1、2023-1-10第3章给水排水管道系统11第第3章给水排水管道系统章给水排水管道系统1第3章给水排水管道系统11 3.1 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 3.2 3.2 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 3.3 3.3 给水排水管道系统主要设计内容、给水排水管道系统主要设计内容、方法和要求方法和要求 3.4 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 3.5 3.5 给水排水管道材料给水排水管道材料第3章给水排水管道系统11 给水排水管道系统组成：给水排水管道系统组成：管道（或渠道）和相应附属构筑物管道（或渠道）和相应附属构
2、筑物 管道：承担水的输送任务管道：承担水的输送任务 附属构筑物：水压提升机水量调控以及污附属构筑物：水压提升机水量调控以及污（废）水和雨水的收集等作用（废）水和雨水的收集等作用 1 1、给水管道系统示意图、给水管道系统示意图第3章给水排水管道系统112 2、给水管道系统组成、给水管道系统组成第3章给水排水管道系统11(1)(1)输水管输水管(渠渠)道道6 6 是指在较长距离内输送水量的管道或渠道是指在较长距离内输送水量的管道或渠道,输水管输水管(渠渠)道一般不沿线向两侧供水。道一般不沿线向两侧供水。(2)(2)配水管网配水管网7 7 是指分布在整个供水区域内的配水管道网络是指分布在整个供水区域
3、内的配水管道网络 (3)(3)泵站泵站2 2、5 5 泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台水泵并联泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台水泵并联组成，当水不能靠重力流动时，必须使用水泵对水流增加压组成，当水不能靠重力流动时，必须使用水泵对水流增加压力，以使水流有足够的能量克服管道内壁的摩擦阻力，在输力，以使水流有足够的能量克服管道内壁的摩擦阻力，在输配水系统中还要求水被输送到用户连接地点后有符合用水压配水系统中还要求水被输送到用户连接地点后有符合用水压力要求的水压，以克服用水地点的高差及用户的管道系统与力要求的水压，以克服用水地点的高差及用户的管道系统与设备的水流阻力设备的水流阻力2 2
4、、给水管道系统组成、给水管道系统组成第3章给水排水管道系统11(4)(4)水量调节设施水量调节设施 有清水池，又称清水库和高位水池有清水池，又称清水库和高位水池(或水塔或水塔)等形式。等形式。(5)(5)给水管道上的附属构筑物给水管道上的附属构筑物 减压设施减压设施用减压阀和节流孔板等降低和稳定输用减压阀和节流孔板等降低和稳定输配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，或避免用或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，或避免用水的不舒适感水的不舒适感 检查井、消火栓、阀门井、水表井等等检查井、消火栓、阀门井、水表井等等第3章给
5、水排水管道系统11 1 1、排水管网示意图、排水管网示意图11排水管道排水管道22水量调节池水量调节池33提升泵站提升泵站44输水管道输水管道(渠渠)55污水处理厂污水处理厂第3章给水排水管道系统11废水收集设施及室内排水管道废水收集设施及室内排水管道 收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又又是污水排水系统的起点设备。是污水排水系统的起点设备。(2)(2)排水管道排水管道 指分布于排水区域内的排水管道指分布于排水区域内的排水管道(渠渠)，其功，其功能能是将收集到的污水
6、、废水和雨水等输送到处理地点是将收集到的污水、废水和雨水等输送到处理地点或排放口，以便集中处理或排放。或排放口，以便集中处理或排放。第3章给水排水管道系统11(3)(3)排水管道系统上的构筑物排水管道系统上的构筑物 排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管(4)(4)排水调节池排水调节池 指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施(5)(5)提升泵
7、站及压力管道提升泵站及压力管道 排水一般按重力流输送，因此管道需按一定坡排水一般按重力流输送，因此管道需按一定坡度敷设，但往往由于受到地形等条件的限制而需要度敷设，但往往由于受到地形等条件的限制而需要把低处的水向高处提升，这时就需要设置泵站。把低处的水向高处提升，这时就需要设置泵站。第3章给水排水管道系统11(6)(6)废水输水管废水输水管(渠渠)指长距离输送废水的压力管道或渠道。指长距离输送废水的压力管道或渠道。(7)(7)出水口及事故排出口出水口及事故排出口 排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。水体连接。第3章给水排水管道系统11(1)
8、(1)废水收集设施及室内排水管道废水收集设施及室内排水管道 收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是收集住宅及建筑物内废水的各种卫生设备，它们既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系人们用水的容器，也是承受污水的容器，又是污水排水系统的起点设备。生活污水从室内排水管道系统统的起点设备。生活污水从室内排水管道系统 (经水封管、经水封管、支管、竖管和出户管支管、竖管和出户管)等流入室外居住小区管道系统。在等流入室外居住小区管道系统。在每一出户管与室外居住小区管道相接的连接点设检查井，每一出户管与室外居住小区管道相接的连接点设检查井，供检查和清通管道之用。供检查和清通管道之用。(
