給水排水第一章 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論

WaterSupplyandDrainagePipeSystem給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)蘇煒中山大學(xué)工學(xué)uwei@教材：《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》（第二版）中國建筑工業(yè)出版社給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)

課程開設(shè)目的通過本門課程的學(xué)習(xí)，建立起水源、供水和輸水、用水單位的系統(tǒng)概念，具備建立和分析供水系統(tǒng)的能力，并能具體進行供水和輸水系統(tǒng)設(shè)施的技術(shù)分析、工程規(guī)劃以及工程設(shè)計和計算。教學(xué)要求學(xué)會用工程數(shù)學(xué)軟件解決實際問題工程數(shù)學(xué)軟件包括excel,matlab,mathcad,maple,以及各種編程語言課程學(xué)習(xí)要求及考核方式學(xué)習(xí)方法：課堂講授+課后練習(xí)課堂講授——突出重點，掌握基礎(chǔ)理論和方法；課后練習(xí)——(1)作業(yè)練習(xí)；(2)大作業(yè)成績評定：期末成績＝平時成績（作業(yè)+出席到課率）(30%)+期終考試成績(70%)作業(yè)要求電子版作業(yè)按時提交嚴禁抄襲人類文明進步和城市化聚集居住的產(chǎn)物現(xiàn)代化城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一城市社會文明、經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的重要標志8910中國水資源分布治水中國大禹治水2280BC歷代帝王好壞評價：是否重視水利[水文學(xué)史]13廣州市區(qū)暴雨積水點北京市區(qū)暴雨積水點本課程主要內(nèi)容（1）給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論（2）給水排水管網(wǎng)工程規(guī)劃（3）給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)（4）給水排水管網(wǎng)模型

（5）給水管網(wǎng)水力分析（6）給水管網(wǎng)工程設(shè)計（7）給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計（8）給水管網(wǎng)運行調(diào)度與水質(zhì)控制（9）污水管網(wǎng)設(shè)計計算（10）雨水管網(wǎng)設(shè)計與計算（11）給水排水管道材料和附件（12）給水排水管網(wǎng)管理與維護參考資料嚴熙世，劉遂慶.給水排水管網(wǎng)系統(tǒng).北京：中國建筑工業(yè)出版社；嚴熙世，趙洪賓.給水管網(wǎng)理論與計算.北京：中國建筑工業(yè)出版社；王繼明，劉桂森，王中孚.給水排水管道工程.北京：清華大學(xué)出版社。第一章給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成

給水排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產(chǎn)和消防提供用水和排除廢水的設(shè)施總稱。20城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)21.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成向各種不同類別的用戶供應(yīng)滿足需求的水質(zhì)、水量和水壓

1承擔(dān)用戶排出的廢水的收集、輸送、處理和排放

給水排水系統(tǒng)功能：1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成給水系統(tǒng)給排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成給水系統(tǒng)為了滿足城市和工業(yè)企業(yè)的各種用水需求，城市供水系統(tǒng)需要具備充足的水資源、取水設(shè)施、水質(zhì)處理設(shè)施和輸水及配水管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)共同組成了給水系統(tǒng)。

1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成排水系統(tǒng)

各種用途的水在被用戶使用后，水質(zhì)受到了不同程度的污染，成為廢水。這類廢水攜帶有不同來源的污染物質(zhì)，會對人體健康、生活環(huán)境和自然生態(tài)環(huán)境帶來嚴重危害，需要及時地收集和處理，然后才能排放到自然水體或者重復(fù)利用，為此而建設(shè)的廢水收集、輸送、處理和排放工程設(shè)施，稱為排水工程系統(tǒng)。1.1給水排水系統(tǒng)的工作原理

水源取水系統(tǒng)給水處理系統(tǒng)給水管網(wǎng)系統(tǒng)排水管網(wǎng)系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)排放和重復(fù)利用系統(tǒng)給排水系統(tǒng)的功能劃分

1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成給排水系統(tǒng)功能關(guān)系示意圖水源取水系統(tǒng)給水管網(wǎng)系統(tǒng)排水管網(wǎng)系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)給水處理系統(tǒng)1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成給排水系統(tǒng)的功能

城市用水量和用水量變化綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑及設(shè)施用水。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水。消防用水。澆灑道路和綠地用水。未預(yù)計水量及管網(wǎng)漏失水量。用水量定額用水量定額是指設(shè)計年限內(nèi)達到的用水水平。居民生活用水

