城市原理第8章給水排水工程

第一節(jié) 給水排水管道系統(tǒng)概論給水排水系統(tǒng)的組成給水排水管道系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)給水管網(wǎng)系統(tǒng)排水管道系統(tǒng)第2章城市給水排水工程規(guī)劃1.1

給水排水系統(tǒng)的組成給水排水系統(tǒng)給水排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產(chǎn)、市政和消防提供用水和廢水排除設(shè)施的總稱。功能：向各種不同類別的用戶供應(yīng)滿足不同需求的水量和水質(zhì)，同時承擔(dān)用戶排除廢水的收集、輸送和處理，達(dá)到消除廢水中污染物質(zhì)對于人體健康和保護(hù)環(huán)境的目的。1、給水系統(tǒng)（water

supply

system）是保障城市居民、工礦企業(yè)等用水的各項(xiàng)構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)。2、排水系統(tǒng)（seweragesystem）：廢水收集、處理和排放工程設(shè)施。給水系統(tǒng)分類：根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)不同有四種分類方法：按水源種類：分為地表水（江河、湖泊、水庫、海

洋等）和地下水（潛水、承壓水、泉水等）給水系統(tǒng)；按服務(wù)范圍：可分為區(qū)域給水、城鎮(zhèn)給水、工業(yè)給水和建筑給水等系統(tǒng)；按供水方式：分為自流系統(tǒng)（重力供水）、水泵供水系統(tǒng)（加壓供水）和兩者相結(jié)合的混合供水系統(tǒng)；按使用目的：可分為生活給水、生產(chǎn)給水和消防給水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)的分類：根據(jù)排水系統(tǒng)所接受的廢水的性質(zhì)和來源不同，廢水可分為生活污水、工業(yè)廢水和雨水三類。圖1.1

城市給水排水系統(tǒng)1.1.2、給水排水系統(tǒng)應(yīng)具有以下三項(xiàng)主要功能：（1）水量保障。（2）水質(zhì)保障。（3）水壓保障。1.1.3、給水排水系統(tǒng)組成：（1）取水系統(tǒng)。（2）給水處理系統(tǒng)。（3）給水管網(wǎng)系統(tǒng)。（4）排水管道系統(tǒng)。（5）廢水處理系統(tǒng)。（6）廢水排放系統(tǒng)。（7）重復(fù)利用系統(tǒng)。詳見：給水排水系統(tǒng)組成如圖1.2圖1-2城鎮(zhèn)給水排水系統(tǒng)示意圖1.1.4、給水排水系統(tǒng)工作原理給水排水系統(tǒng)中的各組成部分在水量、水質(zhì)和水壓（能量）上有著緊密的聯(lián)系，必須正確認(rèn)識和理解他們的相互關(guān)系并有效地進(jìn)行控制和運(yùn)行調(diào)度管理，才能滿足用戶對水量、水質(zhì)、和水壓的要求，達(dá)到水資源優(yōu)化利用、降低生產(chǎn)運(yùn)行成本、滿足生產(chǎn)要求、保證產(chǎn)品質(zhì)量、方便人們生活、保護(hù)環(huán)境、防止災(zāi)害等目標(biāo)。1.1.4.1、給水排水系統(tǒng)的流量關(guān)系給水排水系統(tǒng)流量關(guān)系如圖1-3所示

