给排水管道系统讲义.pdf

给水排水管道系统第1章给水排水管道系统概论第2章 管网工程规划第3章水力计算基础第4章给水管道设计用水量第5章给水系统的工作状况第6章给水工程设计第7章给水管道材料与附件第8章污水管道系统的设计计算第9章雨水管渠的设计计算第10章排水管渠材料及附属构筑物第11章 给水排水管道系统的技术管理和维护第一章给水排水管道系统概迨1.1 给水排水系统的组成1.2 给水排水管道系统的功能与特点1.3 给水管网系统1.4 排水管道系统給府i水系统的组成1J给水排水系统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。给水系统(water supply system)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。根据系统的性质不同有四种分类方法:按水源种类:分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和 地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统;按服务范围:可分为区域给水、城镇给水、业给水和建筑 给水等系统.按供水方式:分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（加压供水）和两者相结合的混合供水系统;按使用目的:可分为生活给水、生产给水和消防给水系统。废水收集、处理和排放工程设施,称为排水系统（sewerage system）根据排水系统所接受的废水的性质和来源不同,废水可分为 生活污水、工业废水和雨水三类。整个城市给水排水系统如图L1取水设施给水处理设施城市给水输配居民生活用水 公共设施用水 市政用水 城市消防用水自然水体回城市污水管道用灌溉农田废水深度处理再生成品水输配图1.1城市给水排水系统九&2、给水排水系主要功能F(1)水量保障。-(2)水质保障。-(3)水压保障。1.3、给水排水系统组成哥()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。(7)重复利用系统。给水排水系统组成如图!图1-2城镇给水排水系统示意图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.4、给水排水系统量僮原理!给水排水系统酗备组成部分在水氈水療和権（龍k）上运紫嚳的联系.,少冲盛认识細理解他妙的而岭系 蚱财塊进行控髄弊m调廖,，能逋混用电哲水生水 悒、和水国警喪,抽水资源优化利屬、糜崎鉱瑤毎成 本、满足生产要求、保证产品质量、方便人们生活、保护环 境、防止灾害等目标。给水排水系统的流量关系给水排水系统样关系如图播新示1-取水系统;2给水处理系统;3清水池;4给水管网系统;5一水塔&用户;7排水管道系统;8-调节池;9均和池;1 一污水处理系统机4.2、给水排水系统的水质关系给水财系统的水质主要以芻组成部分的水质标准和 变化过程来体现。明城镇给丞水源專湛水蜃必须笹査窿生活饮用水水 源水质标准-生活饮用水必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要 求,水理必须达毗关希业水质标滙或!特蠡旳水质要求废水排放受纳水体的承受能力确定143.给水排水系统的水压关系给水排水整个过程都与能量有关在给水系统中:全重力供水 级加压供水（当水厂地势较高、水源地势较高、原 水水质较好）-二级加压供水:这是目前采用最多的供水方式升;大型给水系统）在排水系统中:排水系统般献&瑕羸差按重力输水,鹽 殊瞥再理匾输水。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。12给櫛水管道系统的功的特虐L2、给水排水管道系统的功能 水量输送,即实现M定水量的位置迁移,满足 用水和排水的地点要求;水量调苫电即釆腐贮水犢施解决供水、用水与 排水的水量不平均问题。水原调节,即采用加變减原措施调节水的压 笏徧输送、使踊彝放的能亶要素g22,2、给水排水管道系统的特点给水排水管道系统具虹般网络系统的特点,即分散 性（覆盖整个用水区域）、连通怪（各部分之獸勺水量、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。J!附给水排水贊道系统又新与二般网络系统不同的-一 L一一 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。1.3给水管网系统KZ|给水管回系统的组成给水管网系统一般是由输水管（渠）、配 I水篁网、水哽翦神（泵聖、喳阀）及 水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）等构成。