城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市給水普及率等因素確定。這些因素隨城市規(guī)模的大小而變化。居民生活用水定額和綜合用水定額可參照《室外給水設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，見附錄表1。問題簡化非定常。。。。。定常用水量變化生活用水量變化工業(yè)生產(chǎn)用水量變化幾個概念最高日用水量Qd：在設(shè)計規(guī)定的年限內(nèi)，用水最多一日的用水量。一般用以確定給水系統(tǒng)中各類設(shè)施的規(guī)模。日變化系數(shù)Kd：在一年中，最高日用水量與平均日用水量的比值。其值約為1.1~1.5。最大時用水量Qh：最高日內(nèi)，用水最多的一小時的用水量。平均時用水量Qp：最高日內(nèi)，每小時的平均用水量，Qd

/24。時變化系數(shù)Kh：最高一小時用水量與平均時用水量的比值。該值在1.3~1.6之間。大中城市的用水比較均勻，Kh值較小，可取下限，小城市可取上限或適當加大。用水量變化曲線圖中每小時用水量按最高日用水量的百分數(shù)計，圖形面積等于∑Qi%=100%，Qi%是以最高日用水量百分數(shù)計的每小時用水量。4.17%：平均時用水量百分數(shù)=（Qd/24）/Qd×100%=1/24×100%=4.17%1.44：Kh=Qh/Qp=6%/4.17%=1.441.2給水排水系統(tǒng)的工作原理1.2.1給排水系統(tǒng)的流量關(guān)系原水從給水水源進入系統(tǒng)后形成流量，然后順序通過取水系統(tǒng)、給水處理系統(tǒng)、給水管網(wǎng)系統(tǒng)、用戶、排水管網(wǎng)系統(tǒng)、排水處理系統(tǒng)，最后排放或復(fù)用，但各系統(tǒng)中的流量在同一時間內(nèi)并不相等。

1.2給水排水系統(tǒng)的工作原理1.2.1給排水系統(tǒng)的流量關(guān)系水塔取水系統(tǒng)給水處理系統(tǒng)給水管網(wǎng)系統(tǒng)清水池用戶均和池排水處理系統(tǒng)排放或者復(fù)用系統(tǒng)排水管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)池Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q8Q7q1q2q3q4q5q6被網(wǎng)友“噴”無聊的小學(xué)應(yīng)用題水池里有兩個水管，一個進水，一個出水，兩個一起開，多久注滿池子？更多應(yīng)用背景企業(yè)資金池：資金流入，資金流出也是同時進行的。計算每年的資產(chǎn)負債。在進行外科手術(shù)的病人：一邊流血，一邊輸血1.2給水排水系統(tǒng)的工作原理AddYourText水質(zhì)標準原水水質(zhì)標準給水水質(zhì)標準排放水質(zhì)標準1.2.2給排水系統(tǒng)的水質(zhì)關(guān)系1.2給水排水系統(tǒng)的工作原理AddYourText水質(zhì)變化給水處理用戶用水廢水處理1.2.2給排水系統(tǒng)的水質(zhì)變化1.2給水排水系統(tǒng)的工作原理給水系統(tǒng)中水的輸送方式1.2.3給排水系統(tǒng)的水壓關(guān)系多級加壓給水全重力給水一級加壓給水二級加壓給水1.2給水排水系統(tǒng)的工作原理1.2.2排水系統(tǒng)的輸水方式排水系統(tǒng)往往利用地形重力輸水，只有當管道埋深太大時，采用排水泵站進行提升。處理廠所處地勢較低時常采用重力流進入處理設(shè)施，但更多的情況下排水要經(jīng)泵提升進處理設(shè)施，處理完后再次提升排放或復(fù)用。

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.1給排水管道系統(tǒng)的功能與特點給排水管道系統(tǒng)是給排水工程設(shè)施的重要組成部分，是由不同材料的管道和附屬設(shè)施構(gòu)成的輸水網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)其功能可以分為給水管道系統(tǒng)和排水管道系統(tǒng)。

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.1給排水管道系統(tǒng)的功能與特點給排水管道系統(tǒng)均應(yīng)具有以下功能：水量輸送：實現(xiàn)一定水量的位置遷移，滿足用水與排水的地點要求；水量調(diào)節(jié)：采用儲水措施解決供水、用水與排水的水量不平衡問題；水壓調(diào)節(jié)：采用加壓和減壓調(diào)節(jié)措施調(diào)節(jié)的壓力，滿足水輸送、使用和排放的能量要求。

