（3）技水源种类不同，可分为地下水（井水、泉水等）和地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）给水系统；
（4）按供水方式不同，可分为重力供水（自流供水）、压力供水（水泵供水）和混合供水系统。
2.2给水系统的形式
2.2.1统一给水系统
统一给水系统即用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。
该系统适用于地形起伏不大、用户较为集中，且各用户对水质、水压要求相差不大的城镇和工业企业给水工程。
如果个别用户对水质或水压有特殊要求，可自统一给水系统取水再进行局部处理或加压后再供给使用。
根据向管网供水的水源数目，统一给水系统可分为单水源给水系统和多水源给水系统两种形式，如图1-4（a）、1-4（b）所示。
1-取水设施;
2-给水处理厂;
3-加压泵站;
4-给水管网
图1-4（a）单水源给水系统示意图
1-地表水水源;
2-地下水水源;
3-水塔;
图1-4（b）多水源给水系统示意图
2.2.2分系统给水系统
因给水区域内各用户对水质、水压要求差别较大，或地形高差较大，或功能分区比较明显，且用水量较大时，可根据需要采用几个相互独立工作的给水系统分别供水。
分系统给水系统和统一给水系统一样，也可采用单水源或多水源供水。
根据具体情况，分系统给水系统又可分为：
分区给水系统、分压给水系统和分质给水系统。
2.2.2.1分区给水系统
将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。
分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的，减少爆管的几率和泵站能量浪费（图1-5）。
2.2.2.2分压给水系统
由于用户对水压的要求不同而分成两个或两个以上系统给水，如图1-6所示。
符合用户水质要求的水，由同一泵站内不同扬程的水泵分别通过高压、低压输水管网送往不同用户。
如给水区域中用户对水压要求差别较大，采用一个管网系统，对于水压要求较低的用户就会存在较大的富余水压，不但造成动力浪费，同时对使用和维护管理都很不利，且管网系统漏损水量也会增加。
采用分压给水或局部加压给水，可避免上述缺点，减少高压管道和设备用量，但需要增加低压管道和设备，管理较为复杂。
2.2.2.3分质给水系统
因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户，称为分质给水系统，如图1-7（a）、图1-7（b）所示。
图1-5分区给水管网系统
1-净水厂;
2-二级泵站;
3-低压输水管;
4-高压输水管;
5-低压管网;
6-高压管网;
7-水塔
图1-6分压给水管网系统
（a）
1-分质净水厂;
3-输水管;
4-居住区;
5-工厂区
（b）
1-井群;
2-地下水水厂;
3-生活用水管网;
4-生产用水管网;
5-取水构筑物;
6-生产用水厂
图1-7分质给水管网系统
城市给水系统布置形式的选择，应按照城市规划，考虑水源、地形等自然条件，根据用户对水量、水质和水压等方面的要求，全面系统地建设规划，既要保证用水的安全可靠，又要做到供水的技术可行、经济合理，同时又要保护环境、能适应发展的需要，保证经济的可持续发展。
3.给水管网的布置
3.1布置原则与影响因素
3.1.1给水管网布置原则
给水管网（包括输水管和配水管网）是给水工程的重要组成部分，担负着城镇的输水和配水任务，其工程投资比例也最高，在有些城镇中，约为城镇自来水厂投资的3倍。
因此给水管网布置的合理与否关系到供水是否安全、工程投资和管网运行费用是否经济。
给水管网在进行规划和布置时应遵循下列基本原则:
（1）根据城市规划布置管网，给水系统可分期建设，并留有充分的发展余地；
（2）布置在整个供水区内，并满足用户对水量和水压的要求；
（3）管网供水应安全可靠，当局部管线发生故障时，应尽量减小断水范围；
（4）管线布置力求简短，并尽量减少特殊工程，以降低管网工程投资和日常供水费用。
3.1.2影响给水管网布置的因素
给水系统布置必须综合考虑城市规划、水源条件、地形，用户对水量、水质和水压的要求等各方面因素。
3.1.2.1城市规划
给水系统的布置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到通盘考虑、分期建设，既能及时供应生活、生产和消防给水，又能适应今后发展的要求。
根据城市的计划人口数，居住区房屋层数和建筑标准，城市现状资料和气候等自然条件，可得出整个给水工程的设计流量；
