土木工程概論第10章-給排水工程

第十章

給排水工程本章內(nèi)容10.1給水工程10.2排水工程前言

17世紀(jì)歐洲發(fā)達(dá)城市的排水系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到很高的水平。給排水工程是人類文明的產(chǎn)物，體現(xiàn)了人類衛(wèi)生條件和居住環(huán)境的改善。給排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)組成部分。城市的人均耗水量和排水處理比例，往往反映出一個(gè)城市的發(fā)展水平。10.1給水工程給水工程包括城市給水和建筑給水兩部分。前者解決城市區(qū)域供水問題；后者解決一棟具體的建筑物的供水問題。10.1.1城市給水一、城市給水系統(tǒng)的組成

一般由取水工程、凈水工程、輸、配水工程和調(diào)節(jié)設(shè)施組成。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：（1）保證供應(yīng)城市的需要水量；（2）保證供水水質(zhì)符合國家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；（3）保證不間斷地供水、提供規(guī)定的服務(wù)水壓和滿足城市的消防要求。二、取水構(gòu)筑物

功能：取用水源水。1、地下水取水構(gòu)筑物：井和泉室。二、凈水方法—般地面水凈水廠的凈水工藝流程如所示。124351、由一級泵站送來原水，水中含有懸游物、膠體物等雜質(zhì)，需加入明礬或硫酸亞鐵等混凝劑，經(jīng)過充分混合，產(chǎn)生凝聚作用，并與水中雜物形成絨毛狀絮體，然后流人沉淀池。水流速降低，絮休沉淀，除去水中雜質(zhì)，使水澄清。沉淀池有水平流行的平流式沉淀池，也有斜管、斜板式沉淀池，后者由于增大沉淀面積，因而沉淀效率提高很多。2、也可以使用混合反應(yīng)與沉淀在一個(gè)池中進(jìn)行，利用池中有吸附能力的泥渣來澄清水的構(gòu)筑物，稱澄清池。水經(jīng)沉淀或澄清后，除去大部分雜質(zhì)。3、過濾處理：水質(zhì)雖然較清，但仍含有微小顆粒雜物及細(xì)菌等，必須經(jīng)過濾處理，使水質(zhì)進(jìn)—步改善，以滿足用水的水質(zhì)要求。過濾一般用快濾池，池中濾料常用石英砂，使澄清后的水經(jīng)過砂層，利用砂粒間的微小扎隙的篩濾、吸附、沉淀等作用，除去水中細(xì)小物質(zhì)。4、消毒：過濾后水質(zhì)清澈、透明，但仍含有細(xì)菌，并可能有病原茵，還不適和生活飲用，因此需進(jìn)行最后消毒處理，殺滅病菌，保證飲水衛(wèi)生。消毒有很多種方法，但大規(guī)模的水質(zhì)消毒常用氯或臭氧。由于氯消毒方便、經(jīng)濟(jì)．且能保持一定時(shí)間的延續(xù)消毒能力，因而用得較多。5、輸配：原水經(jīng)沉淀澄清、過濾、消毒后，水質(zhì)可滿足用水要求。最后將清水貯存于清水池中，再由二級泵站抽送到輸配水管中，供用戶使用。10.1.1城市給水1．統(tǒng)一給水系統(tǒng)當(dāng)城市給水系統(tǒng)的水質(zhì)，均按生活用水標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一供應(yīng)各類建筑作生活、生產(chǎn)、消防用水，則稱此類給水系統(tǒng)為統(tǒng)一給水系統(tǒng)。

2.分質(zhì)給水系統(tǒng)當(dāng)一座城市或大型廠礦企業(yè)的用水，因生產(chǎn)性質(zhì)對水質(zhì)要求不同，特別對用水大戶，其對水質(zhì)的要求低于生活用水標(biāo)準(zhǔn)，則適宜采用分質(zhì)給水系統(tǒng)。10.1.1城市給水分質(zhì)給水系統(tǒng)3.分壓給水系統(tǒng)當(dāng)城市或大型廠礦企業(yè)用水戶要求水壓差別很大時(shí)，可以采用并聯(lián)和串聯(lián)分壓給水系統(tǒng)。分壓并聯(lián)給水系統(tǒng)10.1.1城市給水4.分區(qū)給水系統(tǒng)將整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)區(qū)，各區(qū)之間采取適當(dāng)?shù)穆?lián)系，而每區(qū)有單獨(dú)的泵站和管網(wǎng)。采用分區(qū)系統(tǒng)技術(shù)上的原因是為使管網(wǎng)的水壓不超過水管能承受的壓力。

