给水排水系统总论、用水量、工作情况

null给水排水管道系统（给水管网）给水排水管道系统（给水管网）版权所有， 2007 (c) Guangzhou University. 63学时（33+30） 主讲：张立秋专业名称专业名称 􀁺公共卫生工程（public health engineering），(1940s) ――生活用水水质安全，水生疾病防治，保障健康水平； 􀁺上下水道（water supply and sewer engineering），(1950s) ――生活用水保障，污水收集和排放，保障环境清洁和积水排除； 􀁺给水排水工程（water and wastewater engineering），(1960s)――城市给水排水、工业给水排水、水质安全、经济利用； 􀁺给排水科学与工程（water and wastewater science and engineering），(2000s)――给水排水工程和理论、水资源可持续开发和利用、水环境保护。教学目的教学目的《给水排水管网系统》是给水排水工程专业的主干专业课之一。通过本课程的学习，使学生系统地掌握给水排水管网系统的设计计算理论和方法、工程设计的步骤与方法；了解管网系统的运行管理基本理论和基本知识，使学生初步具备给水排水管网系统的规划、设计能力和从事科研的能力。 校内学习：课程设计、毕业设计、期末考试、注册考试、研究生复试等； 工作内容：自来水管网管理部门，管网设计、施工等部门。给水排水管道系统功能关系给水排水管道系统功能关系水量保障 水质保障 水压保障－－输水能量 本课程主要内容本课程主要内容一、给水系统 二、设计用水量 三、给水系统的工作情况 四、管网与输水管 五、管段流量、管径和水头损失 六、管网水力计算 七、管网技术经济计算 八、分区给水系统 九、水管、管网附件、附属构筑物 十、管网技术管理 城镇给水排水系统图城镇给水排水系统图水的社会循环 水的社会循环 水的社会循环则是指在其自然循环当中，人类不断利用地下或地表径流满足生活与生产之需而造成的人为水循环。城市系统用水关系城市系统用水关系流域给水排水工程关系流域给水排水工程关系nullnull 1.1 给水系统分类 给水系统：保证用水对象获得所需水质、水压和水量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。 用水对象：生产设备、生活设施、消防设备 构筑物：取水头部、反应池、沉淀池、滤池、清水池、水泵房、水塔 设备：加压设备、控制设备、计量设备 管路系统：输水管、配水管网 第1章 给水系统null分类： ①水源： 地表水、地下水 ②动力： 自流、加压 ③用途： 生活、生产、消防 ④对象： 城镇、工业null取水：管井、取水头部、取水构筑物； 能够获得足够的水量； 净水：反应池、沉淀池、滤池； 保证水量、去除影响使用的杂质； 加压：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站； 保证水量、提供适当的压力； 输送：输水管、配水管网、明渠； 形成水流通道，维持合理的流速； 调节：清水池、水塔、高地水池、屋顶水箱； 调节取水、净水与用水之间的数量差异， 储备事故及消防用水。1.2 给水系统的组成和布置null水 源null 给水工程系统中统一、分区、分质或分压的选择，应根据当地地形、水源情况、城镇和工业企业的规划、水量、水质、水温和水压的要求及原有的给水工程设施等条件，从全局出发，通过技术经济比较后综合考虑确定。 统一给水 统一给水所有用水户用一个管网，一个水处理系统。造价低，运行费高。null用户对水质要求不同，经不同深度处理，可节省净水处理费用，但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高。 分质给水分区给水（并联）分区给水（并联） 不同用户对水压要求不同，或供水区域较大，或地形狭长，泵站数目增多，但输水管及管网供水安全性好，节省电费。 并联分区给水管网系统 a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔； 分区给水（串联）图1-9 串联分区给水管网系统 a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔；3-加压泵站 分区给水（串联）null 城镇总体规划 人口规模：流量 规划面积：统一、分区；单水源、多水源 航运：取水构筑物 功能分区：分质、分压 道路：管网 发展期限：水源数量、设备规格、管道尺寸 大用户位置：管网1.3 影响给水系统布置的因素null水源 类型：地表水、地下水 位置：输水管 高程：重力流、压力流 水量：单水源、多水源 水质：净水工艺 水位：取水构筑物null地形 分区、泵站 水厂位置 输水管、管网 产业结构 分质、分区null分类： 水质：软化水（锅炉）、纯水、超纯水 流程：复用、循环、直流 工业企业生产用水系统（复用、循环或直流）的选择，应从全局出发考虑水资源的节约利用和水体的保护，并应采用复用或循环系统。 1.4 工业给水系统null水量平衡：冷却用水量和损耗水量、循环回用水量补充水量以及排水量保持平衡。 水量平衡的目的是达到合理用水。采取的途径是改革生产工艺，减少耗水量，或提高重复利用率，增大回用水量，以相应减少排水量。 