P43長度比流量計(jì)算方式圖1-3

給水排水系統(tǒng)流量關(guān)系示意圖1-取水系統(tǒng)；2-給水處理系統(tǒng)；3-清水池；4-給水管網(wǎng)系統(tǒng)；5-水塔6-用戶；7-排水管道系統(tǒng)；8-調(diào)節(jié)池；9-均和池；10-污水處理系統(tǒng)1.1.4.2、給水排水系統(tǒng)的水質(zhì)關(guān)系給水排水系統(tǒng)的水質(zhì)主要以各組成部分的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和變化過程來體現(xiàn)。1、作為城鎮(zhèn)給水水源，其水質(zhì)必須符合國家生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2、生活飲用水必須達(dá)到國家生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范要求，工業(yè)用水和其他用水必須達(dá)到有關(guān)行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或用戶特定的水質(zhì)要求。3、廢水排放，其水質(zhì)要求應(yīng)按照國家廢水排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及廢水排放受納水體的承受能力確定。1.1.4.3.給水排水系統(tǒng)的水壓關(guān)系給水排水整個過程都與能量有關(guān)。在給水系統(tǒng)中：1、全重力供水。2、一級加壓供水（當(dāng)水廠地勢較高、水源地勢較高、原水水質(zhì)較好）。3、二級加壓供水：這是目前采用最多的供水方式。4、多級加壓供水：（一是長距離輸水時需要多級加壓提升；大型給水系統(tǒng)）。注意：1、直接加壓供水設(shè)備可在高層住宅及辦公樓、教學(xué)樓，公寓樓等新建、改建擴(kuò)建的二次供水工程中使用。2、凡可能對公共供水管網(wǎng)造成回流污染危害的相關(guān)行業(yè)（如醫(yī)院、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等）嚴(yán)禁設(shè)計(jì)、安裝、使用直接加壓供水設(shè)備。在排水系統(tǒng)中：排水系統(tǒng)一般靠地形高差按重力輸水，特殊情況下采用壓力輸水。排水系統(tǒng)提升：埋深較大的情況、局部地勢低的地方；排水系統(tǒng)提升有可能需要進(jìn)行多次。1.2

給水排水管道系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)、給水排水管道系統(tǒng)的功能水量輸送：即實(shí)現(xiàn)一定水量的位置遷移，滿足用水和排水的地點(diǎn)要求；水量調(diào)節(jié)：即采用貯水措施解決供水、用水與排水的水量不平均問題。水壓調(diào)節(jié)：即采用加壓和減壓措施調(diào)節(jié)水的壓力，滿足水輸送、使用和排放的能量要求。1.2.2、給水排水管道系統(tǒng)的特點(diǎn)1、一般性（一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征）：分散性（覆蓋整個用水區(qū)域）；連通性（各部分之間的水量、水壓和水質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)且相互作用）；傳輸性（水量輸送、能量傳遞）；擴(kuò)展性（可以向內(nèi)部或外部擴(kuò)展，一般分多次建成）；2、獨(dú)特性：隱蔽性強(qiáng)、外部干擾因素多、容易發(fā)生事故、基建投資費(fèi)用大、擴(kuò)建改建頻繁、運(yùn)行管理復(fù)雜等。1.3

給水管網(wǎng)系統(tǒng)1.3.1、給水管網(wǎng)系統(tǒng)的組成給水管網(wǎng)系統(tǒng)一般是由輸水管（渠）、配水管網(wǎng)、水壓調(diào)節(jié)設(shè)施（泵站、減壓閥）及水量調(diào)節(jié)設(shè)施（清水池、水塔、高位水池）等構(gòu)成。（如圖

1-4所示）圖1-4（a）地表水源給水管道系統(tǒng)示意圖1.3.2、給水管網(wǎng)系統(tǒng)類型1．按水源的數(shù)目分類單水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)多水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)圖1.5

