给水排水管道系统 教学课件 作者 张奎 张志刚 - 副本第1章

给水排水管道系统主编:张　奎20329-01a第1章　给水排水管道系统概论第2章　给水排水管道系统规划与布置第3章　给水排水管道系统水力计算基础第4章　给水管道用水量第5章　给水系统的运行工况第6章　给水管网的设计计算20329-01a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20329-01a第1章1.1　给水排水系统的组成1.1.1　给水排水系统的功能与组成1.1.2　给水排水系统工作原理1.2　给水排水管道系统的功能与特点1.3　给水管网系统1.3.1　给水管网系统的组成1.3.2　给水管网系统的类型1.4　排水管道系统1.4.1　排水管道系统的组成1.4.2　排水管道系统的体制20329-01a1.1　给水排水系统的组成1.1.1　给水排水系统的功能与组成1.1.2　给水排水系统工作原理20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成(1)水量保障　向人们指定的用水地点及时可靠地提供满足用户需求的用水量，并将用户排出的废水(包括生活污水和生产废水)和雨水及时可靠地收集并运输到指定的地点。(2)水质保障　向指定用水地点和用户供给符合质量要求的水，使用后的水按有关废水排放排入受纳水体。20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成(3)水压保障　为用户的用水提供符合标准的用水压力，使用户在任何时间都能取得充足的水量；同时，使排水系统具有足够的高程和压力，使之能够顺利排入受纳水体。(1)取水系统　用以从选定的水源取水，它包括水资源(地水资源、地下水资源和复用水资源等)、取水设施、提升设备和输水管渠等。(2)给水处理系统　将取水系统输送来的水进行处理，以期符合用户对水质的要求，包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质处理设备和构筑物。20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成(3)给水管网系统　是将经处理后符合水质标准的水输送给用户，包括输水管渠、配水管网、水压调节设施(泵站、减压阀)及水量调节设施(清水池、水塔等)等，又称为输水与配水系统，简称输配水系统。(4)排水管道系统　包括污水、废水和雨水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站及附属构筑物(如检查井、跌水井、水封井、倒虹管、事故排放口、雨水口等)等。(5)废水处理系统　包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质净化设备和构筑物。20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成(6)废水排放系统　包括废水受纳体(如自然水体、土壤等)和最终处置设施，如排放口、稀释扩散设施、隔离设施等。(7)重复利用系统　包括城市污水、工业废水和建筑小区的废水回用设施(如中水系统)等。20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成图1-1　给水排水系统的组成和功能示意图20329-01a1.1.1　给水排水系统的功能与组成图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20329-01a1.1.2　给水排水系统工作原理1.给水排水系统的流量关系2.给水排水系统的水质关系3.给水排水系统的水压关系20329-01a1.给水排水系统的流量关系图1-3　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20329-01a2.给水排水系统的水质关系作为城镇给水水源，其水质必须符合国家生活饮用水水源水质标准，并加强监测、管理与保护，工业用水和其他用水必须达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求；水经使用后受到不同程度的污染，必须经过处理并达到一定的水质标准后才能排放，其水质要求应按照国家废水排放水质标准及废水排放受纳水体的承受能力确定。20329-01a3.给水排水系统的水压关系(1)全重力供水　当水源地势较高时，如取用山溪水、泉水或高位水库水等，水流通过重力自流输水到水厂进行处理，然后又靠重力输水管和管网送至用户使用。(2)一级加压供水　一级加压供水在以下几种情况下可以采用：一是当水厂地势较高时，从水源取水到水厂采用一级提升，经处理后的清水依靠水厂的地势高程，直接靠重力输水给用户；二是水源地势较高时，原水先靠重力输水至水厂，经处理后的清水再加压输送给用户使用；三是当原水水质较好时，如无需处理，则从取水时直接加压输送给用户使用；四是当给水处理全过程采用封闭式设施时，从取水处加压后，采用承压方式进行处理，直接输送给用户使用。20329-01a3.给水排水系统的水压关系(3)二级加压供水　这是目前采用最多的供水方式，原水经过第一级加压，提升到水厂进行处理，处理好的清水储存于清水池中，清水经过第二级加压进入输水管和管网，供用户使用。(4)多级加压供水　有两种情形，一是长距离输水时需要多级加压提升，如水源离水处理厂较远时，原水须经多级提升输送到水厂，或水处理厂离用水区域较远时，清水需要多级提升输送到用水区的供水管网；二是大型给水系统的用水区域很大，或用水区域呈窄长型，采用一级加压供水不经济或前端管网水压偏高，应采用多级加压供水。