如图1-4所示。图1-4(a)地表水源给水管道系统示意图1取水构筑物;2一级泵站;3一水处理构筑物;4-清水池;5二级泵站;6输水管;7-管网;8一水塔上3.2、给水管网糸绕类型按水源的数目(h)单水源给水管网系统 cb)多水源给水管网系统图1.5多水源给水系统2.按系统构成方式分类(1)统给水管网系统:同一管网按相同的压供应生活、生产、消防各类用水。!系统简单,投资较少,管理方便。铀在业用水量辭水量比例小,地形平坦的地区。按水源数目不丽为单水源给水系统和多水源给水系统。平)分质给水系统泉!S風户对水质的要求不同股分成两个 或两个以上系统,分别供给各类用户。可分为生活给水管网和生产给水管网等。可以从同一水源取水,在同一水厂中经过不同的 工艺和流程处理后,由彼此独立的水泵、输水管和管 网,将不!水质的水供给各类用户。如图ir图以6分质给水系统采用此种系统,可使城市加规模缩小,特别是可以検吠量药剂费用相动男费用但管道和设备增多,管理较复杂。适用在工业用水量占总水量比例大,水质要求不 高的地区。(3)分区给水系统将给水纲系统划分为多个区域各区域姻糧廻立的供 水謫 做得有M 的結。,令区给水管网系统目以降低三 均供水施力,避建部水白健象,减少爆置的率和泵 髓 gSSB管网分区的方法有两种:建嶼地形呼坦,朝能分区较軀或皇然分区如 明一施 所示:地形高差较大或输水距离较长而分区,又有串联分区和并联分 区两类,图8所示为并联分区给水管网系统,图9所示为串 联分区给水管网系统。图1-7分区给水管网系统图1-8并联分区给水管网系统a-咼区;b-低渠;1-净水厂;2-水塔;图1-9串联分区给水管网系统a一高区;b低区;净水厂;2一水塔;3加压泵站3.按输水方式分类(1)重力输水:水源处地势较高,清水池中的水依H 靠重力进入管网系统,无动消耗,教经济。(2)压输水:依靠泵站加压输水。必拓|at系统1.4.1,排水管道系统的组成比水畫道系毁号废水”施、新極 導、水整墊、提升一泵量、水输巒 加攝放组成如图力山版示图1-14排水管道系统示意图1排水管道;2一水量调节池;3提升泵站;4输水管道（渠）；5污水处理厂1.4.2、排水管网系统的体制排水系统的体制是指在个地区内收集和输送废水的方式,简称排水体吊（理度）。它有合流制和分流制两种基本方式。合流制調骼流制覇崩暑渠展集和输舞活水、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 琳体,与若干排哥B:混合 的污水未经处理直接排入水 体,我国许多書城市的!城区 太多采用的是这种排水体制b特点:对水体污染严重,系统简单。这种矗試合流制系统目n不宜采亂(2)截流式合流制理这种系统是在沿河 的岸边铺设一条截流电 管,揃时在截流干管上设置溢流井,并在下游设置污水处理厂。晴天和初降雨 时污水污水处理厂排入水体或再 利用当混合污水的流量截流干管的输水能力,部分混合污水 溢流井 水体将丹:比整式有了较大的改 她嘗在雨天陟南部 分混合污水未经处理砲 接排放,成为水体的污染 源而使水体遭受:汚染。上游合流管、0截流管溢流堰溢流管旦开J 丁对老城市的旧合流単 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研。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。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、业废水和雨水的排水方式。产除養活污水、业废水的系统称3肱系统 排除雨水的系统称为函水排2I邃统。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,又有雨水管渠系统生活污水污水排水系统!、水r 工业废水排入水体或再 利用雨水雨水排水系统 荘丄排入水体特点:比较符合环境保 护的要求L融城市管渠的一次 性投资较大。适用于新建城市。污水厂(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。.d1城镇的地势适宜,:不易积水蛇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,待城镇归步发展后,再建雨水排水系统,完成笳全分流制的排水系统。这样可以节省初期投资,有利重城镇的逐步发展。!(3)半分流制:既有污水排 水系统,又膏雨 水排水系统。雨水跳跃井 一初降雨水 污水厂排入水体或再 利用后续雨水雨水排水系统狒入水体特点也以更好地保护水 0,里工程费用较 r大,目前使片不多。适 用于污染较严重地区。混合制既有分流制,又有合流 制,这种体制可称为混 合制。3,排水体制的选择(1)从城市规划方面看;K合流制仅有重条管渠系统,对地下建筑相互间的矛盾较小,占地少,施工方便。