1、第四节 城镇给水管道系统规划城镇管道系统规划城镇管道系统规划目的：目的：将水从水厂合理地输送分配给用户。将水从水厂合理地输送分配给用户。要求：要求：供给用户所需的水量，保证配水管网足够的水供给用户所需的水量，保证配水管网足够的水压，保证可以提供不间断给水。压，保证可以提供不间断给水。内容内容：（1 1）合理布置输水管和配水管网；）合理布置输水管和配水管网； （2 2）估算管道管径；）估算管道管径； （3 3）合理规划泵站及扬程。）合理规划泵站及扬程。2022-3-31 3 一、给水管道系统的组成与布置一、给水管道系统的组成与布置输水和配水系统输水和配水系统输输水水管管渠渠配配水水管管网网泵泵站
2、站水水塔塔水水池池1-清水池；清水池；2-供水泵站；供水泵站；3-输水管；输水管；4-配水管网；配水管网；5-水塔水塔(高位水池高位水池)；6-加压泵站；加压泵站；7-减压设施减压设施1、输水管渠的布置、输水管渠的布置输水管道输水管道渡槽渡槽定义：定义：在输水过程中基本没有在输水过程中基本没有流量分出的管渠。主要指从水流量分出的管渠。主要指从水源到水厂的源到水厂的浑水输水管渠浑水输水管渠、从、从水厂到用水区或从用水区到远水厂到用水区或从用水区到远距离大用户的距离大用户的清水输水管渠清水输水管渠。特点：特点：距离长，管径大，距离长，管径大，与河流、高地、交通路线与河流、高地、交通路线等的交叉较多
3、，对投资及等的交叉较多，对投资及供水安全影响大。供水安全影响大。形式：形式：常用的有压力输水常用的有压力输水管渠和无压输水管渠两种管渠和无压输水管渠两种形式。形式。布置：布置：输水管的布置主要是输水管的布置主要是定线定线和和管道数量的确定管道数量的确定。定线：定线：指在地形平面图上确定管线的走向和位置。指在地形平面图上确定管线的走向和位置。（1 1）定线步骤）定线步骤在地形图上初步选定几条可能的输水线路；在地形图上初步选定几条可能的输水线路；实地踏勘、测量；实地踏勘、测量；将方案细化，以技术经济比较确定路线。将方案细化，以技术经济比较确定路线。（2 2）定线原则）定线原则必须与城市建设规划相结
4、合，尽量缩短线路长度，减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，减少交叉，降低造价；少拆迁，少占农田，减少交叉，降低造价；选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有或规划道路选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有或规划道路定线，以便于施工和检修，提高供水安全性；定线，以便于施工和检修，提高供水安全性；充分利用地形，尽可能重力输水，降低运行费用；充分利用地形，尽可能重力输水，降低运行费用；考虑近远期结合和分期实施。考虑近远期结合和分期实施。（3 3）输水管的数量）输水管的数量供水安全性要求较高时，输水干管一般不宜少于两条；供水安全性要求较高时，输水干管一般不宜少于两条； 供水安全
5、性要求较低，或采用双管不可行、不经济时，供水安全性要求较低，或采用双管不可行、不经济时，采用单管输水，管渠末端设储水池；采用单管输水，管渠末端设储水池； 供水安全性要求低或多水源供水，单管输水。供水安全性要求低或多水源供水，单管输水。输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过何一段发生故障时仍能通过事故用水量事故用水量计算确定；储水池计算确定；储水池容积满足城镇事故用水量。容积满足城镇事故用水量。 城镇的事故水量为设计水量的城镇的事故水量为设计水量的70%70%； 工业企业的事故水量按有关工艺要求确定；工业企业的事故
