第三章 管道系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,3,章 给水排水管道系统,3,1,任务和组成,组成：,管道及附属构筑物,任务：,输送水，调控水量、水压，管道连接，雨水收集等。,设计依据：,水的流量、流速、水头损失（,Q,、,v,、,h,三要素）,3,1,1,给水管道系统的任务和组成,给水系统,=,取水构筑物,+,处理构筑物,+,管道系统,1 3 245678910,、,11,2-,一泵,4-,清水池,5-,二泵,6-,管网,7-,水塔,8-,原水输水管,9-,清水输水管,10-,加压泵站,11-,检查井、阀门井、消火栓井、水表井、放空排水井等,3,1,2,排水管道系统的任务和组成,排水系统,=,污水厂,+,排水管道系统,6 12345789,1-,污水支管,2-,污水干管,3-,污水主干管,4-,雨水支管,5-,雨水干管,6-,污水厂,7-,污水出口,8-,雨水出口,9-,检查井、雨水口、出水口、泵站、溢流井、跌水井、倒虹管等,虹吸管,管道遇到河道、铁路等障碍物，不能按原有高程埋设，而从障物下面绕过时采用的一种倒虹形管段。,倒虹管,施工人员利用抽水泵往倒虹管注水,实施 水下沉管作业,3,2,给水排水管道系统规划和布置,应以城市总体规划（人口、面积大小、功能分区、发展方向等）为依据。,3,2,1,给水管道系统规划和布置,包括：,城市用水量,水源地选择,取水方式,水处理工艺,水厂位置,管道布置及管径计算,1,给水系统的总体布局,统一供水系统：,适用于城市地形起伏较小，各用户对水质要求差别不大。,分质供水系统：,生活饮用水和工业用水等其他低质水系统分开供，节约了水资源和水处理费，但管道系统复杂。,分区供水系统：,高压、低压，串联、并联。,区域供水系统：,城市发展不断扩大，周边城镇合理利用，统一规划。,目前，杭州市主城区有南星水厂、祥符水厂、清泰水厂、九溪水厂、赤山埠水厂五大水厂，供水总设计能力为,140,万吨,/,日,(,不包括滨江、萧山、余杭区,),。,水质是达标了，管网却还没有达标，由于杭州部分地区管网老化，直饮水流入居民家的过程中，可能会产生二次污染。在一期已改造区域内，供水部门暂时不提倡居民直接饮用。“直饮水”到底何时可以安全饮用，目前还没有确定。所以，这也是直饮水工程目前最尴尬的地方。,2002,年,12,月,8,日杭州首个直饮水改造项目南星水厂工程开工，到,2004,年,12,月，南星水厂改扩建一期工程顺利试生产，日供水量为,10,万吨。预计到,2008,年,11,月全部完工，日出水量将达到,40,万吨，对小区高层、多层住宅楼的饮水供应，将采用“双管入户、分质供水”的办法，杭州复兴地区、钱江新城及下沙地区将率先受益，喝上优质水。目前，清泰水厂,30,万吨,/,日规模的深度处理工程项目也已经获批。,2,配水管网布置,包括：干管、分配支管、接户管,这里一般指配水干管及干管之间连接管的布置，分两种,树状网：,适用于小城镇，郊区，投资小，安全性差。,环状网：,适用于大中城市，安全性好，对特殊用户必须保持环状网供水。,3,输水管渠布置,指水源,水厂及,二级泵站配水管网的管线（中间无用户，流量不变）。,要求：,1,）应保证不间断供水，单线应有水池，双线有连接管阀门。,2,）尽量使管线最短。,3,）避免穿越河谷、铁路、沼泽、滑坡等地段，尽量不占少占农田。,4,）充分利用地形，优先考虑重力流。,杭州九溪水厂原水经净化处理后，由,2,根长,170 m,、,DN=1600,送水泵房输水钢管汇入一根长,1560 m,、,DN=2400,输水钢管，并与长,8700 m,、直径,2900 mm,梅竺输水隧道接通；隧道出口由长度,31 m,、,DN=2900,钢管，与厂外苗圃增压泵站内清水池接通；经加压后再送入城市管网。