给水排水管网系统资料1--3章

3）尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用；
4）协调与其它管道、电缆和道路等工程的关系；
5）保证供水安全可靠性；
6）减少拆迁，少占农田；
7）施工、运行和维护方便；
8）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。
（2）给水管网布置基本形式－树状网和环状网
树状网：优点：管道长度小，节约投资；
缺点：供水可靠性、水质安全性较差。
（3）水压调节：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。
给水管网系统的构成
给水管网系统示意图
1-清水池；2-供水泵站；
3-输水管；4-配水管网；
5-水塔(高位水池)；
6-加压泵站；7-减压设施
（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）一般不沿线向外供水。
给水管网系统：承担供水的输送、分配、压力调节（加压、减压）和水量调节任务，保障用户用水；
排水管网系统：承担污废水收集、输送、高程或压力调节和水量调节任务，防止环境污染和防治洪涝灾害。
给水管网系统和排水管网系统均应具有以下功能：
（1）水量输送：实现水量的位置迁移，满足用水与排水的地点要求；
（2）水量调节：采用贮水措施解决供水、用水与排水的水量不平均问题；
分区方法：串联分区，设多级泵站加压；
并联分区，不同压力要求的区域由不同泵站（或水泵）供水。
（3）按按输水方式分类
1）重力输水管网系统：水源处地势较高，水依靠自身重力进入管网并供用户使用。重力输水管网系统无动力消耗，运行经济。
2）压力输水管网系统：水由泵站加压经输水管进入管网供用户使用，需要消耗动力。
进排气阀和泄水阀：输水管的最小坡度应大于1:5D，D为管径，以mm计。输水管线坡度小于1:1000时，应每隔0.5~1km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每公里设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。
埋设深度：管线埋深应按当地条件决定，在严寒地区敷设的管线应注意防止冰冻。
输水方式：（1）泵站加压输水：水源低于给水区（如取用江河水），需要采用泵站加压输水，有时需在输水途中再设置加压泵站；
（2）重力管渠输水：水源位置高于给水区，例如取用蓄水库水时，有可能采用重力管渠输水。
连接管：为避免输水管渠局部损坏时，输水量降低过多，应在平行的2条或3条输水管渠之间设置连接管，并装置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。
2）最高日用水量：用水量最多的一年内，用水量最多的一天的总用水量。作为取水工程和水处理工程规划和设计的依据；
3）最高日平均时用水量：最高日用水量除以24小时；
4）最高日最高时用水量：用水量最高日的24小时中，用水量最大的一小时用水量。作为给水管网工程规划与设计的依据。
（2）用水量变化系数
1）用水量日变化系数，记作Kd：
应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修；
减少与铁路、公路和河流的交叉；
避免穿越滑坡、岩层、沼泽、地下水位高和河水淹没与冲刷地区；
降低造价和便于管理。
安全保障：为保证安全，可以用一条输水管渠而在用水区附近建造水池进行流量调节，或者采用两条及以上的输水管渠。供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条。
重力输水管网系统
1-清水池
2-输水管
3-配水管网
第2章给水排水管网工程规划
给水排水工程规划任务
1）确定给水排水系统的服务范围与建设规模；
2）确定水资源综合利用与保护措施；
3）确定系统组成与体系结构；
4）确定给水排水主要构筑物的位置；
5）确定给水排水处理的工艺流程与水质保证措施；
6）给水排水管网规划和干管布置与定线；
（3）水压保障。为用户提供标准的用水压力，排水系统具有足够的高程和压力，顺利排入受纳水体。必要时用水泵提升高程，或者通过跌水消能设施降低高程，以保证系统的通畅和稳定。
用水量表达和用水量变化系数
（1）用水量的表达（用水量是随时间变化的，设计用水量按一定时间内的平均值计算如下）
