1、第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 第三章第三章 给排水管道系统给排水管道系统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统3-1 给水排水管道系统的任务和组成给水排水管道系统的任务和组成 管道承担水的输送任务，而附属构筑物则起管道承担水的输送任务，而附属构筑物则起水压提升及水量调控以及污（废）水和雨水的水压提升及水量调控以及污（废）水和雨水的收集等作用。收集等作用。 给水排水管道系统由管道（或渠道）和相应给水排水管道系统由管道（或渠道）和相应附属构筑物组成。附属构筑物组成。 它涉及的基础学科主要是水力学和水文学。它涉及的基础学科主要是水力学和水文学。无论是清水、浑水、污（废）水或雨水，在
2、管无论是清水、浑水、污（废）水或雨水，在管道或渠道中流动时，水的流量、流速和水头损道或渠道中流动时，水的流量、流速和水头损失是失是3个主要水力要素。从这方面而言，给水管个主要水力要素。从这方面而言，给水管道和排水管道具有共同性。而从系统的组成、道和排水管道具有共同性。而从系统的组成、任务和要求而言，给水管道系统和排水管道系任务和要求而言，给水管道系统和排水管道系统又有所区别，下面将分别介绍。统又有所区别，下面将分别介绍。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统学习内容v1、给水管道设计、施工、安装方面知识及运行管理及养护。v2、污水和雨水管道设计、施工、安装方面知识及运行管理及养护。v主要应
3、用水力学、物理学、数学方面的知识运算分析，掌握管网最优化理论和技术。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统关联第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1 管道系统的任务和组成管道系统的任务和组成 任务任务承担水的提升、水的输送、分配及水量调节承担水的提升、水的输送、分配及水量调节 3-1 给水排水管道系统的任务和组成给水排水管道系统的任务和组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1) 1) 输水管（渠）道输水管（渠）道 包括一级泵站至水厂处理构筑物的浑水输水管道和二级包括一级泵站至水厂处理构筑物的浑水输水管道和二级 泵站至配水管网之间的清水输水管泵站至配水管网之间的清水输水管
4、输水管道的任务仅起输水作用，管中流量、流速不变输水管道的任务仅起输水作用，管中流量、流速不变2) 2) 配水管网配水管网 处理后的水分配至整个用水区和用户处理后的水分配至整个用水区和用户管道系统的任务和组成管道系统的任务和组成（2 2）组成）组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统3) 3) 泵站泵站所有需水量提升到所要求的高度所有需水量提升到所要求的高度一级泵站抽取原水，二级泵站抽取清水；有时管网中还一级泵站抽取原水，二级泵站抽取清水；有时管网中还设加压泵站设加压泵站管道系统的任务和组成管道系统的任务和组成（2 2）组成）组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统4) 4) 水量调
5、节构筑物水量调节构筑物清水池：调节一级泵站和二级泵站的流量不等清水池：调节一级泵站和二级泵站的流量不等水塔：调节二级泵站和管网配水的流量不等（小城镇或工业企业）水塔：调节二级泵站和管网配水的流量不等（小城镇或工业企业）大、中城市往往采用二级泵站内的水泵调度来调节水量大、中城市往往采用二级泵站内的水泵调度来调节水量管道系统的任务和组成管道系统的任务和组成（2 2）组成）组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统5) 5) 给水管道系统上的附属构筑物给水管道系统上的附属构筑物主要有：阀门井、检查井、消火栓井、水表井、放空排水井、支墩主要有：阀门井、检查井、消火栓井、水表井、放空排水井、支墩 水
6、锤泄压井、穿越障碍物等水锤泄压井、穿越障碍物等管道系统的任务和组成管道系统的任务和组成（2 2）组成）组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 2 排水管道系统的任务和组成排水管道系统的任务和组成 任务任务 将城市污（废）水和降水按要求进行收集、输送、排放将城市污（废）水和降水按要求进行收集、输送、排放 组成组成 由一系列管道和附属构筑物组成（污水厂除外）由一系列管道和附属构筑物组成（污水厂除外）1) 1) 污水支管污水支管承受来自居住小区污水管道系统的污水或工厂企业集中排水的污水承受来自居住小区污水管道系统的污水或工厂企业集中排水的污水 这些管道的直径一般均较小，敷设在居住小区内。其