6、水量按有关工艺要求确定； 当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。 2022-3-31 8 管网组成：管网组成：按照在管网中所起作用不同，配水管道分为：按照在管网中所起作用不同，配水管道分为：干管：将水输送给各用水区域，同时也向沿途用户供水。干管：将水输送给各用水区域，同时也向沿途用户供水。连接管：用于连接各干管，均衡各干管的水量和水压。连接管：用于连接各干管，均衡各干管的水量和水压。分配管：从干管取水分配给各街坊或小用水区域及消火栓。分配管：从干管取水分配给各街坊或小用水区域及消火栓。接户管：从分配管或直接从干管、连接管引水到用户。接户管：从分配管或直
7、接从干管、连接管引水到用户。 管网布置指干管和连接管的布置。管网布置指干管和连接管的布置。2、配水管网的布置、配水管网的布置2022-3-31 9 布置形式布置形式树状网树状网环状网环状网一般适用于小城市和小型工矿企一般适用于小城市和小型工矿企业，供水可靠性较差，树状网的业，供水可靠性较差，树状网的末端水质容易变坏。末端水质容易变坏。供水可靠性增加。可以大大减轻供水可靠性增加。可以大大减轻因水锤作用产生的危害。但是环因水锤作用产生的危害。但是环状网的造价明显地比树状网高。状网的造价明显地比树状网高。树状和环树状和环状结合状结合一般城镇的中心区采用环状，提一般城镇的中心区采用环状，提高供水安全性
8、；周边采用树状网高供水安全性；周边采用树状网辐射，节约投资；近期树状远期辐射，节约投资；近期树状远期环状。环状。2、配水管网的布置、配水管网的布置2022-3-31 10 图1 树状网图2 环状网管网定线：管网定线： 定线时一股只限于管网的干管以及干管之间的连接管，定线时一股只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。（1 1）影响因素：）影响因素：城镇平面布置，供水区的地形，水源城镇平面布置，供水区的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流
9、、铁路、桥梁等的位置等。流、铁路、桥梁等的位置等。（2 2）原则：）原则：符合城镇规划，近远期结合，并留有发展余地；符合城镇规划，近远期结合，并留有发展余地； 管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；合理选择管网布置形式，保证供水可靠，事故影响范围小；合理选择管网布置形式，保证供水可靠，事故影响范围小；力求管线短，交叉少，施工维护方便。力求管线短，交叉少，施工维护方便。（3 3）布置要点（干管走向，条数，位置）布置要点（干管走向，条数，位置）以最短的距离从水厂向用水区布置一条或几条平行的干管。以最短的距离从水厂向用水区布置一条或几
10、条平行的干管。干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致；方向一致； 干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过要道路下通过 ；干管尽量从用水量大、两侧均匀用水的地区通过，避免沿干管尽量从用水量大、两侧均匀用水的地区通过，避免沿河、广场、公园等不用水的地区通过；河、广场、公园等不用水的地区通过；管线大致均匀地分布于整个给水区。干管的间距采用管线大致均匀地分布于整个给水区。干管的间距采用500500800m800m；连接管的间距可根据街区的大小考虑在
11、；连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m8001000m左右左右2022-3-31 14 二、给水管网的计算二、给水管网的计算管道工程的建设投资（包括管道、阀门、附属设施等）管道工程的建设投资（包括管道、阀门、附属设施等）占整个给水系统总投资的占整个给水系统总投资的 6080%，输配水所需的动力，输配水所需的动力费用占给水系统运行总费用的费用占给水系统运行总费用的4070%。计算步骤是：计算步骤是： （1）求比流量、沿线流量和节点流量；）求比流量、沿线流量和节点流量； （2）求管段计算流量；）求管段计算流量； （3）确定各管段的管径和水头损失；）确定各管段的管径和水头损失；（4）进