从工业布局可知生产用水量分布及其要求；
根据当地农业灌溉、航运和水利等规划资料，水文和水文地质资料，可以确定水源和取水构筑物的位置；
根据城市功能分区，街道位置，用户对水量、水压和水质的要求，可以选定水厂、调节构筑物、泵站和管网的位置；
根据城市地形和供水压力可确定管网是否需要分区给水；
根据用户对水质要求确定是否需要分质供水等。
3.1.2.2水源条件
水源的影响主要包括水源种类、水源距给水区的远近、水质条件等方面。
给水系统，按水源种类，可分为地表水（江河、湖泊、蓄水库、海洋等）和地下水（浅层地下水、深层地下水、泉水等）。
城市附近的水源丰富时，往往随着用水量的增长而逐步发展成为多水源给水系统，从不同部位向管网供水。
随着用水量的增大、水质的不断恶化、城市地下水位的不断下降，有些城市不得不采取跨流域、远距离取水方式来解决给水问题。
3.1.2.3地形
地形条件对给水系统的布置有很大影响。
中小城市如地形比较平坦，而工业用水量小、对水压又无特殊要求时，可用统一给水系统；
大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般先分别供给，自成给水系统，随着城市的发展，再考虑将两岸管网相互沟通，成为多水源的给水系统；
取用地下水时，可考虑就近凿井取水，而采用分地区供水的系统；
地形起伏较大的城市，可采用分区给水或局部加压给水系统。
3.2给水管网布置的基本形式
尽管给水管网布置受上述原则和影响因素的制约，其形状有各种各样，一般分为两种基本形式：
树状管网和环状管网，如图1-8、图1-9所示。
3.2.1树状管网
因管网布置成树枝状而得名，随着从水厂泵站或水塔到用户管线的延伸，其管径越来越小。
树状网的供水可靠性较差，因为管网中的任一段管线损坏时，在该管线以后的所有管线就会断水。
另外，在树状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，甚至停滞不流动，因此水质容易变坏。
树状网中水锤作用损坏管线较严重，但这种管网的总长度较短，构造简单，投资较省。
因此最适用于小城镇和小型工矿企业采用，或者在建设初期采用树状管网，待以后条件具备时，再逐步发展成环状管网。
1-二级泵站;
2-管网1-二级泵站;
2-管网
图1-8树状管网图1-9环状管网
3.2.2环状管网
这种管网中管线间连接成环状，当某一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门，使其与其余的管线隔开，然后进行检修，水还可从其他管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而增加供水可靠性，此外环状网还可以大大减轻因水锤作用产生的危害。
但是，环状管网管线总长度较大，建设投资明显高于树状管网。
环状管网适用于对供水连续性、安全性要求较高的供水区域，一般在大、中城镇和工业企业中采用。
在城镇建设初期可采用树状网，以后随着供水事业的发展逐步连成环状网。
实际上，现有城市的给水管网，多数是将树状网和环状网结合起来。
在城市中心地区，布置成环状网，在郊区则以树状网形式向四周延伸。
给水管网规划布置方案直接关系到整个给水工程投资的大小和施工的难易程度，并对今后供水系统的安全可靠运行和经营管理等有较大的影响。
因此，在进行给水管网具体规划布置时，应深入调查研究，充分掌握资料，对多个可行的布置方案进行技术经济比较后再加以确定。
4.输水管和配水管网定线
管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。
管网定线受城镇（或工业企业，的平面布置，供水区的地形，河流、山谷、铁路等障碍物的位置，大用水户的分布情况，其他水源及水池、水塔等调节构筑物的位置等因素的影响，应综合考虑各种影响因素，进行管网定线。
4.1输水管定线与布置
4.1.1输水管定线
输水管包括从水源到水厂的原水输水管和从水厂到配水管网的清水输水管，输水管中途一般不配水。
根据地形和地质条件，原水输送可以采用重力输水管（渠），也可以采用压力输水管；
当长距离输水时，由于地形情况复杂，有可能采用重力输水管和压力输水管相结合的输水方式。
清水输送一般采用压力输水管，以免在输送过程中水质受到污染，输水管定线的主要原则如下:
（1）输配水管渠的走向与布置应符合城市近期规划要求，同时考虑远期发展需要：
①输配水管渠的走向与布置应考虑与既有地下构筑物（如铁道、地下通道、人防工程）等隐蔽工程的协调与配合；