10.1.1城市給水分區(qū)給水系統(tǒng)5.循環(huán)和循序給水系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)是指使用過的水經(jīng)過處理后循環(huán)使用，只從水源取得少量循環(huán)時(shí)損耗的水。10.1.1城市給水循環(huán)與循環(huán)給水系統(tǒng)示意圖6.區(qū)域給水系統(tǒng)統(tǒng)一從沿河城市的上游取水，經(jīng)水質(zhì)凈化后，用輸、配管道送給沿該河諸多城市使用的區(qū)域性供水系統(tǒng)。10.1.1城市給水環(huán)狀和枝狀配水管網(wǎng)示意圖7.中水系統(tǒng)定義：將各類建筑或建筑小區(qū)使用后的排水，經(jīng)處理達(dá)到中水水質(zhì)要求后，回用于廁所便器沖洗、綠化、洗車、清掃等各雜用水用水點(diǎn)的一整套工程設(shè)施。組成：中水原水系統(tǒng)、處理系統(tǒng)及給水系統(tǒng)。作用：可實(shí)現(xiàn)污水、廢水資源化，既節(jié)省了水資源，又使污水無害化。在環(huán)保，緩解水資源不足方面起到了重要作用。高層建筑用水量一般均較大，設(shè)置中水系統(tǒng)也就具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。10.1.1城市給水2.城市給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、管道材料：分為金屬和非金屬材料1、金屬管1）鋼管。鋼管又分為普通鋼管、鍍鋅鋼管及無縫鋼管。鍍鋅鋼管：鋼管鍍鋅是為了防銹、防腐蝕。用于生活飲用水管或某些工業(yè)水管，可免影響水質(zhì)；普通鋼管：用于非生活用水管道或一般工業(yè)給水管道等；無縫鋼管：用于高壓管，其工作壓力可達(dá)1．6MPa以上。特點(diǎn)：強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、重量輕、長度大、加工安裝容易等優(yōu)點(diǎn)，但抗腐蝕性差，造價(jià)較高。2）鑄鐵管。鑄鐵管有耐腐蝕、接裝方便、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但性脆，重量較大，多用于直徑大于50mm的埋地管。3）銅管。銅管具有韌性大、重量較小、耐腐性強(qiáng)、接裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)較高，國內(nèi)應(yīng)用較少。2、非金屬管1）塑料管。多用硬聚氯乙烯管，也稱為UPVC管。具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，水力性能良好，較輕，加工安裝方便。但耐熱性差，強(qiáng)度較低。2）石棉水泥管。一般用于埋地管，水力性能良好，機(jī)械強(qiáng)度較高，絕緣性能強(qiáng)，重量輕，易加工。但脆性大。

二、布網(wǎng)方式枝型和網(wǎng)型三、增壓、貯水設(shè)備1.水泵

水泵是給水系統(tǒng)中的主要升壓設(shè)備。虹吸式水泵流量大、揚(yáng)程低，在城市供水管網(wǎng)中應(yīng)用較多；在建筑內(nèi)部的給水系統(tǒng)中，一般采用離心式水泵，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高且流量和揚(yáng)程在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。10.1.1城市給水

2.貯水池貯水池是貯存和調(diào)節(jié)水量的構(gòu)筑物。

其有效容積應(yīng)根據(jù)生活（生產(chǎn)）調(diào)節(jié)水量、消防貯備水量和生產(chǎn)事故備用水量確定。氣壓給水設(shè)備：利用密閉罐中壓縮空氣的壓力變化，調(diào)節(jié)和壓送水量，在給水系統(tǒng)中主要起增壓和水量調(diào)節(jié)作用。10.1.1城市給水3.水箱