7、流程为：这些管道的直径一般均较小，敷设在居住小区内。其流程为：建筑内污水建筑内污水出户管出户管接户管接户管小区支管小区支管城市污水支管城市污水支管小区干管小区干管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2) 2) 干管干管其作用汇集污水支管流来的污水其作用汇集污水支管流来的污水城镇内常按分水线分成几个排水区域，每个区域通常设一根干管城镇内常按分水线分成几个排水区域，每个区域通常设一根干管3) 3) 主干管主干管其作用汇集各污水干管流来的污水，并将污水输送至污水厂其作用汇集各污水干管流来的污水，并将污水输送至污水厂2 2 排水管道系统的任务和组成排水管道系统的任务和组成第第三三章章 给给排排水
8、水管管道道系系统统4) 4) 雨水支管雨水支管其作用汇集来自雨水口的雨水并送至雨水干管。其作用汇集来自雨水口的雨水并送至雨水干管。5) 5) 雨水干管雨水干管其作用汇集雨水支管流来的雨水并就近排入水体。其作用汇集雨水支管流来的雨水并就近排入水体。6) 6) 排水管道上的附属构筑物排水管道上的附属构筑物主要包括：检查井、雨水口、出水口、泵站等主要包括：检查井、雨水口、出水口、泵站等有时还需设：溢流井、跌水井、倒虹管、防潮门等有时还需设：溢流井、跌水井、倒虹管、防潮门等 这是城市排水管道系统，工业企业排水管道系统的组成和任务与之这是城市排水管道系统，工业企业排水管道系统的组成和任务与之类似，只是范
9、围较小。类似，只是范围较小。2 2 排水管道系统的任务和组成排水管道系统的任务和组成第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统管道系统规划和布置管道系统规划和布置属于城市给水系统的一部分，需结合水源和水处理综合考虑。属于城市给水系统的一部分，需结合水源和水处理综合考虑。本节以管道系统为核心，简要介绍给水系统的总体布局及管本节以管道系统为核心，简要介绍给水系统的总体布局及管道系统的布置。道系统的布置。 给水系统的总体布局给水系统的总体布局根据城市总体规划、水源状况、城市地形、供水范围、用户对根据城市总体规划、水源状况、城市地形、供水范围、用户对水质、水量、水压的要求水质、水量、水压的要求3-2
10、给水排水管道系统规划和布置给水排水管道系统规划和布置 属于城市总体规划的一部分，依据城市总体规划中的属于城市总体规划的一部分，依据城市总体规划中的城市规模（包括人口和面积大小）、功能分区、规划年限城市规模（包括人口和面积大小）、功能分区、规划年限等为依据进行给排水系统规划。等为依据进行给排水系统规划。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 配水管网布置配水管网布置 配水管网是给水管道系统中的主要部分。由水厂二泵站配水管网是给水管道系统中的主要部分。由水厂二泵站送入配水管网的水，经干管、分配管再流入用户的接户送入配水管网的水，经干管、分配管再流入用户的接户管。配水管网的管。配水管网的设计和计
11、算设计和计算，通常只限于干管以及干管，通常只限于干管以及干管之间的连接管。因为干管对安全、经济供水起决定性作之间的连接管。因为干管对安全、经济供水起决定性作用，投资也最大。因此，用，投资也最大。因此，配水管网的布置配水管网的布置，通常指干管，通常指干管及干管之间连接管的布置，不包括分配管和接户管。及干管之间连接管的布置，不包括分配管和接户管。1) 1) 树状管网树状管网 适用：小城镇或城市建设初期适用：小城镇或城市建设初期 优点：投资少优点：投资少 缺点：供水安全性差缺点：供水安全性差树状管网树状管网二泵站二泵站第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2) 2) 环状管网环状管网管线呈环状。
12、管线呈环状。适用：大、中城市，供水安全性要求比较高的工业企业等适用：大、中城市，供水安全性要求比较高的工业企业等 优点：供水安全可靠优点：供水安全可靠 缺点：管网较复杂，投资大缺点：管网较复杂，投资大 实际上，现在城市给水管网多数是环状网和树状网结合。实际上，现在城市给水管网多数是环状网和树状网结合。在城市中心或供水安全性要求高的地区采用环状网，而在在城市中心或供水安全性要求高的地区采用环状网，而在郊区则以树状网形式向四周延伸。郊区则以树状网形式向四周延伸。 要求：管线应遍布整个用水区，供水安全可靠，力求最短要求：管线应遍布整个用水区，供水安全可靠，力求最短距离供给用户，按城市规划要求保留发展