②输配水管渠尽可能沿现有的道路或规划道路敷设,尽量避开城市主干道，以利施工和维护。
（2）输配水管渠应选择经济合理的线路：
①管线尽可能短，尽量避免穿越坡地、障碍物；
②尽量少占农田、不占良田，尽量减少青苗赔偿；
③尽可能结合既有地形考虑重力输水,以减少运行成本；
④尽可能利用现有管道，以减少工程投资，充分发挥既有的设施作用。
（3）输配水管渠应保证输配水质、水量及水压满足要求：
①避免穿越有毒物污染及腐蚀性等地区,若必须穿越则应采取防护措施；
②渠道输送时,应尽可能采用暗渠，若采用明渠输送时，则应有相应的保护水质和防止水量损失的措施；
③当地形起伏较大时，采用压力输水管线的竖向高程布置,一般要求在不同输水工作条件下,均位于输水水力坡降线以下。
输水管定线时，有时上述原则难以兼顾，此时应进行技术经济比较，以确定最佳的输水管定线方案。
4.1.2输水管布置
（1）为保证不间断供水，输配水管渠一般不宜少于两根。
但有安全贮水池或其他安全供水措施时，可考虑只设一根。
两根以上的输水管（渠）应设连通管。
①连通管管径一般与输水管相同。
对小管径来说，可取用输水管径的20%～30%,但须考虑发生事故时应满足通过事故水量。
城镇事故水量一般为设计用水量的70%。
②设有连通管的输水管（渠）上，应设置必要的防止事故发生或检修时切换用的阀门。
当输水管直径≤400mm时，阀门的口径与之相同，否则可相应缩小，但不得小于输水管径的80%。
③阀门及连通管的布置一般可以参照图1-10所示的方式选用。
图1-10（a）为常用布置形式；
图1-10（b）布置的阀门较少，但管道需立体交叉、配件较多，故较少采用；
当供水要求安全系数极高，包括检修任一阀门都不得中断供水时，可采用图1-10（c）布置，在连通管上增设阀门一只。
图1-10阀门及连通管布置
④输水管阀门间距，在一般情况下：
当输水管长度小于3km时，可取1.0~1.5km；
当输水管长度在3～10km时，可取2.0~2.5km；
当输水管长度在10~20km时，可取3.0~4.0km。
（2）输配水管（渠）通常应根据具体情况考虑设置相应的构筑物和阀件。
①检查井的设置。
对远距离输配管道来说，为保证输配顺畅，一般应设检查井，其设置间距要求为：
当输配管管径<
DN700时，不宜大于200m；
当DN700≤输配管管径≤DNl400时，不宜大于400m；
当输配管所输送的原水含砂量较高时，可比照排水管道的要求增设检查井。
②跌水井、减压井或其他水位控制设施的设置，一般适用于在地面坡度较陡或非满流状态下的输配管系统。
有必要时还应考虑设置水锤消除措施，防止水锤的发生。
③在输配管道的隆起处设排气阀，在低凹处设泄水阀。
④输配水管线应该有一定的坡度保证，其最小坡度应大于1：
5D（D为管径，以mm计）。
当坡度小于1:
1000时，应每隔0.5~1.0km设一排气阀。
（3）输配水管（渠）布置应尽量避免与其他管道交叉，若不可避免，则应与发生交叉的管线管理部门协商处理。
一般来说,压力管线让重力管线、支管让干管、小管让大管、给水管在废污水管上部通行。
4.2配水管网的定线与布置
4.2.1配水管网定线
配水管网包括干管、连接管、分配管和接户管，如图1-11所示。
4.2.1.1干管
干管是敷设在各供水区的主要管线，其任务是向分配管供水。
干管定线应考虑以下几个问题:
（1）干管的平面布置和竖向标高，应符合城镇或工业企业的管道综合设计要求。
干管应沿规划道路敷设，尽量避免在重要的交通干道和高级路面下敷设。
（2）干管应向水塔、水池、大用水户的方向延伸。
在供水区内，应沿水流方向，以最短的距离敷设一条或数条并行的干管，并应从用水量大的街区通过。
干管间的距离视供水区的大小和供水情况而定，一般为500～800m。
并行的干管数越少，投资越节省，但供水的安全性越差。
（3）干管的布置要考虑城镇未来的发展，可分期建设，留有充分发展的余地。
4.2.1.2连接管
1-水厂；
2-水塔；
3-干管；
4-连接管；
5-分配管
图1-11配水管网的组成
将干管和干管连接起来的管段为连接管，设置连接管可使管网形成环状网。
连接管的作用是在干管局部损坏时，关闭部分管段，通过连接管重新分配流量，以缩小断水区域，保证安全供水。
连接管的间距一般为800～1000m。
4.2.1.3分配管
分配管是把干管输送来的水分送到接户管和消火栓上的管道。
分配管敷设在供水区域内的每一条街道下。
分配管的直径往往由消防流量决定，最小为100mm，在大城市为150～200mm。
4.2.1.4接户管
接户管是将分配管送来的水引入用户的管道。