12、行管网水力计算或技术经济计算；）进行管网水力计算或技术经济计算； （5）确定水塔高度和水泵扬程）确定水塔高度和水泵扬程2022-3-31 15 节点：节点：一般指不同管径或不同材质的管线交接点或两管一般指不同管径或不同材质的管线交接点或两管交点或集中向大用户供水的点。交点或集中向大用户供水的点。 管段：管段：两节点之间的管线。两节点之间的管线。 管线：管线：管段顺序连接形成管线。管段顺序连接形成管线。管网的环：管网的环：起点和终点重合的管线。起点和终点重合的管线。 基环：基环：不含其它环的环。不含其它环的环。 大环：大环：含有基环的环。含有基环的环。2022-3-31 16 1、比流量、沿线流
13、量和节点流量；、比流量、沿线流量和节点流量； 长度比流量长度比流量qs：为简化计算而将除去大用户集中流量为简化计算而将除去大用户集中流量以外的用水量均匀地分配在以外的用水量均匀地分配在全部有效干管长度全部有效干管长度上，由此上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量，计算出的单位长度干管承担的供水量，L/(s.m)。lqQqsQ：管网最高日最高时流量，管网最高日最高时流量，L/s；q：大用户集中用水流量量之和：大用户集中用水流量量之和，L/s；l：管网有效干管长度之和：管网有效干管长度之和，m（两侧均不两侧均不配水的不计，一侧配水的计一半长度配水的不计，一侧配水的计一半长度）。）。2022-3-
14、31 17 按管道长度计算的比流量不能反映供水人数和用水量的差按管道长度计算的比流量不能反映供水人数和用水量的差别，可采用按面积计算比流量的方法。别，可采用按面积计算比流量的方法。面积比流量面积比流量qA：单位面积上的用水流量称为面积比流量，单位面积上的用水流量称为面积比流量，L/(s.km2)。AqQqAQ：管网最高日最高时流量，管网最高日最高时流量，L/s；q：大用户集中用水流量量之和：大用户集中用水流量量之和，L/s；A：用水区总面积（：用水区总面积（km2）。2022-3-31 18 沿线流量沿线流量ql：某一管段沿途分配出去的流量总和某一管段沿途分配出去的流量总和。AqqlqqAls
15、l节点流量节点流量qi：从节点上流出的流量称为节点流量，是为了计从节点上流出的流量称为节点流量，是为了计算方便将管段沿线流量进一步简化的结果。包括大用户集算方便将管段沿线流量进一步简化的结果。包括大用户集中节点流量和从管段沿线流量简化过来的沿线节点流量。中节点流量和从管段沿线流量简化过来的沿线节点流量。管段沿线流量的简化方法：管段沿线流量的简化方法：将管段的沿线流量平分到管段将管段的沿线流量平分到管段两端的节点上。两端的节点上。qqqli5 . 0A：管段担负的供水面积，可用：管段担负的供水面积，可用对角线法或角平分线对角线法或角平分线划分划分。2022-3-31 19 2、管段计算流量、管段
16、计算流量（确定管段直径，进行水力计算时的重要依据）（确定管段直径，进行水力计算时的重要依据）树状管网：树状管网：任一管段的计算流量等于其后（顺水流方向）任一管段的计算流量等于其后（顺水流方向）所有节点流量之和。树状管网的管段流量具有唯一性。所有节点流量之和。树状管网的管段流量具有唯一性。2022-3-31 20 环状管网：环状管网：流量初步分配方案可以有无数多种。流量初步分配方案可以有无数多种。初步分配时需满足两个条件：初步分配时需满足两个条件：（1）保证供给用户所需的水量；）保证供给用户所需的水量；（2）节点平衡条件（节点水流连续性条件）节点平衡条件（节点水流连续性条件） 12856734作
17、业：作业：如图所示的树状管网，已知给水区的总用水量为如图所示的树状管网，已知给水区的总用水量为95L/s，给水区内节点，给水区内节点3上有一公共浴室用水量为上有一公共浴室用水量为5L/s，管段长度除了管段管段长度除了管段1-2和和2-3为为50m外，其它均为外，其它均为30m。试。试求管段求管段1-2的管段流量。（虚线为供水范围线）的管段流量。（虚线为供水范围线）2022-3-31 22 3、管径计算、管径计算管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足以下关系：管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足以下关系：vDq42在确定的计算流量下，管道直径是流速的函数：在确定的计算流量下，管道直径是流速