13、余地。距离供给用户，按城市规划要求保留发展余地。二泵站二泵站第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 输水管渠布置输水管渠布置指水源指水源水厂及二级泵站水厂及二级泵站配水管网的管线（中间无用户，配水管网的管线（中间无用户，流量不变）。流量不变）。要求：要求：1 1）应保证不间断供水，输水管线一般采用双线，另在两条管）应保证不间断供水，输水管线一般采用双线，另在两条管线之间间隔一定距离设连通管，并设阀门以保证输水管发线之间间隔一定距离设连通管，并设阀门以保证输水管发生故障时不致断水。生故障时不致断水。2 2）尽量使管线最短。降低造价和输水费用。）尽量使管线最短。降低造价和输水费用。3 3）避免
14、穿越河谷、铁路、沼泽、滑坡等地段，尽量不占少占）避免穿越河谷、铁路、沼泽、滑坡等地段，尽量不占少占农田。农田。有条件时，最好沿现有道路或规划道路有条件时，最好沿现有道路或规划道路敷设敷设。4 4）充分利用地形，优先考虑重力流输水。）充分利用地形，优先考虑重力流输水。 长距离输水管渠和引水工程长距离输水管渠和引水工程由于城市附近的水源水量不足或水源受到污染，有的城市往往由于城市附近的水源水量不足或水源受到污染，有的城市往往通过长距离输水工程引水以满足城市用水要求。通过长距离输水工程引水以满足城市用水要求。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 2 排水管道系统规划和布置排水管道系统规划和布
15、置 城市排水体制城市排水体制 概念：城市污水和雨水概念：城市污水和雨水( (包括冰雪融化水包括冰雪融化水) )的汇集排除方式的汇集排除方式 分类：合流制排水系统、分流制排水系统分类：合流制排水系统、分流制排水系统1) 1) 合流制的排水体制合流制的排水体制含义：将城市污水和雨水采用一个管渠汇集排除的方式含义：将城市污水和雨水采用一个管渠汇集排除的方式分类：直流式：目前一般不采用，造成水体严重污染分类：直流式：目前一般不采用，造成水体严重污染 截流式：目前应用仍较广，雨天造成水体污染截流式：目前应用仍较广，雨天造成水体污染2) 2) 分流制的排水体制分流制的排水体制适用：新建城市、扩建新区、新开
16、发区或旧城改造适用：新建城市、扩建新区、新开发区或旧城改造特点：系统复杂，造价高，减轻水体污染特点：系统复杂，造价高，减轻水体污染第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统合流干管河第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统截 流 管溢 流 井污 水 厂合流干管河第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 合流干管污水厂合流干管合流干管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统污水厂污水干管雨水干管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统污水厂第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统污水厂溢流井主干管 第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第
17、三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统合流制管道系统在晴天时只是部分流，流速较低，合流制管道系统在晴天时只是部分流，流速较低，容易产生沉淀，据经验，管中的沉淀物易被暴雨水容易产生沉淀，据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样以来合流制管道系统的维护管理费用流冲走，这样以来合流制管道系统的维护管理费用可以降低，但是，流入污水厂的水量变化较大，污可以降低，但是，流入污水厂的水量变化较大，污水厂运行管理复杂。水厂运行管理复杂。分流制管道系统可以保证管内的流速，不致发生分流制管道系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，污水厂的运行管理也易于控制。沉淀，同
18、时，污水厂的运行管理也易于控制。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 排水管道系统布置排水管道系统布置1)1) 布置形式：均呈树状网布置形式：均呈树状网 2)2) 布置原则：尽可能在管线短、埋深浅的情况下，使最布置原则：尽可能在管线短、埋深浅的情况下，使最大区域的污水或雨水能自流排除。（顺坡排水）大区域的污水或雨水能自流排除。（顺坡排水）3) 3) 地形是影响排水管道系统布置的主要因素地形是影响排水管道系统布置的主要因素4 4）列几个方案，经济技术比较后再确定。）列几个方案，经济技术比较后再确定。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1