,4,长距离输水管渠和引水工程,北方、西北地区资源性缺水，沿海城市水质性缺水南水北调工程,已建成的“引滦入津”工程,234KM,，“青岛引黄”工程,246KM,，“大连引碧”工程,167KM,，上海“黄浦江上游引水”工程,42KM,，引水量,540,万立方米,/,天。,要求：,尽量利用现有河道或渠道；管材上力求经济合理，技术可行；一般采用双（多）管渠输水，保证安全输水。,2002,年,12,月,27,日堪称世界之最的特大水利工程，中国南水北调工程正式开工建设。南水北调东线第一期工程和中线第一期工程主体工程投资,1240,亿元，工程建成后，将使北方受水地区增加,134,亿立方米供水能力，,待,2050,年东、中、西三条线工程最终建成后，调水总量规模为,448,亿立方米，接近于在黄淮海平原和西北部地区增加一条黄河的水量。,根据规划，南水北调东线工程将利用古老的京杭大运河作为长江水北送的主要渠道。,南水北调工程,3,2,2,排水管道系统的规划和布置,1,城市排水体制,1,）合流制,雨污合流，分直流式和截流式（多用）,2,）分流制,雨污分流,3,）混合制,新区优先考虑分流制，旧城区可维持合流制，合理确定,截流倍数,。,指通过溢流井上游转输至下游管段的雨水量与旱流污水量之比值，,截流倍数的最小值应保证降雨开始时没有污水溢出,;,截流倍数的选取应与污水处理厂的处理能力和工艺适应,;,选择截流倍数应考虑截流管道的截污效率和当地的气象条件。,2,排水管道系统布置,呈树状网式,布置原则：,尽可能在管线短、埋深浅的情况下，使最大区域的污水或雨水能,自流,排除。,主要影响因素：地形、地质、地下障碍物（地下管线）,列几个方案，经济技术比较后再确定。,雨水管就近直排,3,3,给排水管道系统主要设计内容、方法和要求,3,3,1,给水管道,1,设计流量计算,一级泵站、原水输水管：,最高日平均时,Qd,二级泵站：,无水塔,最高日最高时,Qh,（,二泵,-,一泵,=,清水池,）,有水塔,分级供水,（,二泵,-,用水量,=,水塔,）,清水输水管：,无水塔,最高日最高时,Qh,有水塔,最高日最高时,Qh,水塔,配水管网：,最高日最高时,Qh,（最大时平均秒）,进户管：,最大设计秒流量,qg,2,配水管网中管段设计流量,先简化：,非均匀沿线流量均匀沿线流量节点流量,流量分配：,树状网,沿流向,环状网,各节点平衡（,管网平差,）,注意：,1,）设计流量不代表管网中实际流量，只是用来,求管径,的依据。,2,）管径初定后，还要进行水力计算（压力平衡、消防、最大转输校核）。,3,管径计算,查水力计算表，根据经济流速选择管径。,4,管道系统水力计算,目的：,在,Q,、,d,确定后，推算水头损失，求压力，确定水泵扬程，水塔高度。,5,水泵扬程计算,确定管网控制点（离泵站最远最高的为,最不利点,）,H=Z,控制点,-Z,吸水位,+h+H,自由,H,控制点,Z,6,给水管道系统优化设计基本概念,优化的含义：,综合考虑所需水量、水压的保证性；供水可靠性；水质安全性；经济性。,标准优化法,：,在一定的约束条件下，一定年限内（称投资偿还期）管网造价和管理费之和最小时的管径，称,经济管径,。,（,用数学方法列函数式，以管网总费用为目标函数求极小值,）,注意：,经济管径不是标准管径，,实际工程中只能选用与之相近的标准管径，只能是近似优化。,3,3,2,污水管道设计,1,污水设计流量计算,城市污水量,=,生活污水,+,工业废水,（用水量的,70%90%,）按生产方式,设计管段：,d,、,Q,、,i,相同的两检查井之间的管段。,管段设计流量,=,本段,+,转输,+,集中,Q,1-2,=,q,1-2,+Q,4-1,+q,j,Q,4-1,=q,3,+q,4,Q,1-2,q,j,q,1-2,q,4,q,3,2,污水管道系统的水力计算,目的：,已知,Q,求,d,、,i,、埋深,因为污水管是,重力流，非满流，,计算较复杂，一般利用计算图表或程序算。,非满流的原因：,1,）通风、排除有害气体；,2,）容纳高峰流量。