给水排水.docx

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给水排水

给水排水管道工程

1、给水系统的分类

按用户使用水的目的：

通常将给水分为生活用水、工业生产用水、消防用水和市政用水四大类。

2、给水排水系统主要功能

给水排水系统应具有以下三项主要功能：

（1）水量保障；

（2）水质保障；（3）水压保障。

给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。

给水系统（watersupplysystem）是保障城市居民、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。

给水排水系统的功能：

向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的。

3、给水排水系统组成：

（1）取水系统。

（2）给水处理系统。

（3）给水管网系统。

（4）排水管道系统。

（5）废水处理系统。

（6）废水排放系统。

（7）重复利用系统。

给水排水系统组成如图：

1-取水系统；2-给水处理系统；

3-给水管网系统；4-排水管道系统；

5-污水处理系统；6-污水排放系统

城镇给水排水系统示意图

4、给水排水管道系统的特点

在排水系统中：

排水系统一般靠地形高差按重力输水，特殊情况下采用压力输水。

排水系统提升：

埋深较大的情况；局部地势低的地方；排水系统提升有可能需要进行多次。

5、给水排水管道系统的功能与特点

给水排水管道系统的功能

◆水量输送：

即实现一定水量的位置迁移，满足用水和排水的地点要求；

◆水量调节：

即采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题。

◆水压调节：

即采用加压和减压措施调节水的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。

给水排水管道系统具有一般网络系统的特点，即：

◆分散性（覆盖整个用水区域）

◆连通性（各部分之间的水量、水压和水质紧密关联且相互作用）

◆传输性（水量输送、能量传递）

◆扩展性（可以向内部或外部扩展，一般分多次建成）等。

◆同时给水排水管道系统又具有与一般网络系统不同的特点，如隐蔽性强、外部干扰因素多、容易发生事故、基建投资费用大、扩建改建频繁、运行管理复杂等。

6、排水管网系统的体制

排水系统的体制是指在一个地区内收集和输送废水的方式，简称排水体制（制度）。

有合流制和分流制两种基本方式：

1.合流制：

所谓合流制是指用同一种管渠收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。

根据污水汇集后的处置方式不同，又可把合流制分为下列三种情况：

（1）直排式合流制：

管道系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接排入水体，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。

特点：

对水体污染严重，系统简单。

这种直排式合流制系统目前不宜采用。

（2）截流式合流制：

这种系统是在沿河的岸边铺设一条截流干管，同时在截流干管上设置溢流井，并在下游设置污水处理厂。

特点：

比直排式有了较大的改进，但在雨天时，仍有部分混合污水未经处理而直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染。

适用于对老城市的旧合流制的改造

（3）完全合流制：

是将污水和雨水合流于一条管渠，全部送往污水处理厂进行处理。

特点：

卫生条件较好，在街道下，管道综合也比较方便，但工程量较大，初期投资大，污水厂的运行管理不便。

采用者不多。

2.分流制：

所谓分流制是指用不同管渠分别收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。

排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统。

排除雨水的系统称为雨水排水系统。

根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况：

（1）完全分流制：

既有污水管道系统，又有雨水管渠系统。

特点：

比较符合环境保护的要求，但对城市管渠的一次性投资较大。

适用于新建城市。

（2）不完全分流制：

这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。

各种污水通过污水排水系统送至污水厂，经过处理后排入水体；雨水沿道路边沟，地面明渠和小河，然后进入较大的水体。

如城镇的地势适宜，不易积水时，或初建城镇和小区可采用不完全分流制，先解决污水的排放问题，待城镇进一步发展后，再建雨水排水系统，完成完全分流制的排水系统。

这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展。

（3）半分流制：

既有污水排水系统，又有雨水排水系统。

特点：

可以更好地保护水环境，但工程费用较大，目前使用不多。

适用于污染较严重地区。

3.混合制：

既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。

7、排水体制的选择

排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，在满足环境保护的前提下，全面规划，按近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合考虑而定。

Ø新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制；

Ø老城镇可采用截流式合流制；

Ø在干旱少雨地区；或街道较窄地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用合流制。

8、给水排水工程规划原则：

◆

（1）执行相关政策、法规

◆

（2）服从城镇发展规划（以城市规划作为给排水系统规划的依据）

◆（3）合理确定远近期规划与建设范

◆（4）一般按远期规划、按近期设计和分期建设

◆（5）合理利用水资源和保护环境

◆（6）规划方案尽可能经济、高效

9、什么是控制点？

在确定控制点的管道埋深应考虑哪些方面？

（不确定）

（1）污水管控制点在污水排水区域内,管道的控制点要从三个方面考虑：

①离出水口最远的一点;②具有相当深度的工厂排出口;③某些低涯地区的管道起点。

控制点的埋深，将影响整个污水管道系统的埋深,因此确定控制点的标高,一方面应根据城市的竖向规划,保证排水区域内各类的污水都能够排出;并考虑发展,在埋深上造当留有余地。