19、给水管道系统主要的设计内容、方法和要求给水管道系统主要的设计内容、方法和要求给水管道系统设计主要内容分为六部分：给水管道系统设计主要内容分为六部分： 管道系统布置和定线（第二节已介绍）、设计流量计算、求出管道管道系统布置和定线（第二节已介绍）、设计流量计算、求出管道直径、计算管道中水头损失、求出二泵站扬程及水塔高度，水量直径、计算管道中水头损失、求出二泵站扬程及水塔高度，水量调节构筑物（清水池、水塔或水库）容积计算。调节构筑物（清水池、水塔或水库）容积计算。 设计流量计算设计流量计算 设计用水量包括设计用水量包括城市居民生活用水量；工业企业用水量城市居民生活用水量；工业企业用水量( (生产用水
20、和职工生活用水生产用水和职工生活用水) ) 浇浇洒道路和绿地用水量；消防用水量等洒道路和绿地用水量；消防用水量等3-3 给排水给排水管道系统主要设计内容、方法和要求管道系统主要设计内容、方法和要求第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 城市用水量特别是居民生活用水量是变化的。例如：夏季用水量城市用水量特别是居民生活用水量是变化的。例如：夏季用水量高于冬季，节假日用水量高于平日用水量，一天中高于冬季，节假日用水量高于平日用水量，一天中24小时用水量又不相小时用水量又不相同，早晨起床后及晚饭前后一段时间内用水量最多，夜里用水量最少。同，早晨起床后及晚饭前后一段时间内用水量最多，夜里用水量最少。
21、 设计用水量的几个概念设计用水量的几个概念A A 最高日用水量：在设计年限内，用水最多的一天水量最高日用水量：在设计年限内，用水最多的一天水量B B 最高时用水量：在一天内，用水量最多的一个小时水量最高时用水量：在一天内，用水量最多的一个小时水量C C 平均时用水量：一天内平均一小时用水量平均时用水量：一天内平均一小时用水量 给水管道系统各部分的设计流量给水管道系统各部分的设计流量 给水管道系统各部分的给水管道系统各部分的设计流量设计流量均以设计年限内均以设计年限内最高日用水量最高日用水量计计算，但按照小时流量进行计算，各部分设计流量有所不同。所谓设计流算，但按照小时流量进行计算，各部分设计流
22、量有所不同。所谓设计流量，是用以确定各部分供水能力或管道直径的流量。在实际运行中，流量，是用以确定各部分供水能力或管道直径的流量。在实际运行中，流量总是经常变化的，但设计流量只能有一个。各部分设计流量选定如下：量总是经常变化的，但设计流量只能有一个。各部分设计流量选定如下：第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统A A 一级泵站、一级泵站、原水输水管原水输水管：设计流量均按最高日、平均时用水量计算：设计流量均按最高日、平均时用水量计算B B 二级泵站二级泵站 若管网中若管网中无无水塔或水库时，水塔或水库时，二级泵站供水量随用水量变化而变化，二级泵站供水量随用水量变化而变化， 设计流量按最高日
23、、最高时用水量计算。二级泵站与一级泵站流量设计流量按最高日、最高时用水量计算。二级泵站与一级泵站流量之差由清水池调节。之差由清水池调节。 若管网中有水塔或水库时，二级泵站根据用水量变化情况分级（分二若管网中有水塔或水库时，二级泵站根据用水量变化情况分级（分二 级或三级）供水，各级供水流量不同，但每级均是均匀供水，二级泵级或三级）供水，各级供水流量不同，但每级均是均匀供水，二级泵 站供水量与用水量之差由水塔或水库调节站供水量与用水量之差由水塔或水库调节C C 清水输水管道清水输水管道 若管网中无水塔或水库时若管网中无水塔或水库时，设计流量按最高日、最高时用水量计算，设计流量按最高日、最高时用水量
24、计算 若管网中有水塔或水库时，设计流量按最高日、最高时用水量减去水若管网中有水塔或水库时，设计流量按最高日、最高时用水量减去水 塔的输出流量计算塔的输出流量计算 城市中由数个水厂，每个水厂至管网按最高日、最高时用水量计算，城市中由数个水厂，每个水厂至管网按最高日、最高时用水量计算，D D 配水管网：设计总流量按最高日、最高时用水量计算配水管网：设计总流量按最高日、最高时用水量计算第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 给水管道系统主要的设计内容、方法和要求给水管道系统主要的设计内容、方法和要求 配水管网中管段设计流量计算配水管网中管段设计流量计算相关概念：相关概念：A 节点节点 B 管段
25、管段 C 环环 D 沿线流量（用户流量）沿线流量（用户流量）E 集中流量集中流量第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统管网流量简化方法和步骤管网流量简化方法和步骤v先简化：非均匀沿线流量先简化：非均匀沿线流量均匀沿线流量均匀沿线流量节点流量节点流量 全部节点流量之和等于总流量全部节点流量之和等于总流量Q。1) 非均匀配出的沿线流量简化为均匀配出的沿线流量非均匀配出的沿线流量简化为均匀配出的沿线流量2) 均匀配出的沿线流量按一定比例折算成节点流量均匀配出的沿线流量按一定比例折算成节点流量沿线流量为什么要转化为节点流量沿线流量为什么要转化为节点流量? 实际的管段并没有喇叭口形状的，管径也是不连