,h,D,设计充满度,=h/D,设计限制条件：,1,）最大充满度,h/d,=0.550.75,；,2,）,v,min,0.6m/s,v,max,10m/s(,金属管,),5m/s,（非金属管）,3,）最小管径 街坊、厂区内,200mm,，街道下,300mm,4,）最小坡度,200mm-0.004 300mm-0.003,5,）覆土厚度 为防受地面荷载破坏，车行道下,0.7m,为防受冰冻破坏，最大冰冻线以上,0.15m,设计原则：,满足以上约束条件，力求降低工程造价。地面坡度过大，设跌水井，埋深过大，设提升泵站。,设计成果：,绘制管道纵断面图，可以直观看出沿线管径、坡度、埋深，遇到管道交错或其它障碍，要随之调整,d,、,i,。,3,3,3,雨水管渠系统设计特点,与污水管道相比,相同点：,重力流，设计管段概念，管道衔接及埋深要求。,不同点：,满流，设计流量计算，设计参数限值。,1,设计流量,公式,Q=,qF,（,1,）暴雨强度,q,根据重现期,P,和降雨历时,t,，按公式求出暴雨强度，各地不同，网上可查。,（,2,）汇水面积,F,平面布置时，划分各管段汇水面积，,F,总,=,本段,+,转输,（,3,）径流系数,砼,0.9,级配路面,-0.45,公园草地,-0.15,，复杂路面用加权平均法求。,2,水力计算特点,h/d,=1.0,，最小管径,300mm,，,i=0.003,，,V,min,=0.75m/s,，管顶平接。,3,雨水径流量的调节,可在适当位置设雨水调节池,降低下游管径，减少泵站装机容量。,管顶平接,水面平接,3,3,4,合流制管渠系统设计特点,与雨水管基本相同，但设计流量计算不同。,1,溢流井上游：,Q,上,=,城市污水平均日平均时流量,+,雨水流量,2,溢流井下游：,Q,下,=,上游管段污水平均流量,+,部分雨水流量,+,下游（雨水,+,污水）,（由截流倍数定 一般用,3,）,注意：需校核睛天时管道中流速是否满足不淤最小流速。,Q,上,Q,下,溢流井,污水厂,3,3,5,排水管道系统优化设计,内容：,1,、管网布置优化,2,、管网参数优化,目的：,保证排水系统正常运行的情况下，总费用最省。,方法：,以费用最省为目标函数，以规范中的约束条件建立数学模型，求函数最小值。,3,3,6,给排水泵站,泵站消耗的电费占制水成本的,40%70%,1,水泵,常用叶片泵，按原理分：离心泵 轴流泵 混流泵,按安装位置分：立式 卧式,按输送水质分：清水泵 污水泵,选泵依据,流量、扬程、效率（,Q H,）,轴流泵,离心泵,原理,原理,2,泵站,包括：水泵 电机 管道 阀门 变电 起重 引水 排水 计量 控制系统,泵站设计：高度、机组布置、各种设备的选用,（,1,）给水泵站,一级（取水）泵站、二级泵站、加压泵站、循环泵站,（,2,）排水泵站,污水泵站、雨水泵站、合流泵站、污泥泵站,水 泵 房 管 理,3,4,给排水管道系统运行管理,3,4,1,给水管道系统运行管理,1,检漏,管道漏水原因 管材质量差、老化,管道接口不严密,阀门损坏,基础不平整引起,检漏方法 音听检漏法,区域装表法,区域检漏法,当管道内的流体在一定压力下由漏口处逸出时，会产生噪音并能沿埋层介质传播到地面或沿管道传播。漏水检漏仪能沿管线或在路面上方确定漏水点的位置。,2,管道腐蚀和结垢的防治与清除,防治,阴极保护、金属表面涂层、采用非金属管、调整,PH,值稳定水质,清除,高速水冲洗、压缩空气水力冲洗、化学清洗、机械刮管,镁阳极,管道阴极保护,牺牲阳极法,排流法（强制电流保护）,3,管网水质改善,管网水质变坏的原因：,管中结垢、残存微生物、水中铁锰含量高、二次污染,措施 控制出厂水铁锰含量,中途加氯,定期清洗水箱,管道防腐涂层,1,环氧煤沥青厚膜底漆,EPCT380-1,棕色,2,环氧灯沥青厚膜面漆,EPCT380-2,黑色,3,稀释剂（用于环氧漆）,OUP103 /,4,玻璃纤维布,厚度,0.1mm,或,0.12mm,，经纬密度,12*10,根,/cm2,或,12*,12,根,/cm2,规格的脱脂无碱或中碱玻璃布,序号 材 料 名 称 代 号 颜色,埋地管道外壁的防腐涂装,4,管网水压和流量测定,自动、人工测压绘制等压线判断管网负荷,5,管网调度,目的：提高供水安全，降低输配水电费。