水量平衡图：标明总循环水量、各车间冷却用水量、损耗水量、循环回水量和补充水量等，做到每个车间的给水与排水量平衡，整个循环系统的给水、回水和补充水量平衡。null 例题：某工业区水量平衡，其中自来水供住宅80 m3/d; 公共建筑60 m3/d; 服务设施160 m3/d; 中水供冲厕及绿化，用水量213 m3/d; 原水收集率75%，中水站内自耗水量10％，求自来水补水量为多少？ null 设计年限：所设计的系统能够在符合设计要求的条件下正常使用的年限。 给水工程的设计应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主。近期设计年限宜采用5～10年，远期规划年限宜采用10～20年。 第2章 设计用水量null 给水系统的设计用水量一般是指设计年限内最高日用水量 ，包括： 　　1、综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）； 　　2、工业企业生产用水和工作人员生活用水； 　　3、消防用水； 　　4、浇洒道路和绿地用水； 　　5、未预见用水量及管网漏失水量。null 设计用水量的大小决定着整个给水系统中取水、净水、调节构筑物的大小、加压设备的规模以及管网系统的规格。 设计用水量偏大：工程规模过大，工程投产后在较长时间内不能发挥作用，造成资金浪费； 设计用水量偏小：不能满足生活和生产的用水要求，出现年年需要扩建的被动局面。 null用水量定额（标准）：设计年限内可能达到的最高用水水平，是确定设计用水量的主要依据。 ①生活用水量 生活用水量是指居住区、工业企业以及公共建筑内用于饮用、洗涤、烹饪和清洁卫生等用途的水量。2.1 用水量定额null 生活用水量定额：城镇居民是指每人每日平均生活用水量，工业企业是指每一职工每班的生活和淋浴用水量。 生活用水量定额受生活习惯、气候、水资源、经济因素、居住条件等因素影响。 工业企业职工生活用水量采用每人每天25～35升，淋浴用水采用每人每班40～60升。 公共建筑内的生活用水量，应按现行的《建筑给水排水设计》执行。null居民生活用水定额（L/cap·d） 综合生活用水定额（L/cap·d） null 居民生活用水：城市居民日常生活用水。 　　综合生活用水：城市居民日常生活用水和公共建筑用水。但不包括浇洒道路、绿地和其它市政用水。 　　特大城市：市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市； 大城市：市区和近郊区非农业人口50万及以上，不满100万的城市； 中、小城市：市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。　　null 一区：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆； 二区：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区； 三区：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。 null②生产用水量 生产用水是指在工业企业内用于冷却、制造、空调、加工、净化和洗涤等用途的水量。 工业企业生产用水量标准以万元产值用水量表示，因水资源情况、产品类型、生产工艺、管理方式和管理水平而异。 我国工业万元产值用水量平均为103立方米，是发达国家的10至20倍；水的重复利用率平均仅为40％左右，发达国家平均已达到75％至85％。null③消防用水量 消防用水是指在发生火灾的情况下用于灭火所需的水量。 特点：历时短、流量大。 城市、居住区、工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定。 城市室外消防用水量包括工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量。null④浇洒道路和绿化用水量 浇洒道路用水采用每平米每次1～1.5升，一般每日2～3次；绿化用水采用每平米每天1.5～2升；⑤未预见水量 未预见水量采用10～15%，管网漏损采用10%（国外7%），两项合并按15～25%计算。null生活用水随季节与生活习惯的变化而变化。生产用水随气温与生产形势的变化而变化。具有随机性和周期性两个特征。 最高日用水量：在设计规定的年限内，用水最多的一天所用的水量。 平均日用水量：一年内总的用水量除以天数。 日变化系数：最高日用水量与平均日用水量的比值。 时变化系数：最高日最高时用水量与该日平均时用水量的比值。 2.2 用水量变化null 城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际用水资料情况下，最高日综合用水的时变化系数宜采用1.3～1.6，日变化系数宜采用1.1～1.5，个别小城镇可适当加大。 工业企业内工作人员的生活用水的时变化系数为2.5～3.0。 