另一方面,不能因照顾个别控制点而增加整个管理系统的埋深,对此通常采取一些措施,例如,加强管材强度,填土提高地面高程,以保证最小覆土厚度,设置泵站,提高管位等方位,从而减小控制点管道的埋深,减少整个管道系统的埋深,降低工程造价。

（2）污水管道的埋深：

管道的埋深是指从地面到管道内底的距离,管道的覆土厚度是从地面到管顶外壁的距离,为了降低造价,缩短工期,管道埋设深度愈小愈好,《室外排水设计规范》中规定了最小限值,这个最小限值称为最小覆土厚度。

10、恒定流与非恒定流

1）根据流动要素（流速与压强）与流行时间来分类

（1）恒定流：

流场内任一点的流速与压强等运动要素不随时间变化，而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流。

（2）非恒定流：

运动流体各质点的流动要素随时间而改变的运动称为非恒定流。

（水流参数往往随时间和空间变化－非均匀流）

自然界中都是非恒定流，工程中一般取为恒定流。

水量变化－非恒定流（复杂）－按恒定流计算。

11、均匀流与非均匀流

2）根据流体流速的变化来进行分类

（1）均匀流：

在给定的某一时刻，各点速度都不随位置而变化的流体运动称为均匀流。

（流体运动时，流线是平行直线的流动称为均匀流。

如等截面长直管中的流动。

）

（2）非均匀流：

流体中相应点流速不相等的流体运动称为非均匀流。

（流体运动时，流线不是平行直线的流动称为非均匀流。

）（水流参数往往随时间和空间变化－非均匀流）

12、压力流与重力流

3）按液流运动接触的壁面情况分类

（1）有压流：

流体在压差作用下流动时,流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由面者称为有压流或压力流。

一般供水、供热管道均为压力流。

（2）无压流：

液体在重力作用下流动时,液体的部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体接触，形成自由表面。

但有自由液面者称为无压流或重力流，如河流、明渠排水管网系统等。

13、水流的水头与水头损失

水头是指单位重量的流体所具有的机械能。

H＝Z＋P/γ＋v2/2g

水头损失：

流体克服流动阻力所消耗的机械能

14、用水量定额：

指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。

（1）生活用水定额

（2）表示方法

1）  最高日用水量Qd：

用水量最多一年内，用水量最多一天的用水量。

m3/d

2）  最高日平均时用水量Qd/24，m3/h

3） 平均日用水量Qad：

用水量最多一年内平均每天的用水量

4） 最高时用水量Qh：

用水量最多一年内，用水量最多一天中，用水量最大的一小时的用水量。

15、用水量变化的表示

（1）用水量变化系数

1）日变化系数Kd：

一般日变化系数Kd1.1～2.0

2）时变化系数Kh：

16、用水量时变化曲线

计算例题（例3-1）（P47）

最高日设计水量计算

（1）生活用水量计算

17、平均时和最高时设计用水量

18、给水排水系统的流量关系

1．取水构筑物和水处理构筑物的设计流量

主要取决于一级泵站和水厂的工作情况，通常是连续均匀地工作。

原因是：

1）流量稳定，有利于水处理构筑物运行和管理，保证出水水质，使水厂运行管理简单；

2）从造价方面，构筑物尺寸、设备容量降低，降低工程造价。

式中α—水厂自用水系数，一般α=1.05~1.1；T—每天工作小时数。

Qd—最高日设计用水量。

2．二级泵站的设计流量

二级泵站的工作情况（与管网中是否设置流量调节设施有关）

1）管网中无流量调节设施

任何时刻供水量等于用水量；为使水泵高效工作使用大小搭配的多台水泵来适应用水量的变化；

19、一，二级泵站的特点（选泵）

20、清水池和水塔（异同点）

清水池和水塔的调节作用：

1.水塔的流量调节：

二级泵站供水流量和用户用水流量不相等时，其差额可由水塔来调节。

2.清水池的流量调节：

调节一、二级泵站供水量的差额。

水塔与清水池的容积计算

清水池和水塔的调节容积的计算，通常采用两种方法：

一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算，一种是凭经验估算。

清水池调节容积按最高日用水量的10%～20%估算。

水塔的调节容积按最高日用水量的2.5%～6%估算。

清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水。

水塔除了贮存调节用水量以外，还需贮存室内消防用水量。

21、水泵扬程确定

22、控制点是指整个给水系统中水压最不容易满足的地点（又称最不利点），用以控制整个供水系统的水压，一般情况下，控制点通常在系统的下列地点：

（1）地形最高点；

（2）距离供水起点最远点；（3）要求自由水压最高点。

23、管网图形的性质与简化

管网图形性质

◆由管段和节点构成的有向图。

每个节点通过一条或多条管段与其他节点连接。

◆

节点（1，2，~8）管段管线基环大环

24、沿线流量

25、比流量：

（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。

（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。

26、节点流量

（1）沿线流量为什么要转化为节点流量

管网中任一管段内的流量，包括两部分：

一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量qy,流量大小沿程直线减小，到管道末端等于0；另一部分是通过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变化，称为传输流量qzs。

