1、给水排水管网系统第一章 绪论1.1 给水排水系统的功能与组成1、给排水系统是什么：是为人们生活生产消防提供用水和排除废水的设施总称。1、2、给排水系统功能：向不同类别的用户提供满足需求的水质和水量，同时承担用户排出的废水的收集运输处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康的危害和保护环境的目的。3、给排水系统分为两个部分：给水系统、排水系统。4、给水排水系统应具备三项主要功能：水量保障 水质保障 水压保障5、给水排水系统可划分为以下几个子系统：（给水管网是压力管，一般布设成环状管网，排水管网是重力管，不会布设成环状管网） 原水取水系统。包括水源地、取水头部、取水泵站 给水处理系统。生活饮用水一般
2、采用反应、絮凝、沉淀、过滤和消毒处理工艺和设施；工业用水一般采用冷却、软化、淡化、除盐等工艺设施。 给水管网系统。包括输水管渠、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） 。 排水管网系统。包括污水和废水收集与运输管渠、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。 废水处理系统。物理工艺格栅、沉淀、曝气、过滤等；化学工艺有中和、氧化等；生物处理工艺有活性污泥处理、生物滤池、氧化沟等。 排放和重复利用系统。包括废水受纳体和最终处理设施，如排放口、稀释扩散设施、隔离设施和废水回用设施。给水系统1、给水系统通常分为:生活用水、工业生产用水、和
3、市政消防用水三大类2、生活用水：主要包括居民生活用水、公共设施用水（特点：用水量大，用水地点集中） 、和工业企业生活用水（特点：对水质、水量、水压的要求差异大） 。3、工业生产用水:指工业生产过程中为满足生产工艺和产品质量要求的用水，又可分为产品用水（水成为产品的一部分） 、工艺用水（水作为溶剂、载体等）和辅助用水（冷却、清洗等）等。4、市政消防用水：指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用水。5、城市供水系统必须要具备：充足的水资源 取水设施 水质处理设施 输水及配水管道网络系统。排水系统1、废水分为：生活污水（含有大量的有机物，受污染程度较重，是废水处理的主要对象，
4、可生化性高，水量水质稳定） 、工业废水（污染程度不一） 、雨水（水质较好，但前期水质较差，短时水量大，应尽可能收集利用）三个类型。1.2 城市用水量和用水量变化1.2.1 城市用水量分类和用水定额1、由给水系统统一供给的城市用水量为规划设计范围内的的居民生活用水、公共设施用水、工业企业用水及其他用水的水量总和，主要包括以下几类：2、（1） 居民生活用水水量；（2） 公共设施用水水量；（3） 工业企业生产用水量和工作人员生活用水量；（4） 消防用水量（不包括室内消防栓用水量） ；（设计时要算出，但不累加进总设计用水量）（5） 市政用水量，主要指道路和绿地浇洒；（6） 未预见用水量及给水管网漏失水
5、量。 （以上六类用水量总和称为城市综合用水量）2、什么叫城市综合生活用水量：居民生活用水量和公共设施用水量。3、用水量的几种表示：1）平均日用水量：即规划年限内，用水量最多的年总用水量除以用水天水。该值一般作为水资源规划和确定城市设计污水量的依据；2）最高日用水量。该值一般作为取水工程和水处理工程规划的依据；3）最高日平均时用水量：即为最高日用水量除以 24h，与最高日用水量的意义相同；4）最高日最高时用水量：该值一般作为给水管网工程规划和设计依据。4、用水变化系数1） 用水量日变化系数 =最高日用水量 /平均日用水量 （ 为最高日用365ddyQK水量（ ） ， 为全年用水量（ ） ）3md
6、yQ3ma2）时变化系数=最高时用水量/平均时用水量 （ 为最高时用水量（24hhdQ） ）3h1.3 给水排水管网系统的工作原理1.3.1 给水排水系统的流量关系1.3.2 给水排水系统的水质关系1、给水排水系统的三个水质标准：原水水质标准 给水水质标准 排放水质标准2、给水排水系统的三个水质变化过程：给水处理 用户用水 废水处理 （由于管道材料的溶解、析出、结垢和微生物滋生等原因，给水管网的水质也会发生变化。 ）1.3.3 给水排水系统的水压关系1、水的机械能有位能、压能和动能三种形式，位能和压能之和称为测压管水头，工程上又称为压力水头，或简称水头。2、水在输送中的压力方式有：全重力给水