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.1給排水管道系統(tǒng)的功能與特點給排水管道系統(tǒng)的特點：分散性、連通性、傳輸性、擴展性。隱蔽性強，外部干擾因素多，容易發(fā)生事故，基建投資費用大。擴建改建頻繁，運行管理復(fù)雜等。

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成給水管網(wǎng)系統(tǒng)輸水管渠配水管網(wǎng)水壓調(diào)節(jié)設(shè)施水量調(diào)節(jié)設(shè)施給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

給水管網(wǎng)系統(tǒng)1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成水源1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成取水設(shè)施1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成一級泵站1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成水廠1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成輸水管道1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成

渡槽輸水53輸水管渠1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成從水廠將清水輸送至供水區(qū)域1從供水管網(wǎng)向某大用戶供水的專線管道2區(qū)域給水系統(tǒng)中連接各區(qū)域管網(wǎng)的管道3輸水管道的應(yīng)用：1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成配水管網(wǎng)

配水管網(wǎng)主要由主干管、干管、支管、連接管、分配管等構(gòu)成。配水管網(wǎng)中還需要安裝消火栓、閥門（閘閥、排氣閥、泄水閥等）和檢測儀表（壓力、流量、水質(zhì)檢測等）等附屬設(shè)施，以保證消防供水和滿足生產(chǎn)調(diào)度、故障處理、維護保養(yǎng)等管理需要。減壓設(shè)施用減壓閥和節(jié)流孔板降低和穩(wěn)定輸配水系統(tǒng)局部的水壓泵站是輸配水系統(tǒng)中的加壓設(shè)施，一般由多臺水泵并聯(lián)組成水壓調(diào)節(jié)設(shè)施1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成給水泵站1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成減壓閥門1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成節(jié)流孔板1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成水量調(diào)節(jié)設(shè)施

有清水池、水塔和高位水池等形式。其主要作用是調(diào)節(jié)供水與用水的流量差，也稱調(diào)節(jié)構(gòu)筑物。水量調(diào)節(jié)設(shè)施也可用于貯存?zhèn)溆盟?，以保證消防、檢修、停電和事故等情況下的用水，提高供水的安全可靠性。1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成水塔（水箱）62調(diào)節(jié)構(gòu)筑物1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成高地水池1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成排水管網(wǎng)系統(tǒng)收集輸送管渠排水調(diào)節(jié)池提升泵站附屬構(gòu)筑物排水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成——廢水收集設(shè)施1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成——街道排水管網(wǎng)1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成——工廠排水管網(wǎng)系統(tǒng)1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成提升泵站1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成提升泵站1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成提升泵站1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成廢水排放口1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.2給排水管道系統(tǒng)的構(gòu)成排水管網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成：排水系統(tǒng)組成

1.3給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成1.4給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的類型與體制1.4.1給水管道系統(tǒng)的類型按水源數(shù)目分類：（1）單水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)（2）多水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)按系統(tǒng)構(gòu)成方式：（1）統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)（2）分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)按輸水方式分類：（1）重力輸水管網(wǎng)系統(tǒng)（2）壓力輸水管網(wǎng)系統(tǒng)1.4給排水管網(wǎng)系統(tǒng)的類型與體制1.4.2排水管道系統(tǒng)的體制合流制排水系統(tǒng)：又稱直排式合流制排水系統(tǒng)，將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一管道系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。（多出現(xiàn)在舊城）分流制排水系統(tǒng)：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩套或兩套以上管道系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。1.4.2、排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制排水系統(tǒng)的體制是指在一個地區(qū)內(nèi)收集和輸送廢水的方式，簡稱排水體制（制度）。它有合流制和分流制兩種基本方式。