对于流量变化的管段，难于确定管径的水头损失。

因此需对其进一步简化，简化的方法是以变化的沿线流量折算成管段两端节点流出的流量，即节点流量。

【例题】71页

27、管段的设计流量（P73）

28、各管段的管径计算公式：

从公式可以看出，流量一定时，管径与流速的平方根成反比。

如果流速选用的大一些，管径就会减小，相应的管网造价便可降低，但水头损失明显增加，所需的水泵扬程将增大，从而使经营管理费（主要指电费）增大，同时流速过大，管内压力高，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大。

相反，若流速选用小一些，因管径增大，管网造价会增加。

但因水头损失减小，可节约电费，使经营管理费降低。

因此，管网造价和经营管理费（主要指电费）这两项经济因素是决定流速的关键。

29、输水管设计：

输水管必须保证不间断输水

•平行敷设两条，

•敷设一条输水管，另外设置有一定容量的蓄水池。

•对于允许间断供水或多水源供水的管网，可以只设一条输水管。

30、输水管的形式

1.压力输水管渠：

此种形式通常用得最多，当输水量大时可采用输水渠。

常用于高地水源或水泵供水。

2.无压输水管渠（非满流水管或暗渠）：

无压输水管渠的单位长度造价较压力管渠低，但在定线时，为利用与水力坡度相接近的地形，不得不延长路线，因此，建造费用相应增加。

重力无压输水管渠可节约水泵输水所耗电费。

3.加压与重力相结合的输水系统：

在地形复杂的地区常用加压与重力结合的输水方式。

4.明渠：

明渠是人工开挖的河槽，一般用于远距离输送大量水。

31、管线数（P100）

32、给水管道的敷设（P102）——管道埋设深度

33、给水管道工程图（P105）

34、给水管道附件（作用）（P115）

35、居民生活污水设计流量（P125）

污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。

设计污水量定额

1.居民生活污水定额和综合生活污水定额

居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。

居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水平及排水系统普及程度等因素有关。

我国现行《室外排水设计规范》规定，可按当地用水定额的80％～90％采用。

对给排水系统完善的地区可按90％计，一般地区可按80％计。

综合生活污水定额（还包括公共建筑排放的污水），注意：

采用平均日污水量定额。

2.居民生活污水量变化系数

总变化系数与平均流量有一定关系，平均流量愈大，总变化系数愈小。

生活污水量总变化系数宜按现行《室外排水设计规范》规定采用。

（1）查表法：

生活污水量总变化系数

污水平均日流量（L/s）

5

15

40

70

100

200

500

≥1000

总变化系数Kz

2.3

2.0

1.8

1.7

1.6

1.5

1.4

1.3

注：

1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。

2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用.

（2）公式计算

该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析总结出的计算公式。

它反映了我国生活污水总变化系数与平均流量之间的关系：

式中——平均日平均时污水量（L/s）。

36、居民生活污水设计流量的确定

居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。

居民生活污水设计流量可按下式计算：

式中Q1——居民生活污水设计流量（L/s）；q1——（n）居民生活污水定额（L/人·d）；

N1——设计人口数；Kz——生活污水量总变化系数。

设计人口q1（n）指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。

它与城市的发展规模及人口的增长率有关。

计算：

人口密度和居住区面积的乘积

37、城市污水设计总流量：

38、管段设计流量计算

1．设计管段的划分

（1）设计管段：

两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。

（2）划分设计管段：

只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。

根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。

设计管段的起止点应依次编上号码。

2．设计管段设计流量的确定（P130）

每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量。

（1）本段流量q1——是从本管段沿线街坊流来的污水量；

（2）转输流量q2——是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；

（3）集中流量q3——是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量.

39、污水管道设计参数和水力计算（P132）

水力计算的两个基本公式给出了流量Q、流速v、粗糙系数n、水力坡度I、水力半径Ｒ和过水断面面积ω等水力要素之间的关系。

为使污水管渠正常运行，需对这些因素加以考虑和限制。

作为污水管道设计的依据。

40、污水管道水力计算的方法（例题P1377—5）

41、控制点：

是指在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的点。

各条干管的起点一般都是这条管道的控制点。

这些控制点中离出水口最远最低的点，通常是整个管道系统的控制点。

具有相当深度的工厂排出口也可能成为整个管道系统的控制点，它的埋深影响整个管道系统的埋深。

42、确定控制点的管道埋深：

应根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能自流排出，并考虑发展，留有适当余地；不能因照顾个别点而增加整个管道系统的埋深。

对个别点：

应采取加强管材强度；

填土提高地面高程以保证管道所需的最小覆土厚度；

设置泵站提高管位等措施，减小控制点的埋深.