26、续的，所以，实际的管段并没有喇叭口形状的，管径也是不连续的，所以，仔细去计算每一个沿线流出去的流量已经没有实际意义了。沿线流仔细去计算每一个沿线流出去的流量已经没有实际意义了。沿线流量只有当其累积到一定量，足以引起管径变化的时候计算起来才有量只有当其累积到一定量，足以引起管径变化的时候计算起来才有实际意义。这样，就可以不考虑实际沿线配水的情况，而把一定长实际意义。这样，就可以不考虑实际沿线配水的情况，而把一定长度管段上的沿线流量用一个等效的流量来代替，即节点流量。度管段上的沿线流量用一个等效的流量来代替，即节点流量。+l0.5qlqlq0.5+tqtqq0.5lqt12第第三三章章 给给排排水
27、水管管道道系系统统管段设计流量分配管段设计流量分配二级泵站5443554QQqQq11854332QQQQQq第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统B B 环状网环状网 流量分配有多种组合方案。流量分配要满足节点流量的流量分配有多种组合方案。流量分配要满足节点流量的平衡条件，即流入任一节点的流量等于流离该节点的流量。平衡条件，即流入任一节点的流量等于流离该节点的流量。基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。管段设计流量分配管段设计流量分配注意：注意： 1）设计流）设计流量不代表管网量不代表管网中实际流量，中实际流量，只是用来求管只是用来求管径
28、的依据。径的依据。 2）这只是）这只是初步的流量分初步的流量分配，在确定管配，在确定管径并通过水力径并通过水力计算后，各管计算后，各管段流量还会有段流量还会有所调整。所调整。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 1 1 给水管道系统主要的设计内容、方法和要求给水管道系统主要的设计内容、方法和要求（3 3）管径计算）管径计算v根据经济流速选择管径。（4 4）管道系统水力计算）管道系统水力计算v目的：目的：在Q、d确定后，推算水头损失，求压力，确定水泵扬程，水塔高度。（5 5）水泵扬程计算）水泵扬程计算v确定管网控制点（离泵站最远最高的为最不利点最不利点）vH = ZH = Z控制点- Z-
29、 Z吸水位+h + H+h + H自由H控制点控制点ZqD4第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 给水管道系统优化设计基本概念给水管道系统优化设计基本概念 综合考虑因素综合考虑因素1) 1) 所需水量、水压保证性；所需水量、水压保证性； 2) 2) 供水可靠性；供水可靠性；3) 3) 水质安全性；水质安全性； 4) 4) 经济性（能用数学式表达）经济性（能用数学式表达） 管网建造费和经常性管理费用管网建造费和经常性管理费用1) 1) 管径大，流速低管径大，流速低 建造费大，运行管理费低建造费大，运行管理费低 2) 2) 管径小，流速高管径小，流速高 建造费小，运行管理费高建造费小，运行管
30、理费高 标准优化法标准优化法 （节约工程投资的（节约工程投资的5 51010）1) 1) 建立管网总费用等于管网的建造费与管理费之和为目标函数建立管网总费用等于管网的建造费与管理费之和为目标函数 以管网总费用为目标函数求极小值确定经济管径。以管网总费用为目标函数求极小值确定经济管径。2) 2) 经济管径不是标准管径，实际工程中只能选用与之相近的标准经济管径不是标准管径，实际工程中只能选用与之相近的标准管径，只能是近似优化。管径，只能是近似优化。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统Q1-2qj q1-2q4q32 污水管道系统主要的设计内容、方法和要求污水管道系统主要的设计内容、方法和要求
31、（1）污水设计流量计算）污水设计流量计算 污水管道设计内容有：管道系统平面布置、计算设污水管道设计内容有：管道系统平面布置、计算设计流量、管道直径和坡度计算，管道埋深设计，附属构计流量、管道直径和坡度计算，管道埋深设计，附属构筑物设计等。筑物设计等。v城市污水量城市污水量 = 生活污水生活污水 + 工业废水工业废水v设计管段设计管段：d、Q、i相同的两检查井之间的管段。相同的两检查井之间的管段。v管段设计流量管段设计流量 = 本段本段 + 转输转输 + 集中集中1) 本管段流量：管段沿线街坊本管段流量：管段沿线街坊 流来的流量；流来的流量；2) 转输流量：上游管段和旁测转输流量：上游管段和旁测