分流制管线多,对地下建筑的竖向规划矛盾较大。(2)从环境保护方面看:直排式合流制不符合卫生要求,新建的城镇和小区已不再采用;完全合澜麻累霾星森较好:S轴量大,初期投资大,污水后的运行管理不便,特别是在我国经济实还不雄厚的城镇和地区,更是无法采用;在老城市的改造中,常采用截流式合流制,充分利用原 有的排水设施,与直排式相比,减小工对环境的危害,俚仍有部分混合污水通过溢流井直接强入水体。分流制排水系统的管线多,但卫生条件好,有赠环 境保护,虽然初降雨水对水体有污染,但它比较灵 活比较容易朝社会发展的需要,般又能符合城 镇窿的要求,所以在里内外得到推荐豐,而量也 是城镇排水系统体制发展的方向;不聲分流制排水系统,初期投资少,靜|淨城镇建 设的分期发展,在新建城镇和小区可考虑采用这种体 制;半分流制避情况您较好,但管渠数量多,建造 费用高,1般仅碰面污染较严重的区域（如某兽 厂区等）采用。(3)从投资方面看:分流制協合流制高。合流制只敷设一条管渠,其管渠断面尺寸与分流制的雨水管渠相差不大J;道总投资较分流制低20%40%,但合流制的泵站和污水后却比分流制的造价要高。由于管道工程的投资占给排水工程总投资的却80%,所以总的投资分流制比合流制高。如果是初建的城镇和小区,初期投资受到限制时,可以考虑采用费建污水管道所t雨水管道系统,以节省初期投资,有利于城镇发展,同工期短,M 效快,随着工程建设的发展,逐步建设雨水排水系统。!(4)从排水系统的管理上看:合流制管道系统在晴天时只是部分流,流速较 低,容易产生沉淀,据经验,管中的沉淀物易被 暴雨水流冲走,这样以来合流制管道系统的维护管 理费用可以降低,但是,流入污水厂的水量变化较 大,污水厂运行管理复杂。新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制;老城镇可采用截流式合流制;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。第2章 给水排水管网工程规划2.12.22.32.42.5规划原则和工作程序 技术经济分析方法 城市用水量预测计算给水管网系统规划布置排水管网系统规划布置D2.1规划原则和工作程序给水排水系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分,必 须与城市总体规划相协调。规划内容:给水水源;给水处理厂;给水管网;排水管网;排水处理厂;废水排放与利用。规划任务:确定服务范围、规模水资源利用与保护措施系统的组成与体系结构I 主要构筑物位置水处理工艺流程与水质保证措施管网规划和干管定线废水处置方案与环境影响评价;工程规划的技术经济比较 2I给水挑水工程规划原则-C1)执伝相关政策、法魂-K2)服从城镇发(以城市规划隹为给福水系 统规划的依据)(3)(4)U合理确定远近期规划与建设范般核鹫瞄携酶设诜器分聚建设 経辦圖水瓷源超编軻=-(6)规划方案尽可能经济、高效 212规划工作程序-Qb)鋤确翅戈!任当,确隼规划编制依金-(2)收集资料,现场勘察(3)确定用水定孤豔寫馭竇和排田(4)制定工程规划方案J5)根据魏划I期限期超出分期实施飒划喲 覆骤和措施一一(6)编制规划文件,绘制规划图纸,完成 愧划殯果文在!-2.2技术经济分析方法技术经济分析-满虹程建设同整条 笹生丄 親方案齣餐肉费用数学分析法:是将工程案构成工程费用最小化数学 模型,将工程费用作为函数,就工程技 术要求作为约束条件,通过数学最优化 技术经济分析出求解计算,使目标函延到最远解。方案比较法:通过多族的比较,从有限个族中需 求经济效果最佳的方案工程项目的年计算费用值、2.2.1静态年计算费用法c W=-+YT式中W年计算费用,元a；C工程项目投资额,元T一投资偿还期,。,一般由项目的性质利S资来源情况确定y一年运行费,元。方法简单,确定T比较困难,且此法不能反映资金的时间价值因素,经济概念不够清晰。2.2.2动态年计算费用法动态年计算费用法一是针对不同时间的经济因素的变化,对项 目在一定时期内发生的投资、运行成本等费用折算成当前的现值作 为经济比较的指标,称为折现计算。-投资资金的时间价值计算常采用复利法(1)当资金的现值为P,利率为，,贝年后的资金终值为F=(l+z%)nP(2)已知”年后的资金终值为,则现值尸为P=-=aFa+i%r式中折现系数将资金的终值折算为现值称为贴现,其相应的利率称为贴现率。(3)当资金现值为尸,利率为,设在年内各年平均分摊资金现金A,则各年分摊资金现值的计算方法如下第一年:第二年:第年:A(1+z%)A(1+z%)2n(i+/%yA为保证资金现值 P得到冋收,则有:p=E(&+&+)=E_厶 _+_ A _(1+/%)(1+z%)2+AH-(l+z%)n(1+%i%(l+i%yIA=OP=i%（l+i%p（1+，）-i式中e资金回收系数,表示资金现金在年内每年平均分摊的份额。