按用途分，有高位水箱、減壓水箱、沖冼水箱、斷流水箱等。

制作材料，有鋼板（普通、搪瓷、鍍鋅、復(fù)合和不銹鋼板）、鋼筋混凝土、塑料和玻璃鋼等。10.1.1城市給水水箱配管附件示意圖4、氣壓給水裝置1、水箱的缺點(diǎn)：1）水箱是靠其位置高度所形成的壓力來供水的，為此需將水箱放在

建筑物屋頂?shù)淖罡咛帲诖笮徒ㄖ校词谷绱?，還常常不能滿足最不利供水點(diǎn)的供水水壓要求。2）由于水箱存水量較大，在屋頂上形成很大荷重，增加結(jié)構(gòu)荷載，不利于抗震，同時(shí)也有礙建筑美觀。結(jié)論：改用氣壓裝置2、氣壓裝置，也稱氣壓水箱。此裝置是將水及空氣密封于壓力水罐內(nèi)，利用空氣壓力把箱內(nèi)存水壓送到供水系統(tǒng)中去，其作用與水箱相同。由于罐內(nèi)水是受壓力的，因此罐的位置不受高度和地點(diǎn)的限制。優(yōu)點(diǎn)：靈活性大、建設(shè)快、水受污染少、不妨礙建筑美觀、有利抗震。缺點(diǎn)：壓力變化大、效率低、運(yùn)行復(fù)雜、需經(jīng)常補(bǔ)氣、耗電能較多、供水安全性不如屋頂水箱可靠。10.1.2建筑給水一、定義為工業(yè)與民用建筑物內(nèi)部和居住小區(qū)范圍內(nèi)生活設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備提供符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及水量、水壓和水溫要求的生活、生產(chǎn)和消防用水的總稱。供給居住小區(qū)范圍內(nèi)建筑物內(nèi)外部生活、生產(chǎn)、消防用水的給水系統(tǒng)，包括建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)與居住小區(qū)給水系統(tǒng)兩類。建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)二、給水方式指建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的供水方案?；绢愋停褐苯咏o水方式、設(shè)水箱的給水方式、設(shè)水泵的給水方式、設(shè)水泵和水箱的給水方式、分區(qū)給水方式等。10.1.2建筑給水直接給水系統(tǒng)設(shè)水箱的給水系統(tǒng)10.1.2建筑給水設(shè)水泵的給水方式10.1.2建筑給水分區(qū)給水方式分質(zhì)給水方式三、高層建筑物供水高層建筑必須在垂直方向分成幾個(gè)區(qū)，采用分區(qū)供水的系統(tǒng)。城市給水網(wǎng)的供水壓力往往不能滿足高層建筑的供水要求，需要另行加壓。所以在高層建筑的底層或地下室要設(shè)置水泵房，用水泵將水送到建筑上部的水箱。10.1.2建筑給水高層建筑給水示意圖

1室內(nèi)給水管道按供水可靠程度要求分為：枝狀和環(huán)狀。

2管道敷設(shè)分為明裝和暗裝。

3建筑內(nèi)給水包括生活，生產(chǎn)，消防用水三部分各個(gè)特點(diǎn)。10.2排水工程10.2.1城市排水一、定義：城市的生活污水、工業(yè)生產(chǎn)污水和廢水以及空中降水所采用的排水方式稱為排水體制。二、分類：1.合流制排水系統(tǒng)

(1)簡單合流系統(tǒng)