32、 管段流来的流量管段流来的流量3) 集中流量：用水户是从管网集中流量：用水户是从管网中一个点取得用水，且用水流量中一个点取得用水，且用水流量较大较大 如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可作为集中流量如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可作为集中流量第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 （2）污水管道系统的水力计算）污水管道系统的水力计算v目的：已知目的：已知Q求求d、i、埋深、埋深v因为污水管是重力流，非满流，计算较复杂，因为污水管是重力流，非满流，计算较复杂，一般利用计算图表或程序算。一般利用计算图表或程序算。v非满流的原因：非满流的原因：1）污水的流量很难精确确定，而且
33、雨水或地）污水的流量很难精确确定，而且雨水或地 下水可能渗入污水管道增加流下水可能渗入污水管道增加流 量，因此，选用的污水管道断面量，因此，选用的污水管道断面 面积应面积应留有余地留有余地，以防污水溢出；，以防污水溢出； 2）污水管道内沉积的污泥可能分解）污水管道内沉积的污泥可能分解 析出一些有害气体，需留出适当的析出一些有害气体，需留出适当的 空间，以利管道内的空间，以利管道内的通风，排除有通风，排除有 害气体害气体； 3）便于管道的）便于管道的疏通和维护疏通和维护管理管理hDl设计充满度设计充满度=h/D2 污水管道系统主要的设计内容、方法和要求污水管道系统主要的设计内容、方法和要求第第三
34、三章章 给给排排水水管管道道系系统统 v设计限制条件：设计限制条件： 1）最大充满度）最大充满度 h/D=0.550.75； 2）vmin 0.6m/s,vmax 10m/s(金属管金属管) 5m/s（非金属管）（非金属管） 3）最小管径）最小管径 街坊、厂区内街坊、厂区内 200mm，街道下，街道下 300mm 4）最小坡度）最小坡度 200mm-0.004 300mm-0.003 5）覆土厚度）覆土厚度 为防受地面荷载破坏，车行道下为防受地面荷载破坏，车行道下 0.7m 为防受冰冻破坏，最大冰冻线以上为防受冰冻破坏，最大冰冻线以上 0.15m2 污水管道系统主要的设计内容、方法和要求污水管
35、道系统主要的设计内容、方法和要求第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v污水管道水力计算中涉及污水管道水力计算中涉及5个参数，个参数，Q、D、v、I、h/D，设计，设计时时Q已确定，其它已确定，其它4个参数，则需要根据地形情况、设计要求和个参数，则需要根据地形情况、设计要求和有关限制条件通过计算确定。计算结果可能不唯一。有关限制条件通过计算确定。计算结果可能不唯一。v设计原则设计原则：满足以上约束条件，力求降低工程造价。地面坡度：满足以上约束条件，力求降低工程造价。地面坡度过大，设跌水井，埋深过大，设提升泵站。过大，设跌水井，埋深过大，设提升泵站。v举例举例：已知管段设计流量已知管段设计流
36、量Q=15.6L/s，地面坡度为，地面坡度为0.0033。若若选用管径选用管径D=200mm，经水力计算，经水力计算，v=0.78m/s（符合要求），（符合要求），h/D=0.6， I=0.0061，这个坡度远大于地面坡度，将使管道埋，这个坡度远大于地面坡度，将使管道埋深很大。所以为减小坡度，改用深很大。所以为减小坡度，改用D=250mm， v=0.7m/s， h/D=0.47， I=0.0041，各种条件均符合。，各种条件均符合。结果是受地面地形情结果是受地面地形情况制约的况制约的，如果地面坡度较大，如是，如果地面坡度较大，如是0.0058，则选用，则选用D=200的的管径就是合适的。管径就
37、是合适的。v从这个例子说明两点：从这个例子说明两点：（1）在流量）在流量Q已知条件下，改变一个参数（此例为管径已知条件下，改变一个参数（此例为管径D），其），其他三个参数均随之变化。他三个参数均随之变化。（2）设计计算过程中，既要满足约束条件，又要力求降低工程造）设计计算过程中，既要满足约束条件，又要力求降低工程造价，故须结合地形等条件综合考虑，不是纯粹的水力学问题。价，故须结合地形等条件综合考虑，不是纯粹的水力学问题。2 污水管道系统主要的设计内容、方法和要求污水管道系统主要的设计内容、方法和要求第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统v全年雨水量与污水量大致相当。但雨水设计流量往往较大。