7、一级加压给水 二级加压给水多级加压给水1.4 给水排水管网系统的功能与组成1.4.1 给水排水管网系统的功能1、给水管网系统和排水管网系统均应具备三种功能：水量输送 水量调节 水压调节2、给水管网的组成：输水管、配水管、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）等。1）输水管：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。由于输水管发生事故将对供水产生较大的影响，所以较长距离输水管一般布设成两条并行管线，并在中间的一些适当地点分段联通和安装切换阀门，以便其中一条管道局部发生故障时由另外一条并行管线替代。2）配水管网：是指分布在供水区域内的配水管
8、道网络。配水管由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。还应安装消火栓、阀门和检测仪表等。3）泵站：泵站是输配水系统中的加压设施。4）水量调节设施：清水池、水塔，主要作用是调节供水与用水的流量差。水量调节设施可以保证消防、检修、停电和事故等情况下的用水，提高系统的供水安全可靠性。5）减压设施：作用是避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂和水锤破坏，并提高用水的舒适感。1.4.3 排水管网系统的构成3、生活污水、工业废水、雨水1、排水管网系统一般由废水收集设施、排水管网、排水调蓄池、提升泵站、废水输水管和排放口等构成。1）废水收集设施：排水系统的起始点。排水管网：指分布在排水区域内的排水管
9、道网络，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。排水管网由支管、干管、主干管等构成，一般顺沿地面高程由高到低布置成树状网络。此外，还应设置雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井等附属构筑物及流量等检测设施。 （一般采用非满管流）2）排水调蓄池：指具有一定容积的污水、废水或雨水贮存设施。用于调节排水管网接受流量与输水量或处理水量的差值。3）提升泵站：指通过水泵提升排水的高程而增加排水输送的能量。4）废水输水管（渠）：指长距离输送废水的管道或渠道。5）废水排放口：是排水管网的末端。岸边式排放口具有较好的防止冲刷的能力，分散式排放口可使废水与收纳水体均
10、匀混合。1.5 给水排水管网系统类型与体制1.5.1 给水管网系统类型1、按水源的数目分：单水源给水管网系统（即只有一个清水池的给水管网系统） 、多水源给水管网系统。2、按系统构成方式分：统一给水管网系统、分区给水管网系统（又分为串联分区和并联分区） 。3、按输水方式分：重力输水管网系统、压力输水管网系统。1.5.2 排水管网系统的体制1、不同排除方式所形成的排水系统称为排水体制，主要分为两种体制：分流制排水系统和合流制排水系统。1）合流制排水系统：将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。2）分流制排水系统：污水雨水分别收集运输处理排放的排水管网系统。第
11、二章 给水排水管网工程规划2.1 给水排水工程规划原则和工作程序1、给水排水工程规划是城市总体规划工作的重要组成部分2、给水排水工程规划任务是：（1）确定给水排水系统的服务范围和建设规模；（2）确定水资源综合利用与保护措施；（3）确定系统的组成与体系结构；（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）给水排水管网规划与主干管布置与定线；（7）确定废水的处理方案及其环境影响评价；2.1.1 给水排水工程规划原则1、给水排水工程规划应遵循以下几个原则：（1）贯彻执行国家和地方相关政策和法规；（2）城镇及工业企业规划应兼顾给水排水工程；（3）给水排水工程规
12、划要服从城镇规划发展规划；（4）合理确定近（5-10 年）远（ 10-20 年）期规划与建设范围；（5）合理利用水资源和保护环境；（6）规划方案应尽可能经济高效。2.1.2 给水排水工程规划工作程序（1）明确规划任务，确定规划编制依据；（2）调查和收集必需的基础资料，进行现场勘查；（3）在掌握资料与了解现状和规划的基础上，经过充分调查研究合理确定城市用水定额，估算用水量与排水量，作为给水排水工程规模的依据。（4）制定给水排水工程规划方案。（5）根据规划期限，提出分期实施步骤和措施；（6）编制给水排水工程规划文件，绘制工程规划图纸，完成规划成果文本。2.2 城市用水量预测计算根据我国城市居住区规
