给水工程概述

第1章给水工程概述水是人类及其它一切生物赖以生存的重要物质之一。

水是一种宝贵的资源，它在人们的日常及国民经济建设中具有极其重要的作用。

给水工程的目的和任务，就是以既经济合理又安全可靠的手段，供给人们生活、生产以及消防用水，同时应满足其对水量、水质和水压的要求。

第1节用水对象及用水要求城市用水大致可分为生活用水、公共建筑生活用水、工业企业职工生活用水等。

1生活用水生活用水包括居民生活用水、公共建筑生活用水、工业企业职工生活用水。

1．1生活用水定额生活用水定额，在居民区是指每个居民每天的生活用水量，按L /(人.d)计；在工业企业是指每个职工每班生活用水量和淋浴用水量，按L /(班.d)计。

居民的生活用水定额与室内给排水卫生设备完善程度、居民生活习惯以及地区气候条件等诸多因素有关。

我国《室外给水设计规范》（GB50013-2006）中规定了城市居民的生活用水定额。

工业企业职工生活用水定额，根据冷车间或热车间而定。

一般冷车间采用25L/(班.人)，热车间采用35L/(班.人)。

工业企业建筑淋浴用水定额40-60L/(班.人)。

1．2生活饮用水水质标准人们对生活饮用水的水质要求是：无色、无嗅、无味、不混浊、无细菌、无病原体，化学物质的含量不影响使用，有毒物质的浓度在不影响人体健康的范围内。

1．3生活用水水压要求城市给水管网应具有一定的水压，即最小服务水头。

其值的大小是根据供水区内建筑物层数确定的：一层为10m，二层为12m，从三层起每增加一层其水头增加4m。

2生产用水2．1生产用水量标准工业企业生产用水量标准应根据具体的生产产品及生产工艺过程的要求确定。

可参照《工业用水量定额》执行。

2．2工业企业生产用水水质及水压水质要求与生产工艺过程和产品的种类有密切关系。

各类工业生产用水水质差异较大。

水压要求视生产工艺要求而定。

3浇洒和冲洗用水对城镇道路进行保养、清洗、降温和消尘等所需的水称浇洒道路用水，对市政绿地等所需的水称绿化用水，以上用水统称为市政用水。

汽车冲洗用水量定额，应根据道路路面等级和沾污程度，按下列定额确定：轿车250-400L /(辆.d)；公共汽车、载重汽车400-600L /(辆.d)。

4消防用水消防用水即扑灭火灾所需的水。

城镇、居民区室外消防用水量，应按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定。

我国城镇消防系统一般采用低压消防给水系统，消防管网的水压不得小于10m。

第2节用水量计算在城市给水工程设计中，首先应确定城市用水量。

用水量是一项重要指标，它直接影响给水系统的规模和投资。

用水量的计算除依据用水量标准外，还要了解城市用水量的变化规律，以便准确地确定各种情况下的用水量。

1用水量的变化城市用水留逐日逐时都在变化，这种变化受诸多因素的影响。

如生活用水量随着生活习惯、季节等变化；生产用水量则受生产工艺、生产计划等影响而变化。

1．1用水量变化系数K1．1．1日变化系数d一年中最大一日的用水量，称为最高日用水量。

一年的总用水量除以全年供水天数所得的数值，称为平均日用水量。

最高日用水量与平均日用水量的比值，称为日变化系数d K ，其值约为1.1-2.0。

1．1．2时日变化系数h K最高日最高时用水量与该日平均时用水量的比值，称为日变化系数h K ，其值约为1.3-2.5。

1．2用水量变化曲线在设计给水系统时，为了合理确定调节构筑物的容量，需了解最高日24小时的用水量逐时变化情况。

将最高日内各小时用水量按时间顺序，并用比例线段绘制的曲线，称为城市用水量变化曲线。

在设计二级泵站、确定清水池容积时常需绘制用水量变化曲线，使设计的给水系统能合理地满足城市在各时刻用水量要求。

2用水量计算2．1城市最高日用水量2．1．1居住区最高日用水量1Q 为：1000111q N Q ⋅= (m 3/d) 2．1．2公共建筑生活用水量2Q 为：∑⋅=1000222q N Q (m 3/d) 2．1．3工业企业职工生活用水量及淋浴用水量3Q 为：∑∑''+=1000100033333q N n q nN Q (m 3/d) 2．1．4工业企业生产用水量4Q 为：已建成且正在生产的工业企业等于同时使用的各企业或车间生产用水量之和；规划区企业用水量可采用“万元产值耗水量法”、“用水量增长率法”或“生产与生活用水量比例计算法”等方法估算。

2．1．5浇洒用水量5Q 为：10001000555555q s q s n Q ⋅'+= (m 3/d) 2．1．6未预见水量（包括管网漏水量）6Q 为：%)20~%10()(543216⨯++++=Q Q Q Q Q Q (m 3/d)则，城市最高日用水量Q 为：654321(Q Q Q Q Q Q Q +++++==)()2.1~1.1(54321Q Q Q Q Q ++++⨯ (m 3/d)2．2城市最高日平均用水量c Q 为：24Q Q c = (m 3/d) 取水构筑物及水厂水处理构筑物的设计水量P Q 为：c P Q Q )10.1~05.1(= (m 3/d)2．3城市最高日最高时用水量max Q 为：c h Q K Q ⋅=m a x (m 3/d)设计城市给水管网时，按最高时用水量计算，以(m 3/s)为单位，即 3600m a x m a x Q q = (m 3/s) 由于各种用水的最高时用水量并不一定同时发生，因此上述方法存在缺陷。