38、全年雨水量与污水量大致相当。但雨水设计流量往往较大。v与污水管道相比与污水管道相比 相同点：相同点：树状网、重力流，设计管段概念，管道衔接及埋深树状网、重力流，设计管段概念，管道衔接及埋深要求。要求。 不同点：不同点：满流，设计流量计算，设计参数限值。满流，设计流量计算，设计参数限值。（1）设计流量）设计流量 公式公式 Q=qFA A 暴雨强度暴雨强度q qv根据重现期根据重现期P P和降雨历时和降雨历时t t，按公式求出暴雨强度，各地不同，按公式求出暴雨强度，各地不同，网上可查。网上可查。B B 汇水面积汇水面积F Fv平面布置时，划分各管段汇水面积，平面布置时，划分各管段汇水面积，F F总
39、总= =本段本段+ +转输转输C C 径流系数径流系数v砼砼0.9 0.9 级配路面级配路面-0.45 -0.45 公园草地公园草地-0.15-0.15，复杂路面，复杂路面用加权平均法求。用加权平均法求。3 3 雨水管道系统设计特点雨水管道系统设计特点第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统（2 2）水力计算特点）水力计算特点h/dh/d=1.0=1.0，最小管径，最小管径300mm300mm，i=0.003i=0.003，VminVmin=0.75m/s=0.75m/s，管顶平接。管顶平接。（3 3）雨水径流量的调节）雨水径流量的调节v雨水设计流量大，管道断面雨水设计流量大，管道断面尺寸大
40、，造价高。为了减小尺寸大，造价高。为了减小管渠断面尺寸，可在适当位管渠断面尺寸，可在适当位置设雨水调节池置设雨水调节池降低下降低下游管径，减少泵站装机容量。游管径，减少泵站装机容量。有条件时，尽量利用天然洼有条件时，尽量利用天然洼地、池塘、公园水池等经适地、池塘、公园水池等经适当修整作为调节池。当修整作为调节池。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统4 合流制管渠系统设计特点v与雨水管基本相同，但设计流量计算不同。与雨水管基本相同，但设计流量计算不同。（1）设计流量计算）设计流量计算A A 溢流井上游：溢流井上游：Q Q上上= =城市污水平均日平均时流量城市污水平均日平均时流量+ +雨水流
41、量雨水流量B B 溢流井下游：溢流井下游：Q Q下下= =上游管段污水平均流量上游管段污水平均流量+ +部分雨水流量部分雨水流量+ +下游（雨水下游（雨水+ +污水）污水） （由截流倍数定（由截流倍数定 一般用一般用3 3）Q上上Q下下溢流井溢流井污水厂污水厂第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统（1 1）设计流量计算）设计流量计算C C 截流倍数截流倍数 含义：通过溢流井上游转输至溢流井下游管段的雨水量（即不从溢含义：通过溢流井上游转输至溢流井下游管段的雨水量（即不从溢 流井溢出的雨水量）与晴天城市污水量（又称旱流量）之比流井溢出的雨水量）与晴天城市污水量（又称旱流量）之比 我国一般采用
42、的截流倍数为我国一般采用的截流倍数为3 3。 水力计算水力计算 V 、Dmin 、Imin 、埋深，均与雨水管渠基本相同。、埋深，均与雨水管渠基本相同。需校核睛天时管道中流速是否满足不淤最小流速。需校核睛天时管道中流速是否满足不淤最小流速。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统5 5 排水管道系统优化设计排水管道系统优化设计内容：内容：1 1、管网管网系统布置系统布置优化优化 2 2、管网管网设计参数设计参数优化优化目的：保证排水系统正常运行的情况下，总费用最省目的：保证排水系统正常运行的情况下，总费用最省。 优化设计主要是费用为目标函数，规定不同约束条件，优化设计主要是费用为目标函数，规
43、定不同约束条件，建立数学模型。建立数学模型。 费用包括：管道费用、施工费、提升泵站建设费、运行费用包括：管道费用、施工费、提升泵站建设费、运行电费等。电费等。第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统6 6 给水排水泵站给水排水泵站 水泵站是给水排水系统的重要组成部分，也是用电水泵站是给水排水系统的重要组成部分，也是用电量最大的部分。在整个给水系统用电中，泵站用电量量最大的部分。在整个给水系统用电中，泵站用电量约占约占95%-98%95%-98%。泵站消耗的电费占制水成本的。泵站消耗的电费占制水成本的40%-40%-70%70%。 给水排水系统常用的水泵给水排水系统常用的水泵常用叶片泵，按原理
44、分：离心泵常用叶片泵，按原理分：离心泵 轴流泵轴流泵 混流泵混流泵 按泵轴安装位置分：立式按泵轴安装位置分：立式 卧式卧式 按输送水质分：清水泵按输送水质分：清水泵 污水泵污水泵选泵依据选泵依据流量、扬程、效率（流量、扬程、效率（Q H Q H ）叶片泵的特性是：扬程随流量而变化，即流量大，扬程叶片泵的特性是：扬程随流量而变化，即流量大，扬程低；流量小，扬程高。通常每一种水泵都有一个能量低；流量小，扬程高。通常每一种水泵都有一个能量利用的高效区。水泵只有在高效区内运转才是最经济利用的高效区。水泵只有在高效区内运转才是最经济的。因此选泵时不能小流量用大泵或大流量用小泵，的。因此选泵时不能小流量用
