给水排水管道工程概论.pptx
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1、1.1给水排水系统的组成地球水资源状况地球水资源状况中国水资源分布一、给水排水系统的功能与组成城镇给水排水系统示意图给水排水系统给水排水管网系统城镇给水排水系统示意图 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:按水源种类:分为地表水(江河、湖泊
2、、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:按服务范围:可分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等系统;按供水方式: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: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1.1图1.1 城市给水排水系统(一)给水系统1、生活用水主要包括居民生活用水、公共设施用水和工业企业生活用
3、水居民生活用水居民家庭生活中饮用、烹饪、洗浴、冲洗等保障居民身体健康、家庭清洁卫生和生活舒适。综合生活用水包括居民日常生活用水和公共设施用水2部分。公共设施用水机关、学校、医院、宾馆、车站、公共浴场等公共建筑用水,用水量大,地点集中,成为“大用户”工业企业生活用水工业企业内的饮用、烹饪、洗浴、冲洗用水,等生活用水,根据工业企业的生产工艺、生产条件、工作人员数量、工作时间安排等因素而变化。2、工业生产用水生产工艺和产品质量用水,对水量、水质、水压的要求差异很大3、市政和消防用水城镇或工业企业区域内的道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防的用水。(二)、排水系统:1、生活污水指居民和工业企业中的生
4、活污水,受污染程度比较严重。2、工业废水在生产工业过程中受到严重污染,含有很高浓度的污染物质,甚至含有大量有毒有害物质。3、降水排水雨水和冰雪溶化水,防止地面积水和洪涝灾害。降水应尽可能被收集和利用,达到保护环境、保护水资源、保障人们生活和生产活动安全的目的。(三)、给水排水系统主要功能1)水量保障用户需求的用水量;用户排出废水量;降雨量。2)水质保障饮用水水质标准;废水排放水质标准。3)水压保障输水能量用户用水压力保证充足流量;用水设施安全;排水通畅和稳定。给水排水系统功能关系示意图(四)、给水排水系统的组成1、取水系统水资源(地表、地下、复用水资源)、取水设施、提升设备、输水灌渠2、给水处
5、理系统生活用水包括反应、絮凝、沉淀、过滤、消毒工业用水包括冷却、软化、淡化、除盐3、给水管网系统输配水系统包括输水灌渠、配水管网、水压调节设施、水量调节设施4、排水管道系统包括污、废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵站、附属构筑物5、废水处理系统物理方法格栅、沉淀、过滤化学处理中和、氧化生物处理方法活性污泥处理、生物滤池、氧化沟、稳定塘6、废水排放系统废水受纳体(自然水体、土壤)、最终处理设施7、重复利用设施二、给水排水系统工作原理1、给水排水系统的流量关系、给水排水系统的流量关系各子系统的流量在同一时间内并不一定相等,且随时变化。给水排水系统流量关系如图1-3所示 图1-3 给水排水系统流
6、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2.给水排水系统的水质关系给水排水系统的水质关系给水排水系统的水质主要以各组成部分的水质标准和变化过程来体现。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生活饮用水必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要求,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废水排放,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3、给水排水系统的水压关系1)、)、重力给水:重力给水:水流通过重力自流输水到水厂处理,然
7、后又通过重力输水管和管网送至用户使用,最经济的给水方式。当原水位能有富余时可以通过阀门调节供水压力。2)、一级加压给水:一级加压给水:从水源取水到水厂采用一级提升,处理后直接重力输水给用户。(当水厂地势较高、水源地势较高、原水水质较好)3)、)、二级加压给水:二级加压给水:这是目前采用最多的供水方式取水时经过第一级加压,水厂清水贮存于清水池中,经过第二级加压进入输水管和管网。4)、)、多级加压给水:多级加压给水:长距离输水时需要多级加压提升;大型给水系统的用水区域很大,应采用多级供水加压。5)、)、排水系统:排水系统:一般利用地形或管道坡度重力输水,当管渠埋深太大时,局部地势低的地方采用排水泵
8、站进行提升,有些有可能需要进行多次。1.2给水排水管道系统的组成一、给排水管道系统的特点一、给排水管道系统的特点1)水量保障)水量保障:即实现一定水量的位置迁移,满足即实现一定水量的位置迁移,满足用水和排水的地点要求;用水和排水的地点要求;用户需求的用水量;用户排出废水量;降雨量。2)水质保障:)水质保障:饮用水水质标准;废水排放水质标准。3)水压保障)水压保障输水能量用户用水压力保证充足流量;用水设施安全;排水通畅和稳定。即采用加压和减压措施调节水的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。压力,满足水输送、使用和排放的能量要求。水量输送:即实现一定水量的位置迁移,