,利用计算机技术，优化调度,科研课题,萧山南片供水工程,3,4,2,排水管渠运行管理,1,清通,水力清通（高压水冲）、机械清通（清沟机）,2,维修,管外荷载，地基不均匀沉陷,裂缝,检查井盖，雨水口顶盖等,3,泵站,优化调度,机械清管器,杭州：窨井里冒“毒气”熏倒两清淤工人 或成植物人,2009,年,04,月,11,日,21:57:17,浙江在线新闻网站,杭州文一西路附近一窨井内冒出的有毒气体，把两名正在清淤作业的工人熏翻在井内。经过消防队员一个多小时救援，两名工人成功获救，由于吸入有毒气体过多，两人昏迷不醒，医生表示两人醒过来也可能会变成植物人。,安徽淮北污水窨井毒气致,7,名工人窒息死亡,2008,年,6,月,29,日下午，一些清淤工人在淮北市南黎路中段南侧对污水窨井进行清淤施工。,1,名工人在井下作业，但长时间没有上来，其他工人感觉井下可能有情况发生。此后，在没有采取适当保护措施的条件下，又有,6,名工人陆续下井施救。但最终这些施救者都未能上来。,2000,年,5,月,8,日，余杭市临平镇兴西路上发生一起硫化氢中毒事故，两名民工在疏通污水管道时，昏倒在,4.5,米深的窨井里。当时，余杭市公安局民警杨春平和战友沈冰、朱伟民正在附近巡逻。接到指挥中心指令后，迅速赶到现场。窨井边毒气十分浓烈，围观群众已有近百人。杨春平挺身而出，立即戴上防毒面具，在腰间系了根绳子，沿着竹梯下了窨井。两位民工倒在井底，已经没有反应。由于窨井内毒气浓度太高，杨春平很快产生中毒反应，但他仍不顾个人安危，在第一次抢救未果的情况下，再次下井抢救，终因中毒过深昏倒在井底。窨井口边同样被毒气熏得呼吸困难的朱伟民和沈冰见状，拼命将杨春平拉出窨井，送往余杭区第一人民医院抢救。几天后，处于深度昏迷状态的杨春平被送往浙江大学医学院附属第一医院，经过一个月的救治，病情有所好转，但仍处于浅昏迷状态。,杨春平,被公安部授予全国公安系统 二级英雄模范称号,提醒：,事故的原因：一是作业人员缺乏科学知识，不懂得此类作业有中毒的危险，草率蛮干；二是存在侥幸心理，自我保护意识淡薄，没有采取有效的防护措施；三是救人心切，导致施救人员接连发生中毒伤害。,由于污水成分、气候原因复杂，井下是否缺氧等因素很多，不能贸然下井作业。在下井前，可以把活鸡等小动物放到井下作试验。如没问题，工人下井时要系好安全带，配备必要的安全防护用品,，如发觉胸闷、有异味等情况，岸上的人要马上营救，下井时系安全带；岸上还须有其他人。,3,5,给排水管材,3,5,1,给水管材,考虑因素：强度 耐腐蚀 运输 施工安装简便 内壁光滑 价格,1,金属管,钢管 铸铁管,2,混凝土（砼）管,自应力 预应力,3,塑料管,UPVC PE PP ABS GRP RMP,4,金塑复合管,PVC,衬里钢管,PE,衬里钢管 铝塑复合管 铝合金衬塑管,3,5,2,排水管材,考虑因素：强度 抗腐蚀 光滑不透水 就地取材,砼管、钢筋砼管、陶土管、金属管、塑料管,钢管,铸铁管,PP,UPVC,砼管,钢筋混凝土管,思考题：,1,、给排水管道系统设计的三要素是什么？,2,、分质供水的特点及面临的问题。,3,、输水管路在选线上有什么要求？,4,、排水体制的分类。,5,、排水管道的布置原则。,6,、给水管道系统各部分的流量是如何确定的？,7,、管道系统水力计算的目的。,8,、什么是经济流速？,9,、水泵扬程是如何确定的？,10,、什么是阴极保护？分为哪两类方法？,11,、给排水系统常用的水泵分为哪几类？,12,、简述雨水系统和排水系统的异同点。,13,、排水管道为什么要采用非满流？,14,、分别说出给水和排水管道常用管材。,