(2)截流式合流系統(tǒng)2.分流制排水系統(tǒng)3.半分流制排水系統(tǒng)3、合流制1）完全合流制。當(dāng)生活污水、工業(yè)污水和雨水在同一排水系統(tǒng)匯集和排除時(shí)，稱為合流制排水系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：采用這種系統(tǒng)時(shí)，街道下只有一條排水管道，因而管網(wǎng)建設(shè)比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：幾種污水匯集后都流人處現(xiàn)廠，使處理廠的規(guī)模過大，投資過多，建設(shè)困難；不降雨時(shí)，排水管內(nèi)水量較小，管中水力條件較差；如果直接排入水體又極不衛(wèi)生。因此實(shí)際采用合流制排水系統(tǒng)的很少。(2)截流式合流制定義：污水與雨水合流后排向沿河的截流干管，并在干管上設(shè)置雨水溢流井。不降雨水時(shí)，污水流入處理廠進(jìn)行處理；降雨時(shí)，管中流量增大，當(dāng)管內(nèi)流量超過一定限度時(shí)，超出的流量將通過溢流井溢入河道中。4、分流制定義：污水與雨水分別排除的系統(tǒng)。分類：完全分流制，不完全分流制?！?）完全分流制。生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別以三個(gè)管道來排除；或生活污水與水質(zhì)相類似的工業(yè)污水合流，而雨水則流人雨水管道。特點(diǎn)：完全分流制系統(tǒng)衛(wèi)生情況好，管內(nèi)水力條件也較佳，并可以分期建設(shè)，減少一次投資。實(shí)際采用的較多。缺點(diǎn)：由于管道數(shù)增多，投資比合流制增大。同時(shí)，因雨水可直接排入河道，初降的雨水較臟，有可能污染河道。(2)不完全分流制定義：是城市只設(shè)污水排水系統(tǒng)而不設(shè)雨水系統(tǒng)。雨水沿街道邊溝或明渠排入水體。特點(diǎn)：比較經(jīng)濟(jì)，但需具有有利地形時(shí)才能采用。在新建城市中，初期采用不完全分流制系統(tǒng)，先解決污水排除問題。隨著城市的發(fā)展，道路逐漸完善，雨水管也建設(shè)起來，改為完全的分流制，這樣分期建設(shè)排水系統(tǒng)，有利城市的發(fā)展。二、城市排水系統(tǒng)從總體看，城市排水系統(tǒng)由收集（管渠）、處理（污水廠）和處置三方面的設(shè)施組成。1.排水管渠系統(tǒng)的組成2.污水處理廠的組成3.城市排水系統(tǒng)規(guī)劃原則和要點(diǎn)10.2.1城市排水2.

排水管渠管渠：明渠和暗管，加蓋明渠。暗管：管道是預(yù)制的圓形管道，管直徑小，<2m。渠是現(xiàn)場制造，形狀也多不為圓形，而是根據(jù)需要確定。2.1．管渠(管道與管渠)2.排水管渠管道和管渠的要求：1.不能滲漏，否則滲入造成流量增加，或滲出造成污染地下水，或造成地基結(jié)構(gòu)破壞；2.耐腐蝕，因?yàn)槟承U水污水有腐蝕性；3.內(nèi)壁整齊光滑，水流阻力小4.強(qiáng)度要高，耐靜荷載或動荷載(路面下)，保證運(yùn)輸和施工；5.價(jià)格要低，管道的材料是管道造價(jià)的重要因素。2.排水管渠

(1).窨井窨井，又稱檢查井，設(shè)置在管道的交叉、轉(zhuǎn)彎、尺寸變化、坡度變化、一定距離的直線管道或需要跌水、需要水封等情況下設(shè)置的井.作用是檢查、清通和連接管道。2.4排水管渠系統(tǒng)的組成2.排水管渠窨井的組成：1.井底(包括基礎(chǔ))、井身、井蓋(包括蓋座)2.排水管渠井底半圓形流槽

2.排水管渠井蓋2.排水管渠

(2).跌水井設(shè)有消能設(shè)施的檢查井。上下游管道落差小，一般不設(shè)置跌水井，而是將窨井底部改為斜坡。管道跌水水頭為1.0～2.0m時(shí)，宜設(shè)跌水井；跌水水頭大于2.0m時(shí)，應(yīng)設(shè)跌水井。管道轉(zhuǎn)彎處不宜設(shè)跌水井。跌水井的進(jìn)水管管徑不大于200mm時(shí)，一次跌水水頭高度不得大于6m；管徑為300～600mm時(shí)，一次不宜大于4m。跌水方式一般可采用豎管或矩形豎槽。管徑大于600mm時(shí)，其一次跌水水頭高度及跌水方式應(yīng)按水力計(jì)算確定。2.排水管渠管徑較小，跌水方式一般可采用豎管或矩形豎槽。2.排水管渠管徑較大，跌水方式一般可采用階梯式跌水井。