9、满水量输送:即实现一定水量的位置迁移,满足用水和排水的地点要求;足用水和排水的地点要求;水量调节:水量调节:即采用贮水措施解决供水、用水即采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题。与排水的水量不平均问题。水压调节:水压调节:即采用加压和减压措施调节水的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。压力,满足水输送、使用和排放的能量要求。给水排水管道系统具有一般网络系统的特点,即分散性(覆盖整个用水区域)、连通性(各部分之间的水量、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。同时给水排水管道系统又具
10、有与一般网络系统不同的特点,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。二、给水管道系统的组成输水管(渠);配水管网;水压调节设施(泵站、减压阀);水量调节设施(清水池、水塔、高位水池)。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-水处理构筑物;4-清水池;5-二级泵站;6-输水管;7-管网;8-水塔 三、排水管道系统收集设施;排水管网;水量调池;节提升泵站;废水输水管(渠);排放口。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-窨井街道路面雨水排水口1
11、-雨水进口;2-连接管;3-侧石;4-道路;5-人行道排水提升泵站污水排放口(岸边排放)深水排放1.3给水排水管道系统的形式定义:输送和配给供水、收集和输送废水的管道网络(waterandwastewaterpipenetworks)。是给水排水工程系统的重要组成部分,管网系统的建设投资占给水排水程建设总工投资的6070左右。给水管网(上水管道)(watersupplypipenetworks,waterdistributionsystem):输送和配给供水的管道网络。排水管网(污水沟道、下水道)(sewernetworks,sewersystems):收集和输送污水的管道网络。雨水管网(雨水
12、沟道)(stormsewernetworks,stormsewersystem):收集和输送雨水的管道网络。一、给水管网的类型(1)统一给水管网系统:同一管网按相同的同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。压力供应生活、生产、消防各类用水。系统系统简单,投资较少,管理方便。简单,投资较少,管理方便。适用在工业用水量占总水量比例小,地形平适用在工业用水量占总水量比例小,地形平坦的地区。坦的地区。按水源数目不同可为单水源给水系统和多按水源数目不同可为单水源给水系统和多水源给水系统。水源给水系统。1)单水源给水管网系统2)多水源给水管网系统1水厂;2水塔;3管网1地下水集水池;2泵站;3水
13、塔;4管网(2)按系统构成方式分类1)统一给水管网系统:系统中只有一个管网,统一供应生产、生活和消防等各类用水。2)分系统给水系统:降低平均压力,避免局部水压过高的现象,减少爆管的机率和泵站能量的浪费。)分区给水管网系统;)分压给水系统;)分质给水系统;)分区给水管网系统:将给水管网系统划分为多个区域,各区域管网具有将给水管网系统划分为多个区域,各区域管网具有独立的供水泵站,供水具有不同的水压。分区给水独立的供水泵站,供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力,避免局部水压过管网系统可以降低平均供水压力,避免局部水压过高的现象,减少爆管的几率和泵站能量的浪费。高的现象,减少爆管的
14、几率和泵站能量的浪费。管网分区的方法有两种:管网分区的方法有两种:城镇地形较平坦,功能分区较明显或自然分隔而分城镇地形较平坦,功能分区较明显或自然分隔而分区,如图区,如图1-71-7所示所示: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,有并联分区给水管网系统与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-高区;b-低渠;1-净水厂;2-水塔;图1-9串联分区给水管网系统a-高区;b-低区;1-净水厂;2-水塔;3-加压泵站1,6-水塔2,3-加压泵;4,5-管网1,6-水塔2,3-加压泵;4,5-管网7-连接阀)分压给水系统因用户对水压
15、要求不同而分成两个或两个以上系统,分别供给各类用户。符合用户水质要求的水,由同一泵站内的不同扬程的水泵分别通过高压、低压输水管和管网送往不同用户。采用此种系统,可减少高压管道和设备用量,节省供水能量费用。但需要增加低压管道和设备,管理较为复杂。适用在地形高差较大或对水压要求较大的地区。)分质给水系统:因用户对水质的要求不同而分成两个因用户对水质的要求不同而分成两个 或两个或两个以上系统,分别供给各类用户。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可以从同一水源取水,在同一水厂中经过不同的的 工艺和
16、流程处理后,由彼此独立的水泵、工艺和流程处理后,由彼此独立的水泵、输水管和管输水管和管 网,将不同水质的水供给各类用网,将不同水质的水供给各类用户户图图图图1.6 1.6 1.6 1.6 分质给水系统分质给水系统分质给水系统分质给水系统 采采采采用用用用此此此此种种种种系系系系统统统统,可可可可使使使使城城城城市市市市水水水水厂厂厂厂规规规规模模模模缩缩缩缩小小小小,特特特特别别别别是是是是可可可可以以以以节节节节约约约约大大大大量量量量药药药药剂剂剂剂费费费费用用用用和和和和动动动动力力力力费费费费用用用用,但但但但管管管管道道道道和和和和设设设设备备备备增增增增多多多多,管理较复杂。管理较
17、复杂。管理较复杂。管理较复杂。适用在工业用水量占总水量比例大,水质要求不适用在工业用水量占总水量比例大,水质要求不适用在工业用水量占总水量比例大,水质要求不适用在工业用水量占总水量比例大,水质要求不高的地区。高的地区。高的地区。高的地区。(3)不同输水方式的管网系统1)重力输水管网系统:水源处地势较高,清水源处地势较高,清水池中的水依靠重力水池中的水依靠重力 进入管网系统,无动力进入管网系统,无动力消耗,较经济。消耗,较经济。2)水泵加压输水管网系统:依靠泵站加压输依靠泵站加压输水水二、排水管道系统的体制定义:不同排除方式所形成的排水系统,称为排水体制。合流制;分流制。1、合流制排水系统将生活