1．合流制

所謂合流制是指用同一種管渠收集和輸送生活污水、工業(yè)廢水和雨水的排水方式。根據(jù)污水匯集后的處置方式不同，又可把合流制分為下列三種情況：

（１）直排式合流制：

管道系統(tǒng)的布置就近坡向水體，分若干排出口，混合的污水未經(jīng)處理直接排入水體，我國許多老城市的舊城區(qū)大多采用的是這種排水體制。

特點：對水體污染嚴重，系統(tǒng)簡單。這種直排式合流制系統(tǒng)目前不宜采用。（２）截流式合流制

：

這種系統(tǒng)是在沿河的岸邊鋪設(shè)一條截流干管，同時在截流干管上設(shè)置溢流井，并在下游設(shè)置污水處理廠。

晴天和初降雨時污水污水處理廠排入水體或再利用

當混合污水的流量>截流干管的輸水能力，

特點：比直排式有了較大的改進，但在雨天時，仍有部分混合污水未經(jīng)處理而直接排放，成為水體的污染源而使水體遭受污染。

適用于對老城市的舊合流制的改造

（３）完全合流制

是將污水和雨水合流于一條管渠，全部送往污水處理廠進行處理。特點:衛(wèi)生條件較好，在街道下，管道綜合也比較方便，但工程量較大，初期投資大，污水廠的運行管理不便。采用者不多。2．分流制

所謂分流制是指用不同管渠分別收集和輸送生活污水、工業(yè)廢水和雨水的排水方式。排除生活污水、工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng)排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。根據(jù)雨水的排除方式不同，分流制又分為下列兩種情況：生活污水工業(yè)廢水污水廠排入水體或再利用（１）完全分流制既有污水管道系統(tǒng)，又有雨水管渠系統(tǒng)雨水排入水體雨水排水系統(tǒng)污水排水系統(tǒng)特點：比較符合環(huán)境保護的要求，但對城市管渠的一次性投資較大。適用于新建城市。（２）不完全分流制

這種體制只有污水排水系統(tǒng)，沒有完整的雨水排水系統(tǒng)。各種污水通過污水排水系統(tǒng)送至污水廠，經(jīng)過處理后排

如城鎮(zhèn)的地勢適宜，不易積水時，或初建城鎮(zhèn)和小區(qū)可采用不完全分流制，先解決污水的排放問題，待城鎮(zhèn)進一步發(fā)展后，再建雨水排水系統(tǒng)，完成完全分流制的排水系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)的逐步發(fā)展。

入水體；雨水沿道路邊溝，地面明渠和小河，然后進入較大的水體。（3）半分流制：

既有污水排水系統(tǒng)，又有雨水排水系統(tǒng)。初降雨水污水廠排入水體或再利用后續(xù)雨水排入水體雨水排水系統(tǒng)雨水跳躍井特點：可以更好地保護水環(huán)境，但工程費用較大，目前使用不多。適用于污染較嚴重地區(qū)?；旌现?/p>

既有分流制，又有合流制，這種體制可稱為混合制。3．排水體制的選擇合流制僅有一條管渠系統(tǒng)，對地下建筑相互間的矛盾較小，占地少，施工方便。分流制管線多，對地下建筑的豎向規(guī)劃矛盾較大。（2）從環(huán)境保護方面看：直排式合流制不符合衛(wèi)生要求，新建的城鎮(zhèn)和小區(qū)已不再采用；完全合流制排水系統(tǒng)衛(wèi)生條件較好，但工程量大，初期投資大，污水廠的運行管理不便，特別是在我國經(jīng)濟實力還不雄厚的城鎮(zhèn)和地區(qū)，更是無法采用；（1）從城市規(guī)劃方面看：在老城市的改造中，常采用截流式合流制，充分利用原有的排水設(shè)施，與直排式相比，減小了對環(huán)境的危害，但仍有部分混合污水通過溢流井直接排入水體。分流制排水系統(tǒng)的管線多，但衛(wèi)生條件好，有利于環(huán)境保護，雖然初降雨水對水體有污染，但它比較靈活，比較容易適應(yīng)社會發(fā)展的需要，一般又能符合城鎮(zhèn)衛(wèi)生的要求，所以在國內(nèi)外得到推薦應(yīng)用，而且也是城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)體制發(fā)展的方向；不完全分流制排水系統(tǒng)，初期投資少，有利于城鎮(zhèn)建設(shè)的分期發(fā)展，在新建城鎮(zhèn)和小區(qū)可考慮采用這種體制；半分流制衛(wèi)生情況比較好，但管渠數(shù)量多，建造費用高，一般僅在地面污染較嚴重的區(qū)域（如某些工廠區(qū)等）采用。（3）從投資方面看：

分流制比合流制高。合流制只敷設(shè)一條管渠，其管渠斷面尺寸與分流制的雨水管渠相差不大，管道總投資較分流制低20%～40%，但合流