一般的建筑物采用一条接户管，重要建筑物可采用两条接户管，并应从不同的方向接入建筑物，以提高供水的安全性。
接户管的直径应经计算确定。
4.2.2配水管网布置
（1）为保证城镇供水的安全可靠，一般配水管网可布置成环网状。
对供水要求不高或允许间断供水的区域可设为枝状管网，但应考虑将来有连成环状管网的可能。
无论环状还是枝状管网都应在满足各用户对水量、水压的要求以及考虑施工维修方便的原则下，依据用水要求合理分布于全供水区，同时应尽可能缩短配水管线的总长度，降低工程成本。
枝状管网的末端应设置排水阀，以利管网水流畅通。
（2）城镇生活饮用水管网，严禁与非生活饮用水管网连接，严禁与自备水源生活供水系统直接连接（见图1-12）。
图1-12城镇生活饮用水管与自备水源生活供水系统的连接方式
（3）配水干管应尽可能以最短距离到达用户点或调节构筑物，同时尽可能布置在较大流量用户一侧通过，以减少配水支管的数量。
（4）环状网中，干管间距一般为500～800m，连接管间距一般为800~1000m。
（5）为满足消防要求，最小分配管管径为100mm，对大城市可适当放大，一般采用150〜200mm。
4.2.3配水管与建（构）筑物和其他工程管线间距
配水管道的平面位置和高程，应符合《城市工程管线综合规划规范》中的有关规定和要求：
（1）配水管道与建（构）筑物之间的最小水平净距：
①当配水管管径≤200mm时，最小水平净距为1.0m；
②当配水管管径>
200mm时，最小水平净距为3.0m。
（2）配水管道与其他工程管线之间的最小间距：
①污水、雨水排水管：
当配水管管径≤200mm时，最小水平净距为1.0m；
当配水管管径>
200mm时，最小水平净距为1.5m；
最小垂直净距为0.4m；
②燃气管道：
中、低压（P≤0.4MPa）时，最小水平净距为0.5m；
次高压（0.4MPa＜P≤0.8MPa）时，最小水平净距为1.0m；
高压（0.8MPa<
P≤1.6MPa）时，最小水平净距为1.5；
最小垂直净距为0.15m；
③热力管：
直埋及地沟，最小水平净距为1.5m；
④电力电缆：
直埋及管道，最小水平净距为0.5m；
最小垂直净距为0.15m。
（3）配水管道与地上杆柱的最小间距：
①当通信照明电压<
10kV时，最小水平净距为0.5m；
②当在高压铁塔基础边时，最小水平净距为3.0m。
（4）配水管道与树木、道路侧石边缘之间的最小水平净距为1.5m。
（5）配水管道与铁路钢轨（或坡脚）之间的最小水平净距为5.0m。
（6）配水管道与铁路（轨底）、电车（轨底）最小垂直净距为1.0m。
（7）配水管道与涵洞（基础底）最小垂直净距为0.15m。
（8）配水管道与沟渠（基础底）最小垂直净距为0.5m。
4.2.4配水管与其他工程管线交叉敷设顺序
（1）配水管与其他工程管线交叉时，宜按自地面向下电力、热力、燃气、给水、雨水排水、污水排水管线的排列顺序敷设。
（2）当生活饮用水管道与污水管道或有毒液体输送管道交叉敷设时，除饮用水管道在上行外，还不应有接口重叠；
若必须下行，则应采取防护措施，如加设钢套管，且套管应伸出交叉管的长度每边不得小于3m，并用防水材料封闭端口。
4.2.5阀门、消防栓的布置原则
4.2.5.1阀门
（1）干管上的阀门间距一般为500~1000m。
（2）为满足事故管段的切断需要，其位置可结合连接管以及重要供水支管的节点设置。
一般情况下干管上的阀门可设在连接管的下游；
如设置对置水塔时，则应视具体情况考虑；
干管上设置阀门应该根据配水管网分段、分区检修的需要设置；
支管与干管相连处，一般在支管上设置阀门，以使支管的检修不影响干管供水。
（3）在城市管网上支、干管上的消防栓，均应在消防栓前装设阀门。
（4）支、干管上阀门布置不应使相邻两阀门隔断5个以上的消防栓。
4.2.5.2消防栓
（1）管网中消防栓的间距不应大于120m。
（2）城市管网中接消防栓的管径不得小于DN100。
（3）消防栓应尽可能设在便于消防车施救取水的地方。
（4）消防栓按规定应距建筑物不小于5m，距车行道边不大于2m，并不应妨碍交通，一般设在人行道边、交叉路口和醒目处。
复习与思考题：
1.城市给水系统一般由哪几部分组成?
2.城市给水系统如何进行分类，有几种形式？
3.给水管网的布置原则是什么，影响其布置的因素有哪些？
4.给水管网布置的基本形式是什么，各自有什么特点？
5.输水管和配水管网定线与布置的基本要求有哪些？
单元2城市排水系统组成与布置
本单元主要介绍城市排水系统的组成，包括城市污水排水系
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