给水排水第一章给水排水管网系统概论讲解.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,*,*,Water Supply and Drainage Pipe System,给水排水管网系统,苏炜,中山大学工学院,13560125408,suwei,教材：,给水排水管网系统,（第二版）中国建筑工业出版社,给水排水管网系统,课程开设目的,通过本门课程的学习，建立起,水源,、,供水,和,输水,、用水单位的系统概念，具备建立和,分析,供水系统的能力，并能具体进行供水和输水系统设施的技术分析、工程规划以及工程,设计,和计算。,教学要求,学会用工程数学软件解决实际问题,工程数学软件包括,excel,matlab,mathcad,maple,以及各种编程语言,课程学习要求及考核方式,学习方法：,课堂讲授,+,课后练习,课堂讲授,突出重点，掌握基础理论和方法；,课后练习,(1),作业练习；,(2),大作业,成绩评定：,期末成绩平时成绩（作业,+,出席到课率）,(30%)+,期终考试成绩,(70%),作业要求,电子版作业,按时提交,严禁抄袭,人类文明进步和城市化聚集居住的产物,现代化,城市最重要的基础设施之一,城市,社会文明、经济发展和现代化建设的,重要,标志,8,9,10,中国水资源分布,治水,中国大禹治水,2280BC,历代帝王好坏评价：是否重视水利,水文学史,13,广州市区暴雨积水点,北京市区暴雨积水点,本课程主要内容,（,1,）给水排水管网系统概论,（,2,）给水排水管网工程规划,（,3,）给水排水管网水力学基础,（,4,）给水排水管网模型,（,5,）给水管网水力分析,（,6,）给水管网工程设计,（,7,）给水管网优化设计,（,8,）给水管网运行调度与水质控制,（,9,）污水管网设计计算,（,10,）雨水管网设计与计算,（,11,）给水排水管道材料和附件,（,12,）给水排水管网管理与维护,参考资料,严熙世，刘遂庆,.,给水排水管网系统,.,北京：中国建筑工业出版社；,严熙世，赵洪宾,.,给水管网理论与计算,.,北京：中国建筑工业出版社；,王继明，刘桂森，王中孚,.,给水排水管道工程,.,北京：清华大学出版社。,第一章 给水排水管网系统概论,1.1,给水排水系统的功能与组成,给水排水系统,是为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称。,20,城市给水排水管网系统,2,1.1,给水排水系统的功能与组成,向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压,1,承担用户排出的废水的收集、输送、处理和排放,给水排水系统功能：,1.1,给水排水系统的功能与组成,给水,系统,给排水系统,排水,系统,1.1,给水排水系统的功能与组成,给水系统,为了满足城市和工业企业的各种用水需求，城市供水系统需要具备充足的水资源、取水设施、水质处理设施和输水及配水管道网络系统，这些系统共同组成了给水系统。,1.1,给水排水系统的功能与组成,排水系统,各种用途的水在被用户使用后，水质受到了不同程度的污染，成为废水。这类废水携带有不同来源的污染物质，会对人体健康、生活环境和自然生态环境带来严重危害，需要及时地收集和处理，然后才能排放到自然水体或者重复利用，为此而建设的废水收集、输送、处理和排放工程设施，称为排水工程系统。,1.1,给水排水系统的工作原理,水源取,水系统,给水处,理系统,给水管,网系统,排水管,网系统,废水处,理系统,排放和重复,利用系统,给排水系统的功能划分,1.1,给水排水系统的功能与组成,给排水系统功能关系示意图,水源取水系统,给水管网系统,排水管网系统,废水处理系统,给水处理系统,1.1,给水排水系统的功能与组成,给排水系统的功能,城市用水量和用水量变化,综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。,工业企业生产用水和工作人员生活用水。,消防用水。,浇洒道路和绿地用水。,未预计水量及管网漏失水量。,用水量定额,用水量定额是指设计年限内达到的用水水平。,居民生活用水,城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。这些因素随城市规模的大小而变化。,居民生活用水定额和综合用水定额可参照,室外给水设计规范,的规定，见附录表,1,。,问题简化,非定常。定常,用水量变化,生活用水量变化,工业生产用水量变化,几个概念,最高日用水量,Q,d,：,在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量。一般用以确定给水系统中各类设施的规模。,日变化系数,K,d,：,在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值。其值约为,1.11.5,。,最大时用水量,Q,h,：,最高日内，用水最多的一小时的用水量。,平均时用水量,Q,p,：,最高日内，每小时的平均用水量，,Q,d,/24,。,时变化系数,K,h,：,最高一小时用水量与平均时用水量的比值。该值在,1.31.6,之间。大中城市的用水比较均匀，,K,h,值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。,用水量变化曲线,图中每小时用水量按最高日用水量的百分数计，图形面积等于,Q,i,%=100%,，,Q,i,%,是以最高日用水量百分数计的每小时用水量。,4.17%,：平均时用水量百分数,=,（,Q,d,/24,）,/Q,d,100,%,=1/24,100,%,=4.17%,1.44,：,K,h,=Q,h,/Q,p,=6%/4.17%=1.44,1.2,给水排水系统的工作原理,1.2.1,给排水系统的流量关系,原水从给水水源进入系统后形成流量，然后顺序通过取水系统、给水处理系统、给水管网系统、用户、排水管网系统、排水处理系统，最后排放或复用，但各系统中的流量在,同一时间内并不相等,。