18、的函数：vqD42022-3-31 23 从技术上考虑，从技术上考虑，水流的最大速度应不超过水流的最大速度应不超过2.53.0m/s（防（防止水锤），最小速度不得小于止水锤），最小速度不得小于0.6m/s（防止沉积）。（防止沉积）。从经济上考虑，从经济上考虑，较大的水流速度可减小管道直径，降低工较大的水流速度可减小管道直径，降低工程造价；但由于水流速度大而会导致水头损失增加，从而程造价；但由于水流速度大而会导致水头损失增加，从而加大运行的动力费用。合理的流速应该使得在一定年限加大运行的动力费用。合理的流速应该使得在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之和最小。（投资偿还期）内管网造价与运
19、行费用之和最小。管径管径 （mm）平均经济流速平均经济流速 （m/s）D=100400D4000.60.90.91.42022-3-31 24 3、水头损失的计算、水头损失的计算均匀流管段用谢才公式计算均匀流管段用谢才公式计算舍维列夫公式（适用于旧铸铁管和旧钢管）舍维列夫公式（适用于旧铸铁管和旧钢管）巴甫洛夫斯基公式（适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道）巴甫洛夫斯基公式（适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道）海曾海曾威廉公式（适用于塑料管、新铸铁管等）威廉公式（适用于塑料管、新铸铁管等）4、管网水力计算、管网水力计算 树状管网水力计算树状管网水力计算 环状管网水力计算环状管网水力计算 要求：复习
20、水力学相关内容；教材例要求：复习水力学相关内容；教材例31和和32。二、水管、管网附件二、水管、管网附件1 1、管材、管材我国目前给水管我国目前给水管DN801000DN801000，以铸铁管应用最广；，以铸铁管应用最广； DN1000 DN1000以上，以预应力钢筋砼管较多；以上，以预应力钢筋砼管较多； DN50 DN50，以镀锌钢管为主。，以镀锌钢管为主。钢管：不耐腐蚀，多在大口径管道中应用；钢管：不耐腐蚀，多在大口径管道中应用；预应力钢筋砼管，能节省钢材和能源，不易结垢，使用量大，预应力钢筋砼管，能节省钢材和能源，不易结垢，使用量大，但没有标准管件连接；但没有标准管件连接；自应力钢筋砼管
21、：主要用于郊区或农村给水；自应力钢筋砼管：主要用于郊区或农村给水；塑料管：多用于塑料管：多用于200mm200mm以下的管径；以下的管径；球墨铸铁管：接近钢管的强度，抗腐蚀能力优于钢管。球墨铸铁管：接近钢管的强度，抗腐蚀能力优于钢管。2 2、管材选用、管材选用管径（管径（mm）主要管材主要管材50硬聚乙烯等塑料管200球墨铸铁管，硬聚乙烯等塑料管3001200钢管较理想，但价格高，规格少；球墨铸铁管价格便宜，不易爆管，可选；预应力和自应力钢筋砼管，价格便宜，可用。覆土厚度：覆土厚度：无冰冻，由外部荷载，水管强度及与其它管线交叉无冰冻，由外部荷载，水管强度及与其它管线交叉确定，通常不小于确定，通
22、常不小于0.7m0.7m；冰冻区，考虑土壤冰冻线的深度，在冻土层以下。冰冻区，考虑土壤冰冻线的深度，在冻土层以下。3 3、管网附件、管网附件主要包括：调节流量的阀门，提供消防用水的消火栓，控主要包括：调节流量的阀门，提供消防用水的消火栓，控制水流方向的单向阀、排气阀、安全阀等。制水流方向的单向阀、排气阀、安全阀等。（1 1）阀门）阀门主要管线与次要管线交接时，阀门设在次要管线上；主要管线与次要管线交接时，阀门设在次要管线上；接消火栓的管线上要安装阀门；接消火栓的管线上要安装阀门；阀门管径一般与水管的直径相同，管径较大时，阀门直径阀门管径一般与水管的直径相同，管径较大时，阀门直径可设为可设为0.