13、划设计规范的规定，我国城市用水量应由两部分组成。第一部分应为规划期内由城市给水工程统一供给的居民生活用水、工业用水、公共设施用水及其他用水水量的总和。第二部分应为城市给水工程统一供给以外的所有用水量的总和。其中应包括：工业和公共设施自备水源供给的用水、河湖环境用水和航道用水、农业灌溉和养殖及畜牧业用水、农村居民和乡镇企业用水等。2.2.1 城市用水量变化影响因素主要包括：（1）工业总产值影响；（2）人均收入水平影响；（3）水重复利用率影响；（4）人口和水价影响；（5）管网运行管理技术水平影响；2.2.2 城市用水量预测方法（1）分类估算法（详细，准确） ；（2）单位面积法（粗糙） ；（3）人均
14、综合指标法；（4）年递增率法（需要资料） ；（5）线性回归法（需要资料） ；（6）生长曲线法（需要资料） ；2.3 给水管网系统规划布置给水管网系统规划布置包括输水管定线和管网布置，它是给水管网工程规划与设计的主要内容。2.3.1 给水管网布置原则与形式1、给水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，并进行多方案技术经济比较；（2）管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够的水量和水压，并保持输送的水质不受污染； （3）力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物等；（4）必须保证供水安全可靠；（5）尽量减少拆迁，少占农田或不占农田；（6）管渠的施工、运行和维护
15、方便；（7）规划布置时应远近期结合，考虑分期实施的可能性，留有发展余地；（8）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系。2、树状网与环状网的差别（给水管网布置形式）树状网：管线短，可靠性差，末端水质较差，易产生水锤水击危害；环状网：可靠性好，不易产生水锤，管线长，造价高，城市中心地区一般布设成环状网。2.3.2 输水管渠定线输水管渠定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管道施工和运行维护，保障供水安全；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；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河流淹没与冲刷地区，
16、以降低造价和便于管理。2.3.3 给水管网定线1.城市给水管网城市管网定线取决于城市道路网的平面布置、供水区的地形、水源和网内调节构筑物的位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的管线障碍物位置等，考虑的要点如下:定线时，干管延伸方向应和从二级泵站愉水到网内水塔(高位水池)、大用户的水流方向一致，循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用 500 一 800m。从经济上来说，给水管网的布置采用一条干管接出许多支管，形成树状网，费用最省.但从供水叮靠性考虑，以布置儿条接近平行的干管并形成环状网为宜。在干管和干管之间
17、宜设置垂向联络管使管网形成环状网。联络管的间距可根据街区的大小考虑在 800 一 1000m 左右。干管一般平行于城市规划道路中线定线，但应尽量避免在高级路面或重要道路下通过。管线在道路下的平面位置和高程，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要求。给水管线和建筑物、铁路以及其他管道的水平净距，均应符合国家标准(室外给水设计规范) (GB 50013-2006)和(城市工程管线综合规划规范)(GB 50289-98)的有关规定。考虑了上述要求后，城市管网通常是树状网和若干环组成的环、枝状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区。管网中还需安排其他一些管线和附属设备，例如在变频供水范围内的支路
18、下需敷设分配管，以便把干管的水送到用户和小区内。考虑到消防和室外消火栓规格的要求，分配支管直径至少为 100mm，大城市采用 150 一 200mm，目的是在通过消防流货时，分配支管中的水头权失不致过大，导致火灾地点水压过低。2.工业企业管网根据企业内的生产用水和生活用水对水质和水压的要求，生产、生活用水两者可以合用一个主网，或者可按水质或水压的不同要求分建两个管网。即使是生产用水，由于各车间对水质和水压要求不一定完全一样，因此在同一工业企业内，往往分别布置管网，形成分质、分压的供水管网系统。消防用水管网通常不单独设置，而是和生活或生产给水管网合并，由这些管网供给消防用水。生活用水管网不供给消