20329-01a1.2　给水排水管道系统的功能与特点1)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。2)水量调节：即采用储水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题。3)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。20329-01a1.3　给水管网系统1.3.1　给水管网系统的组成1.3.2　给水管网系统的类型20329-01a1.3.1　给水管网系统的组成(1)输水管(渠)　是指在较长距离内输送水量的管道或渠道,输水管(渠)一般不沿线向两侧供水。(2)配水管网　是指分布在整个供水区域内的配水管道网络。20329-01a1.3.1　给水管网系统的组成(3)泵站　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，当水不能靠重力流动时，必须使用水泵对水流增加压力，以使水流有足够的能量克服管道内壁的摩擦阻力，在输配水系统中还要求水被输送到用户连接地点后有符合用水压力要求的水压，以克服用水地点的高差及用户的管道系统与设备的水流阻力。(4)水量调节设施　有清水池，又称清水库和高位水池(或水塔)等形式。20329-01a1.3.1　给水管网系统的组成(5)减压设施　用减压阀和节流孔板等降低和稳定输配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，或避免用水的不舒适感。20329-01a1.3.1　给水管网系统的组成图1-4　给水系统示意图a)地表水源给水系统示意图　　　　　b)地下水源给水系统示意图20329-01a1.3.2　给水管网系统的类型(1)统一给水管网系统　整个给水区域(如城镇)的生活、生产、消防等多项用水，均以同一水压和水质，用统一的管网系统供给各个用户。(2)分系统给水管网系统　因给水区域内各用户对水质、水压的要求差别较大，或地形高差较大，或功能分区比较明显，且用水量较大时，可根据需要采用几个相互独立工作的给水管网系统分别供水。(3)不同输水方式的给水管网系统　根据水源和供水区域地势的实际情况，可采用不同的输水方式向用户供水。20329-01a(1)统一给水管网系统　1)单水源给水管网系统。2)多水源给水管网系统。20329-01a(1)统一给水管网系统　图1-5　单水源给水管网系统示意图1—取水设施　2—给水处理厂3—加压泵站　4—给水管网20329-01a1)单水源给水管网系统。即只有一个水源地，处理过的清水经过泵站加压后进入输水管和管网，所有用户的用水来源于一个水厂清水池(清水库)，较小的给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，多为单水源给水管网系统，系统简单，管理方便。20329-01a2)多水源给水管网系统。图1-6　多水源给水管网系统示意图1—地表水水源　2—地下水水源3—水塔　4—给水管网20329-01a(2)分系统给水管网系统　1)分区给水管网系统。2)分压给水管网系统。3)分质给水管网系统。20329-01a1)分区给水管网系统。图1-7　分区给水管网系统20329-01a2)分压给水管网系统。图1-8　并联分区给水管网系统a—高区　b—低渠　1—净水厂2—水塔20329-01a2)分压给水管网系统。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20329-01a2)分压给水管网系统。图1-10　分压给水管网系统1—净水厂　2—二级泵站　3—低压输水管4—高压输水管　5—低压管网　6—高压管网　7—水塔20329-01a3)分质给水管网系统。图1-11　分质给水管网系统20329-01a(3)不同输水方式的给水管网系统　1)重力输水管网系统。2)水泵加压输水管网系统。20329-01a1)重力输水管网系统。图1-12　重力输水管网系统20329-01a2)水泵加压输水管网系统。图1-13　重力和水泵加压相结合的输水方式1、3—泵站　2、4—高位水池20329-01a1.4　排水管道系统1.4.1　排水管道系统的组成1.4.2　排水管道系统的体制20329-01a1.4.1　排水管道系统的组成(1)废水收集设施及室内排水管道　收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系统的起点设备。(2)排水管道　指分布于排水区域内的排水管道(渠)，其功能是将收集到的污水、废水和雨水等输送到处理地点或排放口，以便集中处理或排放。20329-01a1.4.1　排水管道系统的组成(3)排水管道系统上的构筑物　排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管理。(4)排水调节池　指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施。(5)提升泵站及压力管道　排水一般按重力流输送，因此管道需按一定坡度敷设，但往往由于受到地形等条件的限制而需要把低处的水向高处提升，这时就需要设置泵站。20329-01a1.4.1　排水管道系统的组成(6)废水输水管(渠)　指长距离输送废水的压力管道或渠道。