动态法更能反映项目经济效益的真实性。工程项目的年计算费 用值为W=OC+Y=/%（1+/%/（1+，）7-ic+r1【例】某给水工程项目建设投资为5800万元,年运行费用为245万元,求:1）投资偿还期为20年的静态计算费用值;2）利率为5.5%,还款期为20年的动态年费用值。【解】静态年计算费用值为:巾 C I 5800,c厂F 一,W=一+Y=-+245=535万兀/aT 20动态年计算费用值为:5 5%(1+5 5%)20W=OC+Y=5800+245(1+5.5%)20-1=0.084 X 5800+245=73034万元 la12.3城市用水量预测计算是决定水资源使用量、建设规模、投资额的依据。包括:城市给水工程统一供给的部分城市给水工程统供给以外的所有用水量的 总和2.3.1用水量及其变化、用水量的表示（1）城市用水量包括:1）综合生活用水量,包括居民生活用水和公共设施用水2）业企业生产用水量和工作人员生活用水量3）消防用水量4）市政用水量,主要指浇洒道路和绿地用水量5）未预见水量及给水管网漏失水量。(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/d2)最高日平均时用水量Q/24,m3/h3)平均日用水量Qad:用水量最多一年内平均每天的用 水量4)最高时用水量用水量最多一年内,用水量最多 一天中,用水量最大的小时的用水量。用水量变化的表示(1)用水量变化系数1)日变化系数KdQadQad=Qd Kd般目変化系数巳/2 2)时变化系数KhKh=Qh。”24Qh二智管(2)用水量变化曲线表示一天24小时的变化情况2.3.2城市用水量预测计算(1)分类估算法按照用水的性质分类(生活、生产等)一确定用水量标准一确定各自用水量一总用水量-用于设计阶段(2)单位面积法 根据城市用水区域面积估算用水量 104m3/km2 d(3)人均综合指标法城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。(4)年递增率法(指数曲线的外推模型)。0=。(1+(m3/J)式中。起始年份平均日用水量,m31d。一起始年份后第，年的平均日用水量,m3/d 一用水量年平均增长率,(一年数,a(5)线性回归法(元,线性画归模型)Qa=Qo+AQ.t（根 3 Id）式中AQ 日平均用水量的年匀增量,根据历史数据回归计算求得,才(6)生长曲线法Q=1+1一（m3 Id式中a、b待定参数厶一预测用水量的上限值。预测用水量,m3 Id12.4给水管网系统规划布置2.4.1给水管网布置原则与形式1.给水管网布置原则(1)按照城市总体规划,结合实际布置(2)主次明确(3)尽量缩短管线长度(4)协调好与其他管道关系I(5)保证供水安全可靠(6)尽量减少拆迁,少占农田(7)施工、运行和维护方便(8)远近期结合,留有发展余地2.给水管网布置基本形式(1)树状网:特点:管线长度短,构造 6 7简单,投资省 安全可靠性差 I二级泵站12 水力条件差,易产 9 生“死水区、末端水!流停滞影响水质适用:对供水安全可靠性要求不高的小城市和小 型工业企业。(2)环状网:特点:管线长度长,投资大安全可靠性好水力条件较好,不易 产生“死水区”,水锤 危害轻。二级泵站适用:对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和 大型工业企业。12.4.2输水管渠定线1.特点(1)距离长(2)障碍物多,地形、地质复杂(3)易损坏,维修困难4)一旦出现故障,易引起供水中断2.原则1)尽量缩短管线长度,减少拆迁,少占农田2)选择最佳的地形和地质条件,尽量沿现有道路定线,以利施 工和检修3)减少与铁路、公路和河流的交叉(4)避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地3.输水方式重力输水压输水混合输水:重力输水与压输水结合J单管输水:一条输水管+调节池双管输水:两条输水管,中间加设连接管I2.4.3给水管网定线（1）内容:包括干管和连接管（干管之间）,不包括从干管到用户 的分配管和进户管。(2)管网定线要点 以满足供水要求为前提,尽可能缩短管线长度;干管延伸方向与管网的主导流向一致,主要取决于 二级泵站到大用水户、水塔的水流方向 沿管网的主导流向布置一条或数条干管 干管应从两侧用水量大的街道下经过(双侧配水)，减少单侧配水的管线长度;干管之间的间距根据街区情况,宜控制在500800m斗右,连接管间距宜控制在801000m左右；干管一般沿城市规划道路定线,尽量避免在高级路面 或重要道路下通过;管线在街道下的平面和高程位置,应符合城镇或厂区 管道的综合设计要求。（3）分配管、进户管1）分配管:敷设在每街道或厂车间的路边,将干管中的水 送到用户和消火栓。