19、防用水时，可为树状网，分别供应生产车问、仓库、辅助设施等处的生活用水。生活和消防用水合并的管网，应为环状网。生产用水竹网可按照生产工艺对给水可靠性的要求，采用树状网、环状网或两者相结合。不能断水的企业，生产用水竹网必须是环状网，个别距离较远的车间可用双管代替环状网。大型工业企业的各车问用水鱿一般较大，所以生产用水管网不像城市竹网那样易于划分干管和分配支管，定线和进行水力计算时全部管线都要加以考虑。2.4 排水管网系统规划布置2.4.1 排水管网布置原则与形式（1）排水管网布置原则1）按照城市整体规划，结合当地实际情况布置排水管网，要进行多方案技术经济比较；2）先确定排水区域和排水体制，然后布置
20、排水管网，应该从干管到支管的顺序进行布置。3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短、埋深最小；4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程关系，考虑好与企业内部管网的衔接；5）规划时要考虑到使灌渠的施工、运行和维护方便；6）远近期规划相结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。（2）排水管网布置形式（平行式和正交式）平行式：排水干管与等高线平行，而主干管则与等高线基本垂直，平行式布置适应于城市地形坡度很大时，可以减小管道埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水利条件。正交式：排水干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设，正交式适应于地形平坦向一边倾斜的城市。（3）排水管道的连接方
21、式正交式、平行式、节流式、分区式、分散式、环绕式。2.4.2 污水管网布置（一般按先确定主干管、再定干管、最后定支管）污水管道系统的平面布置（定线）主要内容有：确定排水区界，划分排水流域；选择污水处理厂和出水口的位置；拟定污水干管及主干管的路线；确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。（1）划分排水区域和排水流域流域分界线：1）按地形：分水线作为排水流域分界线；2）按流域面积（地势平缓）：均分流域面积。每一个排水流域应有一根或一根以上的排水干管，一般布设在中间。（2）干管布置与定线影响污水管平面布置的主要因素有：地形（影响管道定线的主要因素）和水文地质条件；城市总体规划、竖向规划和分期建设情
22、况；排水体制、线路数目；污水处理利用情况、处理厂和排放口的位置；排水量大的工业企业和公建情况；道路和交通情况；地下管线和构筑物的分布情况。（3）支管布置与定线2.4.3 雨水灌渠布置城市雨水管渠规划布置的主要内容有：确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠定线；确定雨水泵房、雨水调蓄池、雨水排放口的位置。充分利用地形，就进排入水体。当地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间；尽量避免设置泵站；结合街区及道路规划布置；雨水管渠采用明渠和暗管相结合的形式。当出口水体离流域很近时，水体水位变化不大，洪水水位低于流域地面标高，出水口建筑费用不大时，宜采用分散出口，以便雨水就近排放，使管线较短，减小管径。
23、反之，则可采用集中出口。第三章 给水排水管网水力学基础3.1 给水排水管网水流特性3.1.1 管网中的流态分析， 小于 2000 时为层流，大于 4000 时为紊流，介于 2000-4000 时为过eVDRve渡流态。紊流流态又分为三个阻力特征区：阻力平方区（粗糙管区，水头损失与流速平方成正比） ，过渡区（水头损失与流速的 1.75-2.0 次方成正比，阻力平方区域过渡区的流速界限在 0.6-1.5m/s 之间）和水力光滑区（水头损失与流速的 1.75 次方成正比，流速一般为 0.1m/s 以下） 。给水排水管网中流速一般在 0.5-1.5m/s 之间，故此其流态处于紊流过渡区和阻力平方区。3
24、.1.2 恒定流与非恒定流给水排水管网中水流经常处于非恒定流状态，但是非恒定流的水力计算复杂，在管网工程设计和水利计算时，一般按恒定流计算。必要性：非恒定流计算复杂，不精确，而恒定流公式简单 可行性：在设计施工过程中，可使流态尽量趋近于恒定流，误差在允许范围内。3.1.3 均匀流与非均匀流给水排水管网中的水不但是非恒定流，还是非均匀流，及水流参数既随时间变化也随空间变化。一般管网中的水头损失只计算沿程水头损失，不计算局部水头损失（相对而言比较小） 。3.1.4 压力流和重力流给水管网基本上采用压力流输水方式，地形允许的话也可以用重力流输水以降低输水成本。排水管网一般采用重力流。3.1.5 水流的水头与水头损失