1）平均日用水量：规划年限内，用水量最多的年总用水量除以用水天数。作为水资源规划和确定城市设计污水量的依据；
7）确定废水的处置方案及其环境影响评价；
8）给水排水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析；
规划期限：近期5~10年，远期10~20年。
给水管网布置原则与形式
（1）给水管网布置原则
1）城市总体规划，当地实际情况，多方案技术经济比较；
2）主次明确，先布置输水管渠与主干管布置，后布置一般管线与设施；
多水源给水管网系统示意图
1－水厂
2－水塔
3－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，各区域管网具有独立的供水泵站和供水压力。分区给水管网可以降低平均供水压力，减少爆管和节约泵站能耗。
给水排水系统的水质关系
三个水质标准：
（1）原水水质标准：必须符合国家生活饮用水水源水质标准；
（2）给水水质标准：必须达到国家生活饮用水水质卫生规范要求，工业用水和其它用水必须达到有关行业水质标准或用户特定的水质要求；
（3）排水水质标准：废水经过处理后要达到的水质要求，应按照国家废水排放水质标准要求及废水排放受纳水体的承受能力确定。
（3）排水调节池：具有一定容积的污水、废水或雨水贮存设施。降低高峰排水流量，降低工程造价。
（4）提升泵站：通过水泵提升排水的高程或使排水加压输送。
（5）废水输水管（渠）：长距离输送废水的压力管道或渠道。
（6）废水排放口：排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。
给水管网系统类型
（1）按水源的数目分类
（2）一级加压给水：采用一级加压给水。
水厂地势较高时，从水源取水到水厂采用一级提升，处理后的清水依靠重力输水给用户；
水源地势较高时，依靠重力输水至水厂，处理后的清水加压输送给用户；
采用封闭式供水设施，从取水处加压后，采用承压方式进行处理，直接输送给用户。
（3）二级加压给水：在水源取水时经过第一级加压，提升到水厂进行处理，清水经过第二级加压进入输水管和管网，供用户使用。这是目前采用最多的给水方式。
环状网：优点：供水安全可靠性高；
缺点：造价明显地比树状网高。
输水管渠定线
定义：从水源到水厂或水厂到相距较远给水管网的管道或渠道叫做输水管渠。
特点：距离长，河流、高地、交通路线等交叉较多；缺乏现场数据资料；造价昂贵。
定线基本原则：与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，按最短的距离输水；
减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证供水安全；
1）单水源给水管网系统：只有一个清水池（清水库），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。较小企事业单位或小城镇给水管网多为单水源给水管网系统。
单水源给水管网系统示意图
1－地下水集水池2－泵站
3－水塔4－管网
2）多水源给水管网系统：有多个水厂的清水池（清水库）作为水源的给水管网系统，用户用水可以来源于不同的水厂。大中城市甚给水管网系统一般是多水源给水管网系统。具有较高的供水安全性。
Qd――最高日用水量，m3/d；
Qy――全年用水量，m3/a
2）时变化系数，记作Kh，根据最高日用水量和时变化系数，可计算最高时用水量：
3）用水量变化曲线
以时间t为横坐标和与该时间对应的用水量q(t)为纵坐标数据绘制的曲线。
给水排水系统的流量关系
Q1-取水流量；
Q2-最大日供水量，Q1＝Q2＋q1或Q1＝αQ2，q1-水厂自用水量；
第1章给水排水管网系统概论
给水排水系统子系统划分
（1）原水取水系统：包括水源地（如江河等地表水资源，地下水资源，复用水资源）、取水设施、提升设备和输水管渠等。
（2）给水处理系统：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。工业用水一般有冷却、软化、淡化、除盐等工艺和设施。
（3）给水管网系统：包括输水管渠、配水管网、水压调节设施ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
Q3-泵站供水量，q2-给水管网漏水量，q3-管网调节流量；