直径由消防流量决定（防止火灾时 分配管中的水头损失过大）,最小管径为100mm,大城 帀一般 15 0mm 200mm I）进户管:一般设一条,重要建筑设两条,从不同方 向引入。2.5排水管网系统规划布置2.5.1排水管网布置原则与形式1.排水管网布置原则(1)按照城市总体规划,结合实际布置(2)先确定排水区域和排水体制,然后布置排水管 网,按从主干管到干管到支管的顺序进行布置;(3)充分利用地形,采用重力流排除污水和雨水,并 使管线最短和埋深最小;(4)协调好与其他管道关系(5)施工、运行和维护方便(6)远近期结合,留有发展余地2.排水管网布置形式排水管网一般布置成树状网,根据地形、竖向规 划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类 和污染程度等分为多种形式,以地形为主要考虑因素的 布置形式有以下几种:!(1)正交式:在地势向水体适当倾斜的地区,各排水流域的 干管可以最短距离沿与水 体垂直相交的方向布置。特点:干管长度短,管径小,较经济,污水排出也迅速。电于污水未经处理就直接排放,会使水体遭受严重污 染,影响环境。适用:雨水排水系统。截流式：沿河岸再敷设主干管,并将各干管的污水截流送至污水厂,是正交式水厂发展的结果。特点:减轻水体污染,保护环境。适用:分流制污水排水系统。1（3）平行式:在地势向河流方向有较大倾 斜的地区,可使干管与等高线及 河道基本上平行,主干管与等高 线及河道成一倾斜角敷设。特点:保证干管较好的水力条件,避免因干管坡度过 大以至于管内流速过大,使管道受到严重冲刷或跌水 井过多。适用:地形坡度大的地区。(4)分区式:在地势高低相差很大的地 区,当污水不能靠重力流至污 水厂时采用。分别在高地区和 低地区敷设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流 入污水厂,而低地区的污水用!水泵抽送至高地区干管或污水3-WT优点:能充分利用地形排水,节省电。适用:个别阶梯地形或起伏很大的地区。分散式:当城镇中央部分地势高,且向周围倾斜,四周又有多处排水出路时,各排水流域的干管常采用辐射状布置,各排水流域具有独立的排水系统。特点:I干管长度短,管径小,管道埋深浅,便于污水灌溉等 但污水厂和泵站（如需设置时）的数量将增多。适用：在地势平坦的大城市(6)环绕式:可沿四周布置主干 管,将各干管的污水截 流送往污水厂集中处 理,这样就由分散式发展成环绕式布置。特点:污水厂和泵站(如需设置时)的数量少。基建投资和运行管理费用小。2.5.2污水管网布置主要内容包括:确定排水区界,划分排水流域;选定污水厂和出水口的位置;进行污水管道系统的定线;确定需要抽升区域的泵站位置;确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。L确定排水区界、划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城 市规划的设计规模确定的。在排水区界内,一般根据地形划分为若干个排水流域。(1)在丘陵和地形起伏的地区:流域的分界线与地形的 分水线基本一致,由分水线所围成的地区即为个 排水流域。(2)在地形平坦无明显分水线的地区:可按面积的大小 划分,使各流域的管道系统合理分担排水面积,并 使干管在最大合理埋深的情况下,各流域的绝大部 分污水能自流排出。每个排水流域内,可布置若干条干管,根据流域地 势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2.选定污水厂和出水口位置现代化的城市,需将各排水流域的污水通过主干管输 送到污水厂,经处理后再排放,以保护受纳水体。在污水 管道系统的布置时,应遵循如下原则选定污水厂和出水口 的位置。(1)出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时,应位于取水构筑物下游,并保持100m以上的!距离。1(2)出水口不应设在回水区,以防止回水污染。(3)污水厂要位于河流下游,并与出水口尽量靠近,以;减少排放渠道的长度。(4)污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向,并与城 市、矿企业和农村居民点保持300 m以上的卫生防 护星巨离(5)污水厂应设在地质条件较好,不受雨洪水威胁的地 方,并有扩建的余地。3.污水管道定线在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向,称 为污水管道系统的定线。主要原则:采用重力流排除污水和雨水,尽可能在管线最!短和埋深较小的情况下,让最大区域的污水能J 自流排出。