(7)出水口及事故排出口　排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。20329-01a1.4.1　排水管道系统的组成图1-14　排水管道系统示意图1—排水管道　2—水量调节池　3—提升泵站　4—输水管道(渠)　5—污水处理厂20329-01a(1)废水收集设施及室内排水管道　废水收集设施及室内排水管道　收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系统的起点设备。生活污水从室内排水管道系统(经水封管、支管、竖管和出户管)等流入室外居住小区管道系统。在每一出户管与室外居住小区管道相接的连接点设检查井，供检查和清通管道之用。20329-01a(2)排水管道　1)居住小区管道系统。2)街道排水管道系统。20329-01a1)居住小区管道系统。敷设在居住小区内，连接各建筑物出户管和雨水口的管道系统。它分小区支管和小区干管。小区支管是指布置在居住组团内与接户管连接的排水管道，一般布置在组团内道路下。小区干管是指居住小区内，接纳居住组团内小区支管流来的废水或雨水的排水管道，一般布置在小区道路或市政道路下。20329-01a2)街道排水管道系统。图1-15　生活污水收集系统1—房屋卫生设备　2—水封　3—支管　4—竖管　5—出户管　6—庭院污水管道　7—连接支管　8—窨井20329-01a2)街道排水管道系统。图1-16　街道路面雨水排水口a)边沟雨水口　b)侧石雨水口1—雨水进口　2—连接管　3—侧石4—道路　5—人行道20329-01a(3)排水管道系统上的构筑物　排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管理。20329-01a(4)排水调节池　指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施。用于调节排水管道流量或处理水量的差值。通过水量调节池可以降低其下游高峰排水量，从而减少输水管渠或污水处理设施的设计规模，降低造价。20329-01a(5)提升泵站及压力管道　图1-17　排水提升泵站1—进水管　2—格栅　3—水泵　4—电动机　5—起重设备20329-01a(6)废水输水管(渠)　指长距离输送废水的压力管道或渠道。为了保护环境，污水处理设施往往建在离城市较远的地区，排放口也选在远离城市的水体下游，都需要长距离输送。20329-01a(7)出水口及事故排出口　排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。为了保证排放口部的稳定，或者使废水能够比较均匀地与接纳水体混合，需要合理设置排放口。事故排出口是指在排水系统发生故障时，把废水临时排放到天然水体或其他地点的设施，通常设置在某些易于发生故障的构筑物面前(如在总泵站的前面)。20329-01a1.4.2　排水管道系统的体制1.合流制排水系统2.分流制排水系统20329-01a1.合流制排水系统(1)直排式合流制排水系统　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(图1-18)，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。(2)截流式合流制排水系统　这是为了改善老城市直排式合流制排水系统严重污染水体的缺点而采用的一种排水体制(图1-19)。(3)完全合流制排水系统　是将生活污水、工业废水和雨水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理(图1-20)。20329-01a(1)直排式合流制排水系统　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，城市人口不多，生活污水和工业废水量不大，直接排入水体，环境卫生和水体污染问题还不是很明显。但是，随着现代化城镇和工业企业的建设和发展，人们生活水平的不断提高，污水量不断增加，水质日趋复杂，造成的水体污染越来越严重。因此，这种直排式合流制排水系统目前不宜采用。20329-01a(2)截流式合流制排水系统　图1-18　直排式合流制排水系统20329-01a(2)截流式合流制排水系统　图1-19　截流式合流制排水系统20329-01a(3)完全合流制排水系统　是将生活污水、工业废水和雨水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理。显然，这种体制的卫生条件较好，对保护城市水环境非常有利，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。因此，目前国内采用者不多。20329-01a2.分流制排水系统(1)完全分流制排水系统　在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统(图1-21)。(2)不完全分流制排水系统　这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统(图1-22)。20329-01a(1)完全分流制排水系统　图1-20　完全合流制排水系统20329-01a(1)完全分流制排水系统　图1-21　完全分流制排水系统20329-01a(2)不完全分流制排水系统　图1-22　不完全分流制排水系统20329-01a(2)不完全分流制排水系统　图1-23　半分流制排水系统