在设计给水工程时，还需编制时用水量计算表和用水量时变化曲线，从中求出合并后最高时用水量，作为设计依据。

第3节 给水系统的组成和布置形式1城市给水系统组成城市给水系统可分为三大部分：1．1取水工程包括取水构筑物和取水泵房，其任务是取得足够水量和优质的原水。

1．2净水工程包括各种水处理构筑物，其任务是对原水进行处理，满足用户对水质的要求。

1．3输配水工程包括输水管道、配水管网、加压泵站以及水塔、水池等调节构筑物，其任务是向用户供给足够的水量，并满足用户对水压的要求。

图1-1、图1-2分别为以地下水和地面水为水源的给水系统。

2给水系统的布置形式城市给水系统的布置，应根据城市总体规划布局、水源特点、当地自然条件及用户对水质的不同要求等因素确定。

常见的城市给水系统布置形式有以下几种。

2．1统一给水系统生活、工业、消防和市政用水均按生活饮用水水质标准，用统一的给水管网供给用户的给水系统。

调度管理灵活，动力消耗较少，管网压力均匀，供水安全较好。

2．2分区给水系统根据城市和工业区特点将给水系统分成几个系统，每个系统都可以独立运行，又能保持系统间的相互联系，以便保证供水的安全性和调度的灵活性。

根据不同情况布置给水系统，可节约动力费用和管网投资，但设施分散、管理不方便。

2．3分质给水系统原水经过不同的净化过程，通过不同管道系统将不同质量的水供给用户。

水处理构筑物容积较少，投资省，且可节约药剂费用和劳力费用，但管线长、管理麻烦。

2．4分压给水系统因用户对水压要求不同而采用扬程不同的水泵分别提供不同压力的水至高压管网和低压管网。

减少高压管道和设备用量，减少动力费用，但管线长、设备多、管理麻烦。

以上四种给水系统均可以采用单水源供水，也可以采用多水源供水，应根据具体情况而定。

除上述给水系统外，当几个城市相距较近时，为保证各个城市供水水质安全，而在其共有水源上游统一取水供给各个城市使用，这种给水系统称为区域给水系统。

在工业企业生产过程中，为节约用水减少污染，还可以采用重复使用给水系统和循环给水系统。

习题1．给水工程的目的和任务是什么？2．城市用水分几种？各有哪些要求？3．城市给水系统由哪几部分组成？各部分在给水系统中的作用是什么？4、给水系统分那几种布置形式？各有什么特点？第2章 给水系统的工况和管网水力计算第1节 给水系统的流量关系1一级、二级泵站之间的流量关系给水工程设施是根据城市最高日用水量设计的。

为了减少取水工程的规模，降低造价及运行费用，并便于管理，其取水构筑物、一级泵站及水处理构筑物等按最高日平均时流量设计。

为适应城市用水量的变化，又便于管理，其二级泵站一般采用分级供水，即选择一台或几台水泵组合运行，向管网供水。

每一种组合在设定的时间内向管网供给相对稳定的流量。

一级、二级泵站之间的流量差额由清水池调解。

2二级泵站与管网的流量关系二级泵站的供水量一般不随管网用水量逐时变化而变化，二者之间的流量差额可由水塔或高位水池给予调节。

当二级泵站的供水曲线，越接近用水量变化曲线时，则水塔或高位水池的容积就会越小。

但二级泵站运行的级数及水泵机组数就将增加，一般采用二级或三级供水。

在大中城市一般不设置水塔。

因为水塔造价高。

有适宜地形可利用时，可修建高位水池予以调节。

或者采取其他措施解决供水与用水的不平衡。

3清水池的容积和水塔的容积清水池的容积，可按下式确定：4321V V V V V +++=式中：1V —清水池调节容积(m 3)，可根据一、二级泵站供水曲线求得；缺乏资料时，对管网中无调节构筑物的清水池可按最高日用水量的10%-20%考虑；2V —消防水贮量(m 3)，消防历时一般为3h ，也有2h ；3V —净水构筑物冲洗用水及其它需用水量(m 3)；4V —安全储备(m 3)。

清水池个数或分格数，一般不少于两个，并能单独工作和分别放空。

城镇水塔调节水量一般可按最高日用水量的6%-8%选定。

生产用水的水塔容量，按生产工艺要求选定。

第2节 一、二级泵站扬程的确定研究给水系统各组成部分之间的水压关系，其目的在于合理确定水泵扬程和水塔高度，以保证各系统所需要的水压。

1一级泵站的扬程一般在以地表水为水源地给水系统中，其取水构筑物、一级泵站和水处理构筑物的扬程关系，如图2-1。

一级泵站的扬程可按下式确定：0H h h H c s P ++=式中：s h —水泵吸水管路水头损失(m)；c h —水泵压水管和输水管路的水头损失(m)；0H —一级泵站静扬程，等于集水井最低水位于反映池设计水位的高差(m)。

2二级泵站扬程及水塔高度的确定在给水管网中能起到控制管网水压的点，称为控制点，也称供水最不利点。

只要控制点的最小服务水头满足用户及消防等要求，则全管网的各点服务水头就均能符合要求。

这一点一般在远离二级泵站或地形较高处。

给水管网设计及计算应首先确定控制点的位置。

二级泵站的扬程和水塔高度，就是以保证控制点所需要的最小服务水头为条件计算的，计算原理同上。

城市给水管网根据有无水塔和水塔设置的位置分为无水塔管网、网前水塔管网、网后水塔管网、网中水塔管网等。

还有加压泵站的管网。

第3节输水管及给水管网的布置给水管网是由敷设在供水区的若干条管线及附件组成的。

根据作用不同分为输水管网和配水管网两部分。

1输水管从水源到水厂，从水厂到配水管网的管线，沿线一般不接用户，主要起转输水量作用，故称为输水管。