,1.2,给水,排水系统的工作原理,1.2.1,给排水系统的流量,关系,水塔,取水系统,给水处理系统,给水管网系统,清水池,用户,均和池,排水处理系统,排放或者复用系统,排水管网系统,调节池,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,Q,5,Q,6,Q,8,Q,7,q,1,q,2,q,3,q,4,q,5,q,6,被网友“喷”无聊的小学应用题,水池里有两个水管，一个进水，一个出水，两个一起开，多久注满池子？,更多应用背景,企业资金池：资金流入，资金流出也是同时进行的。计算每年的资产负债。,在进行外科手术的病人：一边流血，一边输血,1.2,给水排水系统的工作原理,Add Your Text,水质,标准,原水水质标准,给水水质标准,排放水质标准,1.2.2,给排水系统的水质关系,1.2,给水排水系统的工作原理,Add Your Text,水质,变化,给水处理,用户用水,废水处理,1.2.2,给排水系统的水质变化,1.2,给水排水系统的工作原理,给水系统,中水的输,送方式,1.2.3,给排水系统的水压关系,多级加压给水,全重力给水,一级加压给水,二级加压给水,1.2,给水排水系统的工作原理,1.2.2,排水系统的输水方式,排水系统往往利用地形重力输水，只有当管道埋深太大时，采用排水泵站进行提升。处理厂所处地势较低时常采用重力流进入处理设施，但更多的情况下排水要经泵提升进处理设施，处理完后再次提升排放或复用。,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.1,给排水管道系统的功能与特点,给排水管道系统是给排水工程设施的重要组成部分，是由不同材料的管道和附属设施构成的输水网络。根据其功能可以分为给水管道系统和排水管道系统。,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.1,给排水管道系统的功能与特点,给排水管道系统均应具有以下功能：,水量输送：实现一定水量的位置迁移，满足用水与排水的地点要求；,水量调节：采用储水措施解决供水、用水与排水的水量不平衡问题；,水压调节：采用加压和减压调节措施调节的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.1,给排水管道系统的功能与特点,给排水管道系统的特点：,分散性、连通性、传输性、扩展性。,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,给排水管网系统的功能与组成,给水管网系统,输水管渠,配水管网,水压调,节设施,水量调,节设施,给水管网系统的构成,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,给水管网系统,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,水源,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,取水设施,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,一级泵站,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,水厂,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,输水管道,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,渡槽输水,53,输水管渠,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,从水厂将清水输送至供水区域,1,从供水管网向某大用户供水的专线管道,2,区域给水系统中连接各区域管网的管道,3,输水管道的应用：,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,配水管网,配水管网主要由主干管、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。,减压设施,用减压阀和节流孔板降低和稳定输配水系统局部的水压,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,水压调节设施,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,给水泵站,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,减压阀门,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,节流孔板,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,水量调节设施,有清水池、水塔和高位水池等形式。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，提高供水的安全可靠性。,1.3,给排水管网系统的功能与组成,水塔（水箱）,62,调节构筑物,1.3,给排水管网系统的功能与组成,高地水池,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给水管网系统的构成,1.3,给排水管网系统的功能与组成,排水管网系统,收集输,送管渠,排水,调节池,提升,泵站,附属,构筑物,排水管网系统的构成,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,排水管道系统的构成,废水收集设施,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,排水管道系统的构成,街道排水管网,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,排水管道系统的构成,工厂排水管网系统,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,提升泵站,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,提升泵站,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