null最大时平均时null2.3 用水量计算Qd——最高日设计用水量 Q1——居住区综合生活用水量 Q2——工业企业生活用水量 Q3——生产用水量 Q4——浇洒道路和绿化用水量null Q1：由最高日生活用水定额、规划人口数、自来水普及率计算确定； Q2：由职工人数、用水定额、淋浴人数、淋浴用水量计算确定； Q3：由万元产值用水量、工业总产值、用水重复率计算确定； Q4：由规划道路面积、浇洒道路用水量、道路浇洒次数、规划绿地面积、绿化用水量计算确定。null最大小时用水量： 最高日用水量一般不包括消防用水量，消防用水量用于确定清水池的容积和输配水管网的校核。null3.1 给水系统的流量关系α——考虑水厂本身用水量的系数，一般 采用1.05～1.10；地下水源采用1。 T——一级泵站每天工作时间1、取水构筑物、一级泵站：第3章 给水系统的工作情况null2、二级泵站： 无水塔（高地水池）：满足最高日最高时用水要求； 有水塔（高地水池）：满足最高日用水要求。 一级泵站与二级泵站的流量差额由清水池调节；二级泵站与用户的流量差额由水塔（高地水池）调节。 null3、输配水管网的设计流量 （1）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； null●泵站管理，可根据管网的压力来切换水泵 Q二泵=Qh2）管网有流量调节设施 ● 每小时供水量可以不等于用水量，但24h总供水量等于总用水量； ● 二级泵站的工作是按照设计供水曲线进行，设计供水曲线 是根据用水量变化曲线拟定的，拟定时注意：null供水曲线尽量接近于用水曲线，且分级数不宜超过三级；有利于选泵及水泵的合理搭配，适当留有发展余地。 Q二泵=QⅡmax(2）设计流量的确定 给水排水系统的流量关系给水排水系统的流量关系给水排水系统流量关系如图所示 给水排水系统流量关系示意图 1-取水系统；2-给水处理系统；3-清水池；4-给水管网系统；5-水塔 6-用户；7-排水管道系统；8-调节池；9-均和池；10-污水处理系统null 清水池容积：W1——调节容积，可按最高日用水量的 10～20%估算； W2——消防贮水量，按扑灭火灾平均时 间为2小时计算； W3——水厂自用水，一般采用最高日用 水量的5～10%； W4——安全贮备水量，避免清水池被抽空，威胁供水安全。3.2 水塔和清水池的容积计算null0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24二泵站供水曲线null水塔（高地水池）容积：W1——调节容积，可按最高日用水量的 3～6%估算； W2——消防贮水量，一般按十分钟消防 用水量计算。 当二级泵站与一级泵站的供水量接近时，清水池的调节容积会缩小，但水塔（高地水池）的调节容积将会增大。null0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24二泵站供水曲线用水曲线nullnull【例题】管网设水塔，试问下列说法哪些是正确的？ （A）√管网设计水量大于二泵站设计水量； （B） 管网设计水量小于二泵站设计水量； （C） 管网设计水量等于二泵站设计水量； （D）√管网设计水量等于最高日最高时水量。null3.3 给水系统的水压关系 城市管网的最小服务水头：1层楼 10m，2层楼12m，2层以上每层增加4m。 市政给水管网的供水压力，以满足数量上占主导地位的低层和多层建筑需要为准，高层建筑所需水压通常采用局部加压的方式予以满足。市政管网水压过高既造成能量浪费、增加漏损、不便使用，还需采用高压管道，增大工程投资。null水泵扬程的确定： 一泵站的静扬程等于水处理构筑物的最高水位与吸水井的最低水位之差；二泵站在无水塔管网的静扬程等于最不利供水点（控制点）的服务水头标高与清水池最低水位之差；有水塔管网的静扬程等于水塔最高水位与清水池最低水位之差。(1)一泵站扬程null(2)二泵站扬程无水塔时ZCnullZC—管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高差，m; HC—控制点所需要的最小服务水头，m; hs—水泵吸水管、压水管和泵房内的水头损失,m; hc ,hn —输水管和管网水头损失,m。null有水塔 网前水塔时水塔高度：null二泵站扬程：Zt—水塔处地面和清水池最低水位的高差，m; H0—水塔水柜的有效水深，m; 其余符号同前null 对置水塔 最高日最高时，二泵站扬程同无水塔；水塔高度与网前水塔计算方法相同null（3）水塔高度的确定nullnull1. 求城市给水设计流量，城市人口30万，定额是200L/人.d，工业用水是生活用水量40％，道路冲洗和绿化是是生活和工业用水10％，水厂自用水5%，日变化系数1.25，时变化系数1.3，求城市设计水量。 解答： Q1=30*200/1000=6万m3/d Q2=40%*Q1=2.4 Q3=0.84 Q4=(Q1+Q2+Q3)*5%=0.462 教材P14，未预见及漏水量15-25% 城市给水设计流量=最高日用水量 Qd=(Q1+Q2+Q3+Q4)*1.15~1.25=11.2~12.1万M3/d 2、水塔地面标高20，塔底高15.5m，控制点5000m远，该点地面标高12m,已知i=0.15%，求根据最小服务水头该点最多为多少层？ 解答： 1、该点供水压力：（20-12）+15.5+5000*0.0015=16m 2、教材P19服务水头一层10m,二层12m，三层16m 可供给3层