/响因素:城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出 水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。(1)主干管地形平坦或略有坡度,主干管一般平行于等高线 布置,在地势较低处,沿河岸边敷设,以便于收 集干管来水。地形较陡,主干管可与等高线垂直,这样布置主 干管坡度较大,但可设置数量不多的跌水井,使!干管的水力条件改善,避免受到严重冲刷。避开地质条件差的地区（2）干管尽量设在地势较低处,以便支管顺坡排水;地形平坦或略有坡度,干管与等高线垂直（减小埋 深）地形较陡,干管与等高线平行（减少跌水井数量）一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地 下管线较少、地势较低侧的人行道、绿化带或慢 车道下,并与街道平行。当街道宽度40m,可考虑 在街两侧设两条污水管,以减少连接支管的长度和 数量。(3)支管取决于地形和街坊建筑特征,并应便于用户接管排水。布置形式有:当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时,支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。!2）周边式（围坊式）!当街坊面积较 大且地势平坦时,宜在街坊四周的街 道下敷设支管。3）穿坊式当街坊或小区已按规划确定,其内部的污水管网已按建筑物需要 设计,组成一个系统时,可将该系 统穿过其它街坊,并与所穿街坊的 污水管网相连。4,泵站位置中途泵站:当管道的埋深超过最大允许埋深时,应设置泵站以提高下游管道的管位;（干管或主干管中途）（2）局部泵站:地形复杂的城市,往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污,水管道中;（局部低洼地区）（3）泵站（或终点泵站）:污水管道系统终点的埋 深一般都很大,而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深 较浅,或设在地面以上,这就需要将管道系统输送来的 污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）4,泵站位置中途泵站:当管道的埋深超过最大允许埋深时,应设置泵站以提高下游管道的管位;（干管或主干管中途）（2）局部泵站:地形复杂的城市,往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污,水管道中;（局部低洼地区）（3）泵站（或终点泵站）:污水管道系统终点的埋 深一般都很大,而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深 较浅,或设在地面以上,这就需要将管道系统输送来的 污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）泵站设置的具体位置,应综合考虑环境卫生、地 质、电源和施工条件等因素,并征得规划、环保、城 建部门的同意。5.确定污水管道在街道下的具体位置在城市街道下常有各种管线,如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热管、电电缆、电讯电缆等。此,街道下还可能有地铁、地下人行横道、业隧道等!地下设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础上,综合规划,统筹考虑,合理安排各种管线在空间的位 置,以利施工和维护管理。由于污水管道为重力流管道,其埋深大,连接支管 多,使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水 管道的施工和维修难度,还会对附近建筑物和构筑物的 基础造成危害,甚至污染生活饮用水。因此,污水管道与建筑物应有一定间距,与生活给 水管道交叉时,应敷设在生活给水管的下面。污水管道 与其它地下管线或构筑物的最小净距可参照附录101确 定。管线综合规划时,所有地下管线都应尽量设置在人行 道、非机动车道和绿化带下,只有在不得已时,考 虑将埋深大,维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。各种管线在平面上布置的次序一般是,从建筑规划 线向道路中心线方向依次为:电电缆电讯电 缆 煤气管道热管道 给水管道 雨水管道污水管道。若各种管线布置时发生冲突,处理的原則吗:未建让 已建的,临时让永久的,小管让大管,压管让无压 管,可弯管让不可弯管。在地下设施较多的地区或交通极为繁忙的街道下,应把污水管道与其它管线集中设置在隧道（管廊）中,但雨水管道应设在隧道外,并与隧道平行敷 设。12.5.3雨水管网布置1.