,提升泵站,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,废水排放口,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.3.2,给排水管道系统的构成,排水管网系统构成：,排水系统组成,1.3,给排水管网系统的功能与组成,1.4,给排水管网系统的类型与体制,1.4.1,给水管道系统的类型,按水源数目分类：（,1,）单水源给水管网系统,（,2,）多水源给水管网系统,按系统构成方式：（,1,）统一给水管网系统,（,2,）分区给水管网系统,按输水方式分类：（,1,）重力输水管网系统,（,2,）压力输水管网系统,1.4,给排水管网系统的类型与体制,1.4.2,排水管道系统的体制,合流制排水系统：又称直排式合流制排水系统，将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道系统内排放的排水系统。（多出现在旧城）,分流制排水系统：将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道系统内排放的排水系统。,1.4.2,、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）。,它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：,（）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。,（）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，,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,（）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：,生活污水,工业废水,污水厂,排入水体或再利用,（）完全分流制,既有污水管道系统，又有雨水管渠系统,雨水,排入水体,雨水排水系统,污水排水系统,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。,（）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,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。,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。,（,3,）半分流制：,既有污水排水系统，又有雨水排水系统。,初降雨水,污水厂,排入水体或再利用,后续雨水,排入水体,雨水排水系统,雨水跳跃井,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。,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,合流制仅有一条管渠系统，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；,完全合流制排水系统卫生条件较好，但工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便，特别是在我国经济实力还不雄厚的城镇和地区，更是无法采用；,（,1,）从城市规划方面看：,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，减小了对环境的危害，但仍有部分混合污水通过溢流井直接排入水体。,分流制排水系统的管线多，但卫生条件好，有利于环境保护，虽然初降雨水对水体有污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城镇卫生的要求，所以在国内外得到推荐应用，而且也是城镇排水系统体制发展的方向；,不完全分流制排水系统，初期投资少，有利于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；半分流制卫生情况比较好，但管渠数量多，建造费用高，一般仅在地面污染较严重的区域（如某些工厂区等）采用。,（,3,）从投资方面看：,分流制比合流制高。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，管道总投资较分流制低,20%,40%,，但合流制的泵站和污水厂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,70%,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,不完全分流制,，先建污水管道而后建雨水管道系统，以节省初期投资，有利于城镇发展，且工期短，见效快，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。,分流制管道系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，污水厂的运行管理也易于控制。,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。,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。,94,城市道路地下管线,95,城市地下管线共同沟,1.4,给排水管网系统的类型与体制,1.4.2,排水管道系统的体制,排水管网系统按处理对象又可分为：,（,1,）污水管网：排除城市污水或工业废水,（,2,）雨水管网：排除雨水,分流制排水系统按排除雨水方式的不同可分为完全分流制和不完全分流制。,作业题,1.,结合给排水系统功能关系图，用文字说明给排水系的功能。,2.,观察学校内,100,米长的道路，用相机拍摄可见的给水排水设施。,3.,在学术期刊网上搜索阅读,浅谈广州市雨污分流改造,，试回答广州市的排水系统的体制是什么样的？它们各有哪些优缺点？如何选择排水系统的体制？,The End,