2.排水管渠(3).水封井對工業(yè)廢水而言，若含有容易燃燒的爆炸的氣體(揮發(fā)性物質(zhì))，必須設(shè)置水封井，水封井水封深度為0.25m。具有隔斷氣體流通的功能，井上宜設(shè)置通風(fēng)設(shè)施，井底應(yīng)設(shè)置沉泥槽。水封井以及同一管道系統(tǒng)中的其他檢查井，均不應(yīng)設(shè)在車行道和行人眾多的地段，并應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生明火的場地。平面圖剖面圖仿真圖水封井2.排水管渠(4).溢流井(截流井)溢流井作用，旱流將污水輸送到污水廠，雨天大部分溢流到河流(仍有部分到污水廠)。截流槽式、溢流堰式、跳躍堰式。截流井宜采用槽式，也可采用堰式或槽堰結(jié)合式。管渠高程允許時(shí)，應(yīng)選用槽式，當(dāng)選用堰式或槽堰結(jié)合式時(shí)，堰高和堰長應(yīng)進(jìn)行水力計(jì)算。截流槽式溢流井①合流管道

②截流管道③溢流管道2.排水管渠(5).跳躍井跳躍堰式截流井(跳躍井)多用在半分流制排水系統(tǒng)，當(dāng)雨水流量大時(shí)，由于流速加快，雨水越過隔墻，全部雨水污水直接進(jìn)入水體。能夠截流初雨污染。對污水廠的沖擊負(fù)荷較小。我國無工程實(shí)例。2.排水管渠跳躍井平面圖、剖面圖①雨水入流干管②雨水出流干管③截流干管④隔墻2.排水管渠

(8).雨水口收集雨水的構(gòu)筑物，雨水從雨水口開始進(jìn)入管道系統(tǒng)，經(jīng)過連接管流入窨井。雨水口間距25-50m,道路坡度>0.02,可以距離增加.雨水口結(jié)構(gòu)分進(jìn)水篦、井身、連接管。2.排水管渠雨水口類型分：邊溝、側(cè)石和聯(lián)合式雨水口。邊溝雨水口的進(jìn)水篦在路面，與路面平或略低于路面，進(jìn)水能力大，但影響交通；側(cè)石雨水口進(jìn)水篦在路邊側(cè)石，垂直于地面，進(jìn)水能力差，但不影響交通，而且可以用細(xì)的篦條。從底部構(gòu)造看，可以分為落底和不落底的，落底就是連接管連接位置與井底存在一定的距離，可以截流較重的物體。①進(jìn)水篦②連接管③側(cè)石④道路⑤人行道邊溝雨水口2.排水管渠進(jìn)水篦位于道路上，需要用鑄鐵材料邊溝雨水口圖拍攝于校園內(nèi)2.排水管渠邊溝雨水口圖2.排水管渠①雨水口②連接管③側(cè)石④道路⑤人行道側(cè)石雨水口2.排水管渠側(cè)石雨水口進(jìn)水篦位于側(cè)石下，細(xì)鋼筋即可①側(cè)石進(jìn)水篦②邊溝進(jìn)水篦③連接管④道路⑤側(cè)石⑥人行道聯(lián)合雨水口

2.排水管渠聯(lián)合雨水口邊溝進(jìn)水篦應(yīng)位于道路上，而不應(yīng)在人行道上！！(9).倒虹管穿越障礙物設(shè)置的特殊構(gòu)筑物。由進(jìn)水井、管管、出水井組成。折管式管管，管道先下降再上升，適合跨度大的河道等，施工復(fù)雜，管理養(yǎng)護(hù)困難，而直管式，管管部分為直形，相對管理維護(hù)