45、大泵或大流量用小泵，这样不经济。这样不经济。 第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 给水排水系统常用的水泵给水排水系统常用的水泵v离心泵：扬程高，流量小离心泵：扬程高，流量小v轴流泵：扬程低，流量大轴流泵：扬程低，流量大v混流泵：介于二者之间混流泵：介于二者之间v给排水系统中应用最多是离心泵；给水系统中，离给排水系统中应用最多是离心泵；给水系统中，离心泵应用最多；排水系统中，轴流泵和混流泵用得心泵应用最多；排水系统中，轴流泵和混流泵用得较多。较多。轴流泵轴流泵离心泵离心泵第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 给水排水泵站：安装水泵的车间给水排水泵站：安装水泵的车间包括：水泵包括：水
46、泵 电机电机 管道管道 阀门阀门 变电变电 起重起重 引水引水 排水排水 计量计量 控制系统控制系统泵站设计：高度、机组布置、各种设备的选用泵站设计：高度、机组布置、各种设备的选用 给水泵站类型和主要特点给水泵站类型和主要特点1 1）一级泵站）一级泵站 流量一般变化不大、扬程不高流量一般变化不大、扬程不高2 2）二级泵站）二级泵站 流量大、扬程高流量大、扬程高3 3）加压泵站）加压泵站 串连分区供水串连分区供水4 4）循环泵站）循环泵站 工业企业中，生产废水。工业企业中，生产废水。流量、扬程稳定，供水安全性流量、扬程稳定，供水安全性要求高，泵备用率高。要求高，泵备用率高。第第三三章章 给给排排
47、水水管管道道系系统统 排水泵站排水泵站1 1）污水泵站）污水泵站 流量不断变化流量不断变化2 2）雨水泵站）雨水泵站 流量大、扬程低流量大、扬程低 轴流泵或混流泵轴流泵或混流泵3 3）合流泵站）合流泵站 与雨水基本相同与雨水基本相同 晴天、雨天流量不同晴天、雨天流量不同4 4）污泥泵站）污泥泵站 耐磨损、不易堵塞的杂质泵耐磨损、不易堵塞的杂质泵第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统3-4 给水排水管道系统运行管理给水排水管道系统运行管理 1 给水管道系统运行管理给水管道系统运行管理（1）检漏）检漏v管道漏水原因管道漏水原因 管材质量差、老化管材质量差、老化 管道接口不严密管道接口不严密 阀
48、门损坏阀门损坏 基础不平整引起基础不平整引起v检漏方法检漏方法 音听检漏法音听检漏法 区域装表法区域装表法 区域检漏法区域检漏法第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1、给水管道系统运行管理、给水管道系统运行管理（2 2）管道腐蚀和结垢的防治与清除）管道腐蚀和结垢的防治与清除v防治防治阴极保护、金属表面涂层、采用非金属管、阴极保护、金属表面涂层、采用非金属管、调整调整PHPH值稳定水质值稳定水质v清除清除高速水冲洗、压缩空气水力冲洗、化学清高速水冲洗、压缩空气水力冲洗、化学清洗、机械刮管洗、机械刮管第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统1 1、给水管道系统运行管理、给水管道系统运行
49、管理（3）管网水质改善v水质变差，如浊度增高，龙头放出的水呈现红色或褐色，水质变差，如浊度增高，龙头放出的水呈现红色或褐色，细菌数增加等。细菌数增加等。v管网水质变坏的原因：管中结垢、残存微生物、水中铁锰管网水质变坏的原因：管中结垢、残存微生物、水中铁锰含量高、二次污染含量高、二次污染v措施措施 控制出厂水铁锰含量控制出厂水铁锰含量 中途加氯中途加氯 定期清洗水箱定期清洗水箱 管道防腐涂层管道防腐涂层第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统 4管网水压和流量测定管网水压和流量测定v自动、人工测压自动、人工测压绘制等压线绘制等压线判断管网负荷判断管网负荷若某地等水压线过密，则表明该地区管网负荷
50、过大，管径偏小。若某地等水压线过密，则表明该地区管网负荷过大，管径偏小。5管网调度管网调度v目的：提高供水安全，降低输配水电费。目的：提高供水安全，降低输配水电费。v利用计算机技术，优化调度利用计算机技术，优化调度科研课题科研课题第第三三章章 给给排排水水管管道道系系统统2 2 排水泵站的运行管理排水泵站的运行管理 各渠道清通各渠道清通 清通的主要方法：水力清通（高压水冲）、机械清通清通的主要方法：水力清通（高压水冲）、机械清通 渠道维修渠道维修 过重的管道外荷载或地基不均匀沉陷，会使管道损坏或过重的管道外荷载或地基不均匀沉陷，会使管道损坏或产生裂缝。检查井盖、雨水口顶盖等也常常会受损坏。产生