Q4-最大日最大时用水量，Q3＋q3＝Q4＋q2；
Q5-用户排水量，Q5＝Q2－q4，q4-未进入排水系统的水量；
Q6-进入废水均和池流量，Q6＝Q5＋q5－q6，q5-渗入流量；
Q7-污水厂入流量，Q7＝Q6/24，q6-调节水量；
Q8-系统排放流量，Q8＝Q7－q7，q7-排水处理系统自耗水。
（4）多级加压给水：长距离输水时需要多级加压提升，如水源离水厂很远时，原水需经多级提升输送到水厂，或水厂离用水区域很远时，清水需要多级提升输送到用水区的管网；大型给水系统的用水区域很大，或用水区域为窄长型，应采用多级供水加压。
给水排水管网系统的功能
给水排水管网系统：给水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。分为给水管网系统和排水管网系统。
（4）排水管网系统：包括收集与输送管渠、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、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。常用物理处理工艺有格栅、沉淀、曝气、过滤等，常用化学处理工艺有中和、氧化等，常用生物处理工艺有活性污泥处理、生物滤池、氧化沟等。
4）跌水井的主要功能是管道高程变化的连接和较大水流落差的消能，防止管道被强力冲刷而损坏，
污水管网布置
（1）污水管道规划设计：在城市总平面图上进行管道平面布置，也称污水管网定线。
1）排水管网一般依靠重力排水，管道连接方式是保证管网中水流畅通和运行安全的重要因素。
2）排水管网中的管道交汇、直线管道中的管径变化、方向改变以及管道高程变化，均需要设置合理的连接方式。主要采用连接井方式（检查井和跌水井等），亦称为窨井。
3）检查井的主要功能是在管道交汇、直线管道中的管径变化、方向的改变处设置，保证衔接通畅，方便清通和维护。
（6）排放和重复利用系统：包括废水受纳体和最终处置设施，如排放口、稀释扩散设施、隔离设施和废水回用设施等。
给水排水系统三项主要功能
（1）水量保障。及时可靠地提供满足用户需求的用水量，及时可靠地收集废水（包括生活污水和生产废水）和雨水并输送到指点地点。
（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及按有关水质标准将废水排入受纳水体。【国家饮用水水质标准、废水排放标准】
排水管网系统规划布置
（1）排水管网布置原则
1）按照城市总体规划，进行多方案技术经济比较；
2）确定排水区域和排水体制，布置排水管网，从干管到支管顺序进行布置；
3）利用地形，采用重力流排水，使管线最短、埋深最小；
4）协调与其它管道、电缆和道路等的关系，企业内部管网合理衔接；
5）施工、运行和维护方便；
6）远近期规划相结合，考虑发展，分期实施。
（5）减压设施：用减压阀和节流孔板等降低局部水压，避免水压过高。
排水管网系统示意图
1-集水管网；2-水量调节池；
3-提升泵站；4-输水管（渠）。
（1）废水收集设施：排水系统起始点。用户室外窨井和排水支。
（2）排水管网：分布于排水区域内的排水管道（渠道）网络，将收集的污水、废水和雨水等输送到处理地点或排放口。
三个水质变化过程：
（1）给水处理：即将原水水质净化，使之达到给水水质要求的处理过程；
（2）用户用水：用户用水改变水质，成为污水或废水，水质受到不同程度污染；
（3）废水处理：对污水或废水进行处理，达到排放水质标准。
给水排水系统的水压关系
水在输送中的压力方式：
（1）全重力给水：水通过重力自流到水厂，又通过重力输水管和管网至用户，这是一种最经济的给水方式。
（2）排水管网布置形式
排水管网一般布置成树状网；
根据地形不同，可采用两种基本布置形式：
平行式正交式
平行式：干管与等高线平行，主干管与等高线垂直，适应于大坡度地形，可减小埋深，减少跌水井，改善水力条件。
正交式：干管与等高线垂直，主干管与等高线平行，适应于地形平坦略有倾斜的地形。
（3）排水管网的连接方式
（2）配水管网：是指分布在供水区域内的配水管道网络。其功能是将来自于较集中点（如输水管渠的末端或贮水设施等）的水量分配输送到整个供水区域，使用户能从近处接管用水。
（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（图1.9）。
（4）水量调节设施：有清水池（清水库）、水塔和高位水池等，也称调节构筑物。