18、污水、工业废水和雨水混合在同一管道(渠)系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。又称直流式合流制排水系统。新建工程中禁用。1合流支管;2合流干管;3-河流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经处理直接排入水体,我国许多老城市的旧城区大
19、多采用的是这种排水体制。这种排水体制。这种排水体制。这种排水体制。特点特点特点特点:对水体污染严重,系统简单。这种直排式合流制系统目:对水体污染严重,系统简单。这种直排式合流制系统目:对水体污染严重,系统简单。这种直排式合流制系统目: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。前不宜采用。前不宜采用。前不宜采用。这种系统是在沿河的岸边铺设一条截流干管,同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,并在下游设置污水时在截流干管上设置溢流井,并在下游设置污水处理厂。处理厂。晴天和初降雨晴天和初降雨晴天和初降雨晴天和初降雨时污水时污水时污水时污水污水处理厂污水
20、处理厂污水处理厂污水处理厂排入水体或再排入水体或再排入水体或再排入水体或再利用利用利用利用2)截流式合流制排水系统1合流干管;2溢流井;3截流干管;4-污水处理厂;5-排水口;6溢流干管;7河流 是将污水和雨水合流于一条管渠,全部送往污水处是将污水和雨水合流于一条管渠,全部送往污水处是将污水和雨水合流于一条管渠,全部送往污水处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。理厂进行处理。理厂进行处理。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。采用者不多。采用者不多。采用者不多。3)完全合流制排水系统2、
21、分流制排水系统定义:将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道(渠)系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。根据雨水的排除方式不同,分流制又分为下列根据雨水的排除方式不同,分流制又分为下列两种情况:两种情况:完全分流制和不完全分流制两种。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。雨水的排水方式。雨水的排水方式。雨水的排水方式。排除生活污水、工业废水的系统称为排除生活污水、工业废水的系
22、统称为排除生活污水、工业废水的系统称为排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统污水排水系统 排除雨水的系统称为排除雨水的系统称为排除雨水的系统称为排除雨水的系统称为雨水排水系统雨水排水系统。生活污水生活污水生活污水生活污水工业废水工业废水工业废水工业废水污水厂污水厂污水厂污水厂排入水体或再排入水体或再排入水体或再排入水体或再利用利用利用利用)完全分流制)完全分流制 既有污水管道系统,又有雨水管渠系统既有污水管道系统,又有雨水管渠系统既有污水管道系统,又有雨水管渠系统既有污水管道系统,又有雨水管渠系统 雨水雨水雨水雨水排入水体排入水体排入水体排入水体雨水排水系统雨水排水系统雨水排水系统雨水排
23、水系统污水排水系统污水排水系统污水排水系统污水排水系统特点:比较符合环境保特点:比较符合环境保特点:比较符合环境保特点:比较符合环境保护的要求,但对城市护的要求,但对城市护的要求,但对城市护的要求,但对城市管渠的一次性投资较管渠的一次性投资较管渠的一次性投资较管渠的一次性投资较大。大。大。大。适用于新建城市。适用于新建城市。适用于新建城市。适用于新建城市。完全分流制1污水干管;2污水主干管;3污水厂;4-排水口;5雨水干管;6河流污水排水系统污水排水系统污水排水系统污水排水系统)不完全分流制)不完全分流制 这种体制只有污水排水系这种体制只有污水排水系这种体制只有污水排水系这种体制只有污水排水系
24、统,没有完整的雨水排水系统。统,没有完整的雨水排水系统。统,没有完整的雨水排水系统。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各种污水通过污水排水系统送各种污水通过污水排水系统送各种污水通过污水排水系统送至污水厂,经过处理后排至污水厂,经过处理后排至污水厂,经过处理后排至污水厂,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如城镇的地势适宜,不易积水时,或初建城镇和小区可采如城镇的地势适宜,不易积水时,或初建城镇和小区可采如城镇的地势适宜,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,待城镇进一步发展用不完全分流制,先解决污水的排放问题,待
25、城镇进一步发展用不完全分流制,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。这样可后,再建雨水排水系统,完成完全分流制的排水系统。这样可后,再建雨水排水系统,完成完全分流制的排水系统。这样可后,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。以节省初期投资,有利于城镇的逐步发展。以节省初期投资,有利于城镇的逐步发展。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,然后进入较入水体;雨水沿道路边沟,地面明渠和小河,然后进入较入水体;雨
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