充分利用地形,就近排入水体(1)基本原则:雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布 置,要以最短的距离靠重力流将雨水排 入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。(2)当地形坡度较大时,雨水干管布置在地形低处或溪 谷线上;!当地形平坦时,雨水干管布置在排水流域的中间,以便于支管接入,尽量扩大重力流排除雨水的范 围。2.尽量避免设置雨水泵站当地形平坦,且地面平均标高低于河流的洪水位标高 时,需将管道适当集中,在出水口前设雨水泵站,经抽升 后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小,以 节省泵站的工程造价和经常运行费用。3.根据城市规划布置雨水管道通常应根据建筑物的分布,道路布置及街坊或小区内 J部的地形,出水口的位置等布置雨水管道,使街坊或小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管 道。雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线 和构筑物在相交处相互协调,以满足其最小净距的要 求。排水管道与其它管线（构筑物）的最小净距见附 录101。市区内如有可利用的池塘、洼地等,可考 虑雨水的调蓄。在有连接条件的地方,可考虑两个管 渠系统之间的连接。雨水管道应平行道路敷设,宜布置在人行道或绿化!带下,不宜布置在快车道下,以免积水时影响交通 或维修管道时破坏路面。当道路大于40 m时,应考 虑在道路两侧分别设置雨水管道。!4.采用明渠或暗管的选择(1)暗管:在城市市区或厂区内,由于建筑密度高,交 通量大,一般采用暗管排除雨水。特点卫生条件好、不影响交通,造价高。(2)明渠:在城市郊区,建筑密度较低,交通量较小的地 方,一般考虑采用明渠。特点一造价低;但明渠容易淤积,孳生蚊蝇,影响 环境卫生,且明渠占地大,使道路的竖向规划 和横断面设计受限,桥涵费用也增加。在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区,可采用暗渠(盖板渠)排除雨水5,合理布置雨水口,保证路面雨水顺畅排除雨水口的布置应根据 地形和汇水面积确定,以 使雨水不致漫过路口。一般在道路交叉口的 汇水点、低洼地段均应设 置雨水口。止匕外,在道路 上每隔2550 m也应设置 L r 雨水口。止匕外,在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨 水,为此,在每条雨水干管的起端,通常利用道路边沟 排除雨水,从而减少暗管长度约100150 m,降低了整 个管渠工程的造价。6.雨水出水口的布置(1)分散出水口:当管道将雨水排入池塘或小河时,水位变化小,出水口构造简单,宜采用分散出水口。就近排放管线 短、管径小,造价低。(2)集中出水口式:当河流等水体的水位变化很大,管道的出水口离 常水位较远时,出水口的构造就复杂,因而造价较 高,此时宜采用集中出水口式布置形式。7.排洪沟的设置对于傍山建设的城市和厂矿企业,为了消除洪水 的影响,除在设计地区内部设置雨水管道外,尚应考 虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟,以拦 截从分水岭以内排泄下来的洪水,并将其引入附近水 体,以保证城市和厂矿企业的安全。8.调蓄水体的设置可调节洪峰流量。第3章给水排水管网水力学基础3.R给排水管网水流特征3.2管渠水头损失计算3製3 軌流管渠水力计算3.4管道的水力等效简化3.1给排水管网水流特征3.1.1流态特征层流:Re 20001.流态 J 过渡流:2000 Re 4000（给排水管网一般按紊流考虑）阻平方区（粗糙管区）力82（管径较大或管壁较粗糙）2.紊流,过渡区h oc J22（管径较小或管壁较光滑）水力光滑区 h cc V1-753.1.2恒定流与非恒定流水量变化一非恒定流（复杂）按恒定流计算3.1.3均匀流与非均匀流水流参数呼随时甌喧间变化一非均匀流3.1.4压流与重力流.压流&1、w与口、噬关（压能克服水流阻）2.重力流:靠水的位能克服3.1.5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/y+v2/2gZ+Y,忽略水部失喜流隼服流动igf消耗呼 机械能沿程水头损失 局部水头损失3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算管渠沿程水头损斜谢公式管满流,沿程水头损失蛔以用达西公式相h X-(m)D2g式中丸一沿程阻系数,2=兽C2_値水流流灌有关,一般采用经 验公式或半经验公式计算。