多水源給水系統(tǒng)2．按系統(tǒng)構(gòu)成方式分類——P12統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)：同一管網(wǎng)按相同的壓力供應(yīng)生活、 生產(chǎn)、消防各類用水。特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，投資較少，管理方便。適用：工業(yè)用水量占總水量比例小，地形平坦的地區(qū)。分類：單水源給水系統(tǒng)和多水源給水系統(tǒng)。分質(zhì)給水系統(tǒng)：因用戶對水質(zhì)的要求不同而分成兩個 或兩個以上系統(tǒng)，分別供給各類用戶。分類：生活給水管網(wǎng)和生產(chǎn)給水管網(wǎng)等。使用：可以從同一水源取水，在同一水廠中經(jīng)過不同的工藝和流程處理后，由彼此獨(dú)立的水泵、輸水管和管網(wǎng)，將不同水質(zhì)的水供給各類用戶。如圖1.6圖1.6分質(zhì)給水系統(tǒng)特點(diǎn)：采用此種系統(tǒng)，可使城市水廠規(guī)?？s小，特別是可以節(jié)約大量藥劑費(fèi)用和動力費(fèi)用，但管道和設(shè)備增多，管理較復(fù)雜。適用：工業(yè)用水量占總水量比例大，水質(zhì)要求不高的地區(qū)。（3）分區(qū)給水系統(tǒng)1、作用：將給水管網(wǎng)系統(tǒng)劃分為多個區(qū)域，各區(qū)域管網(wǎng)具有獨(dú)立的供水泵站，供水具有不同的水壓。2、特點(diǎn)：分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)可以降低平均供水壓力，避免局部水壓過高的現(xiàn)象，減少爆管的幾率和泵站能量的浪費(fèi)。3、管網(wǎng)分區(qū)的方法：城鎮(zhèn)地形較平坦，功能分區(qū)較明顯或自然分隔而分區(qū)，如圖1-7所示.地形高差較大或輸水距離較長而分區(qū)，又有串聯(lián)分區(qū)和并聯(lián)分區(qū)兩類，圖1-8所示為并聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)，圖

1-9所示為串聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)。圖1-7

分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)

——自然分隔圖1-8

并聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)a-高區(qū)；b-低渠；1-凈水廠；2-水塔；圖1-9

串聯(lián)分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)a-高區(qū)；b-低區(qū)；1-凈水廠；2-水塔；3-加壓泵站3．按輸水方式分類重力輸水：水源處地勢較高，清水池中的水依靠重力進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)，無動力消耗，較經(jīng)濟(jì)。壓力輸水：依靠泵站加壓輸水。1.4

排水管道系統(tǒng)1.4.1、排水管道系統(tǒng)的組成排水管道系統(tǒng)一般由廢水收集設(shè)施、排水管道、水量調(diào)節(jié)池、提升泵站、廢水輸水管（渠）和排放口等組成。如圖1-10所示。圖1-14排水管道系統(tǒng)示意圖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(diǎn)：對水體污染嚴(yán)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(dāng)混合污水的流量>截流干管的輸水能力，溢流井進(jìn)，但在雨天時，仍有分混合污水未經(jīng)處理而接排放，成為水體的污源而使水體遭受污染。用于對老城市的舊合流部分混合污水

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水體比直排式有了較大的改部直染制適的改造特?zé)o法顯示該圖片。

點(diǎn)：無法顯示該圖片。（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(jìn)行處理。特點(diǎn):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(yùn)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(diǎn)：比較符合環(huán)境保護(hù)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)過處理后排入水體；雨水沿道路邊溝，地面明渠和小河，然后進(jìn)入較大的水體。適用：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(jìn)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。（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(diǎn)：可以更好地保護(hù)水

環(huán)境，但工程費(fèi)用較大，目前使用不多。適用于

污染較嚴(yán)重地區(qū)。亦稱混合制既有分流制，又有合流制，這種體制可稱為混合制。思考：排水體制如何選擇？（1）從城市規(guī)劃方面看：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。從環(huán)境保護(hù)方面看：①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；②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(yùn)行管理不便，特別是在我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不雄厚的城鎮(zhèn)和地區(qū)，更是無法采用；③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。④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(hù)，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；⑤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(fèi)用高，一般僅在地面污染較嚴(yán)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%，但合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。由于管道工程的投資占給排水工程總投資的

70%～80%，所以總的投資分流制比合流制高。如果是初建的城鎮(zhèn)和小區(qū)，初期投資受到限制時，可以

考慮采用不完全分流制，先建污水管道而后建雨水管道系統(tǒng)，以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)發(fā)展，且工期短，

見效快，隨著工程建設(shè)的發(fā)展，逐步建設(shè)雨水排水系統(tǒng)。（4）從排水系統(tǒng)的管理上看：合流制管道系統(tǒng)在晴天時只是部分流，流速較低，容易產(chǎn)生沉淀，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，管中的沉淀物易被暴雨水流沖走，這樣以來合流制管道系統(tǒng)的維護(hù)管理費(fèi)用可以降低，但是，