23、80.8倍的水管直径。倍的水管直径。（2 2）单向阀）单向阀一般安装在水泵压水管上。一般安装在水泵压水管上。（3 3）排气阀）排气阀设在长距离输水管的高处，阀径为（设在长距离输水管的高处，阀径为（1/81/121/81/12）的管径。）的管径。（4 4）泄水阀和排水阀）泄水阀和排水阀安装在管线的最低处。安装在管线的最低处。三、管网改造及渗漏检测三、管网改造及渗漏检测1 1、乡镇给水管网存在的不足、乡镇给水管网存在的不足（1 1）管材不合要求，管网漏失严重）管材不合要求，管网漏失严重由于经济条件所限，许多自然材采用普通农用灌溉塑料管，少数采用镀锌由于经济条件所限，许多自然材采用普通农用灌溉塑料管
24、，少数采用镀锌管，无防腐措施，长期使用破损严重。管，无防腐措施，长期使用破损严重。（2 2）多为树状管网，延伸较远，管径不能满足后期要求，造成边远户用）多为树状管网，延伸较远，管径不能满足后期要求，造成边远户用不上水。不上水。（3 3）水质难以保证，乡镇水源地大多没有防护措施，管网结垢利于细菌）水质难以保证，乡镇水源地大多没有防护措施，管网结垢利于细菌繁殖。繁殖。（4 4）管网超负荷运转）管网超负荷运转建设初期，给水管网多数按近期规划设计，没有考虑远期发展需求，随着建设初期，给水管网多数按近期规划设计，没有考虑远期发展需求，随着乡镇范围的扩展，用水量成倍增加，使管网处于超负荷运行中。乡镇范围的
25、扩展，用水量成倍增加，使管网处于超负荷运行中。（5 5）压力不足）压力不足乡镇建设之初多为平房式住宅，而随着乡镇的发展，小楼房增多，加之管乡镇建设之初多为平房式住宅，而随着乡镇的发展，小楼房增多，加之管网漏失，管径偏小，造成供水压力不足。网漏失，管径偏小，造成供水压力不足。2 2、管网改造、管网改造（1 1）改造原则）改造原则符合乡镇总体规划要求，满足中远期发展需求；符合乡镇总体规划要求，满足中远期发展需求；低造价原则，供水建设投资巨大，缺乏资金是制约供水建设的主要原因低造价原则，供水建设投资巨大，缺乏资金是制约供水建设的主要原因，为节省费用，管网改造时对一些仍有使用价值的管段充分利用，预留远
26、，为节省费用，管网改造时对一些仍有使用价值的管段充分利用，预留远期工程设施接头。期工程设施接头。（2 2）管网改造方式）管网改造方式对有价值的管段采取管道刮管措施，对管径明显不合理的管段，结垢严对有价值的管段采取管道刮管措施，对管径明显不合理的管段，结垢严重，破损漏水管段进行更换。重，破损漏水管段进行更换。采用采用UPVCUPVC管替代破损管路，该种给水管是国家推广产品，材质轻，摩阻管替代破损管路，该种给水管是国家推广产品，材质轻，摩阻小，施工便捷，特别是小管径价格大大低于同口径的镀锌钢管和铸铁管。小，施工便捷，特别是小管径价格大大低于同口径的镀锌钢管和铸铁管。经济条件好的乡镇，把树状管网改造
27、成环网。经济条件好的乡镇，把树状管网改造成环网。3 3、渗漏检测、渗漏检测（1 1）漏损原因分析）漏损原因分析规划、设计方面的问题规划、设计方面的问题水压增加，增加了漏损水压增加，增加了漏损管网管理上存在的问题管网管理上存在的问题管材问题管材问题发生漏水的管道，钢管多于铸铁管，钢筋砼管漏水较少，钢管发生漏水的管道，钢管多于铸铁管，钢筋砼管漏水较少，钢管95%95%属腐蚀属腐蚀穿孔，铸铁管穿孔，铸铁管75%75%的漏水发生在承插口附近。的漏水发生在承插口附近。管道接口问题管道接口问题接口钢性太强，经不起土壤不均匀沉降等因素而导致漏水。接口钢性太强，经不起土壤不均匀沉降等因素而导致漏水。施工质量的问题施工质量的问题（2 2）检测方法）检测方法传统的直接观察法，接触听漏，钻洞打钎听漏，电子放大听漏，区域安水传统的直接观察法，接触听漏，钻洞打钎听漏，电子放大听漏，区域安水表测漏，雷达探测仪。表测漏，雷达探测仪。（3 3）供水管网漏水的防治）供水管网漏水的防治降压减漏降压减漏避免在输水干管附近进行强度大的施工避免在输水干管附近进行强度大的施工遭腐蚀的管线、阀门以及管件等，及时维护、维修遭腐蚀的管线、阀门以及管件等，及时维护、维修选择优质管材选择优质管材提高施工质量提高施工质量室外的水表、管线、管件采取防冻措施室外的水表、管线、管件采取防冻措施