43、雨水管渠设计的主要内容包括：

1．确定当地的暴雨强度公式或暴雨强度曲线；

2．划分排水流域，进行雨水管渠的定线；

3．划分设计管段，计算各设计管段雨水设计流量；

4．进行管渠的水力计算，确定各设计管段的管径、坡度、标高及埋深。

5．绘制管渠平面图及纵剖面图。

44、降雨量

降雨量是指降雨的绝对量，是用降雨深度H（mm）表示，也可用单位面积上的降雨体积（L/ha）表示。

在研究降雨时，很少以一场雨为对象，而常用单位时间表示：

45、降雨强度（暴雨强度）

降雨强度是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，用i表示。

在推求暴雨强度公式时，降雨历时常采用5、10、15、20、30、45、60、90、120min9个时段。

46、暴雨强度的频率

某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该值的暴雨强度出现的次数m与观测资料总项数n之比的百分数，即：

%

47、暴雨强度的重现期

某特定值暴雨强度的重现期是指等于或大于该值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，一般用P表示，以年为单位，暴雨强度公式（P115）

Q=ψFq

48、雨水设计流量计算公式：

49、雨水管网设计流量计算

1.地面径流与径流系数

地面径流：

在地面沿地面坡度流动的雨水，称为地面径流。

雨水管渠就是收集雨水地面径流量。

2．径流系数：

降雨量<地面渗水量，雨水被地面吸收

降雨量>地面渗水量，余水（两者之差）在地面开始积水，产生地面径流

50、设计降雨强度的确定（P159）

51、雨水管渠水力设计参数（P164）

52、雨水管道各设计管道的衔接方式应采用管顶平接

53、绘制雨水管道的平面图和纵断面图（P174）

54、合流制管网设计与计算

截流式合流制排水管渠的使用条件（P186）

（1）排水区域内有一处或多处水源充沛的水体，其流量和流速都足够大，当一定量的混合污水排入后对水体造成的污染危害程度在允许的范围以内；

（2）街坊和街道的建设都比较完善，必须采用暗管（渠）排除雨水，而街道断面又较窄，管（渠）的设置位置受到限制时；

（3）地面有一定的坡度倾向水体，当水体出现高水位时，岸边不受淹没。

污水在中途不需要泵汲。

截留式合流制组成示意图

截流式合流制排水管渠的设计流量的确定：

（P188）

55、城市旧合流制排水管渠系统的改造

1.改原来的合流制为分流制。

●住房内部卫生设施完善，生活污水与雨水分流。

●工厂内部清污分流，工业废水分别处理、回用，雨污分流。

●城市街道断面有足够的位置，可以设置新建的雨水管道。

●旧的排水管道输水能力基本不能满足要求，或已经损坏渗漏严重，需要彻底改建或设置新的管渠。

2.保留合流制，改造为截流式合流制管渠。

　　投资大难度大．施工困难．短时间不能实现．

3.对溢流混合污水进行适当的处理．适当提高截流倍率．对溢流混合污水进行适当的处理

4.对溢流的混合污水采取有效的控制．

●利用公园、湖泊、池塘、小河流，可限制暴雨污水进入管道。

56、排水管渠的材料（特点）及断面

57、排水管渠系统上的构筑物（作用）

检查井：

作用：

便于定期检查、清通。

跌水井：

跌水井内应有减速、防冲及消能设施。

水封井：

作用：

阻隔易燃气体流通，阻隔水面游火。

换气井：

作用：

避免有机物发酵产生的气体遇火爆炸，排除有害气体，保证工人检修安全。

冲洗井：

作用：

污水管道内的流速不能保证自请时，为防止淤塞。

溢流井：

作用：

晴天截流混合污水进污水厂，雨天部分混合污水溢流入水体

测流井：

作用：

测定过水流量。

雨水口：

作用：

收集地面雨水。

连接暗井、倒虹管、管桥：

当管道穿越谷地时，可架桥敷设管道。

出水口:

58、管道防腐：

常用的防腐蚀技术分电化学法和物理法两种

1.物理防护法

2.电化学防护法：

电化学防腐蚀法是排流法和阴极保护法的总称，其中尤以排流法更为经济有效。

（1）排流法

（2）阴极保护法

59、管道的检漏（P220）

60、管道水压和流量测定（P220）

61、给水排水管道档案管理（P219）