常用:1 令韌夫公式适用日铸铁管相归钢管满管紊流,水温100C（给水管道计算）0.00214g=0.001824g L2m/sV 1.2m/shf=.31.867 1+-V丿v 1.2m/s2.海曾威廉公式适用:较光滑圆管满流紊流（给水管道）13.16g。q式中一流量,m3 1sCw 一海曾一威廉粗糙系数1 c 匚c 1.85210.671_ 1.852 4.87u3柯你勃洛克一怀蹄公式道用，各种紊流,是适应性和计算精度最髙的公式C=-17.711geJ4.87?CH-3.53Re)或 丁21g(e 2.51 -1-1=(3.7。ReV2)式中Re雷诺数,Re=今身二吆,其中是与水温有关的水动粘度系数,m2/s;e 管壁当量粗糙度,m,由实验确定。但此式需迭代计算,不便于应用,可以简化为直接计算的形式:C=-17.711g/e 4,462 e南洛夫斯基公式掰摩圃广,计算精度地_ 别擁的簪道水流械态仍保持铲I 理觀,1.0e却公式螃管暨鮑擎金0.5e 建豐豚廉公式则网瞰娜的爺鼠能别也当|-eW5Wm（ew舎羅列夫公式種露OWeW.5mm之闿给出m令人满 ISo尉唄金属网较餌或!轉娜讎糙的餐也是适用的 32m 3局部水头损失计算式中to局部水头损失,m；局部阻系数。给水排水管网串局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5%,常忽略局部水头损失的影响,不会造成大的计算误差。3.2.4水头损失公式的指数形式至利于管网理论分析,程序设。雎水头损失式的指数督式为:_式中k、n、m-指数公式参数;a比阻,即单位管长的摩阻系数，二F；Dm摩阻系数=旦。J J m2部水头损失公式的指数形式为:r nh m-S m q式中Sm一局部阻系数;3.沿程水头损失与局部水头损失之和hg-皿+hf _（s根+s/）q-gQ式中Sg一管道阻系数;sg=sm+sf3.3非满流管渠水力计算水力计算目的:确定、，之间的水力关系,D3.3.1非满流管渠水力计算公式1.非满流管渠水力计算公式A=A CD,h/D)=cos-1(1-2)-(1-2).4 D 2 DD DR=R CD,/z/D)=-D_VDD_D1谢才公式V=C4Ri 曼宁公式C=丄尺1/6 常用的均匀流基本公式有:_Q=G）Vn式中Q流量（m3/s）；g-过水断面面积（m2）V-流速（m/s）;R水力半径（m）;/水力坡度（即水面坡度,等于管底坡 度）。n管壁粗糙系数（见表）。排水管渠粗糙系数表管渠类别粗糙系数n管渠类别粗糙系数n石棉水泥管、钢管0.012浆砌砖渠道0.015柳0.012-0.014浆砌块石渠道0.017陶土管、铸铁0.013干砌块石渠道0.020-0.025混凝土管、钢 筋混凝土 管水泥砂浆抹面 渠道0.013-0.014土明渠 包括（带草皮）0.0250.030!-R A(D,h/D)I nMq=AR/31%nM-A(D,h/D)R 厶(D,h/D)I nM北满流萱渠水为公式V、q D、h/D、I五个变量,已知三个,求另两!个。1简化:水力计算表,按两个公式制成图表。简单,精_i度较差,且只适用皆种管材。借助满流水力计算公式并通过一定的比例变换 进行计算。假设一条满流管渠与待计算的非满 流管渠具有相同的D和I,满流时,E%=丄4联产联产4 4.nML-=力(/)K cos T(l-2 2)DA 1 _i Z4、2 h h h x/2 2万)石(一方f(%)2213.3.2非满流管渠水力计算方法1.常釆用水力计算图或表进行计算水力为算图适用玉混凝土及钢筋混凝土管道,其粗糙系数0.0瞥 每张图适用 指定的管径。图鳍纵座标表示坡度即是设管道的管底坡度,横座标表示 流量a图中的曲线分别表示流量、坡度、流速和充满度 间的关系。当选定管材直管径后,在流量久坡度、流速充满度切涮寸烟素瓶中要!巴知姆任意两个:就题曲图査矗另外两个。2蜡助于满流水力计算公式鑑就:一定的比例变换进綸计算!3.4管道的水力等效简化簡化贏等效的野网对象与原 来的实际对象具有相同的水力 特性。3.4 或并联管道的简化1.串联kq nkqIkq dm 1 d rNd=（，/Zi=lJ mli d2.并联依,二 kq；l=kq kql dm d1m d2m dNmN 3巴d=(4)根 i=l当并联管道直径相同时d =d 2=.=d n=d,n nd=(Nd,ln)m=(N)m 餡I3.4.2沿线均匀出流的简化干管配水情况假设沿线出流是均匀 的,则管道的任一断 面上的流量qiQx=%+-(/-%)丁一一1 QtQt4q 1 X 21q_j沿程水头损失7/I-X （/）dm+勿）（+l）d 根/1将Z移至两端点,分另为（1 後）外,的/管道内流量为沿程水头损失7/I-X（十一p/）-dx=kdm（分+/丿 一分（+l）d 根/!根据水力等效原则（%+囹）（%+为）+1-成+1/hf=K-/=K-/dm