9、2)(2)排水管道排水管道1)1)居住小区管道系统居住小区管道系统2)2)街道排水管道系统。街道排水管道系统。第3章给水排水管道系统11 敷设在居住小区内，连接各建筑物出户管和雨水口的管道系统。它分小区支管和小区干管。小区支管是指布置在居住组团内与接户管连接的排水管道，一般布置在组团内道路下。小区干管是指居住小区内，接纳居住组团内小区支管流来的废水或雨水的排水管道，一般布置在小区道路或市政道路下。第3章给水排水管道系统11生活污水收集系统生活污水收集系统11房屋卫生设备房屋卫生设备22水封水封33支管支管44竖管竖管55出户管出户管66庭院污水管道庭院污水管道77连接支管连接支管88窨井窨井第
10、3章给水排水管道系统11街道路面雨水排水口街道路面雨水排水口a)a)边沟雨水口边沟雨水口b)b)侧石雨水口侧石雨水口11雨水进口雨水进口22连接管连接管33侧石侧石44道路道路55人行道人行道第3章给水排水管道系统11 排水管道系统中设置有雨水口、检查排水管道系统中设置有雨水口、检查井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、井、跌水井、溢流井、水封井、换气井、倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，倒虹管等附属构筑物及流量等检测设施，便于系统的运行与维护管理。便于系统的运行与维护管理。第3章给水排水管道系统11 指拥有一定容积的污水、废水和雨水指拥有一定容积的污水、废水和雨水储存设施。用于调节排水管道流
11、量或处理储存设施。用于调节排水管道流量或处理水量的差值。通过水量调节池可以降低其水量的差值。通过水量调节池可以降低其下游高峰排水量，从而减少输水管渠或污下游高峰排水量，从而减少输水管渠或污水处理设施的设计规模，降低工程造价。水处理设施的设计规模，降低工程造价。第3章给水排水管道系统11图图1-171-17排水提升泵站排水提升泵站11进水管进水管22格栅格栅33水泵水泵44电动机电动机55起重设备起重设备第3章给水排水管道系统11 指长距离输送废水的压力管道或渠道。指长距离输送废水的压力管道或渠道。为了保护环境，污水处理设施往往建在离为了保护环境，污水处理设施往往建在离城市较远的地区，排放口也选
12、在远离城市城市较远的地区，排放口也选在远离城市的水体下游，都需要长距离输送。的水体下游，都需要长距离输送。第3章给水排水管道系统11 排水管道的末端是废水排放口，与接排水管道的末端是废水排放口，与接纳废水的水体连接。为了保证排放口部的纳废水的水体连接。为了保证排放口部的稳定，或者使废水能够比较均匀地与接纳稳定，或者使废水能够比较均匀地与接纳水体混合，需要合理设置排放口。事故排水体混合，需要合理设置排放口。事故排出口是指在排水系统发生故障时，把废水出口是指在排水系统发生故障时，把废水临时排放到天然水体或其他地点的设施，临时排放到天然水体或其他地点的设施，通常设置在某些易于发生故障的构筑物面通常设
13、置在某些易于发生故障的构筑物面前前(如在总泵站的前面如在总泵站的前面)。第3章给水排水管道系统113.2.1 3.2.1 给水管道系统规划和布置给水管道系统规划和布置1 1、给水系统的总体布局、给水系统的总体布局1 1）统一供水系统）统一供水系统2 2）分质供水系统）分质供水系统3 3）分区供水系统）分区供水系统（1 1）并联分区供水系统）并联分区供水系统（2 2）串联分区供水系统）串联分区供水系统4 4）分压供水系统）分压供水系统5 5）不同输水方式的供水系统）不同输水方式的供水系统（1 1）重力输水供水系统）重力输水供水系统（2 2）重力和水泵加压相结合的供水系统）重力和水泵加压相结合的供
14、水系统第3章给水排水管道系统11 城市居民生活饮用水，工业生产用水等，都城市居民生活饮用水，工业生产用水等，都按生活饮用水水质标准，用统一的管道系统供给按生活饮用水水质标准，用统一的管道系统供给用户。用户。第3章给水排水管道系统11第3章给水排水管道系统11第3章给水排水管道系统11并联分区供水系统并联分区供水系统aa高区高区bb低区低区11净水厂净水厂 22水塔水塔第3章给水排水管道系统11串联分区供水系统串联分区供水系统aa高区高区bb低区低区11净水厂净水厂22水塔水塔33加压泵站加压泵站第3章给水排水管道系统11分压供水系统分压供水系统11净水厂净水厂22二级泵站二级泵站33低压输水管
15、低压输水管 44高压输高压输水管水管55低压管网低压管网66高压管网高压管网77水塔水塔第3章给水排水管道系统11（1）重力输水供水系统）重力输水供水系统第3章给水排水管道系统11重力和水泵加压相结合的供水系统重力和水泵加压相结合的供水系统1 1、33泵站泵站2 2、44高位水池高位水池第3章给水排水管道系统112 2、配水管网布置、配水管网布置1 1）给水管网布置原则）给水管网布置原则按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，并进行多方案技术经济比较。并进行多方案技术经济比较。(2)(2)管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有管线应
16、均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够足够的水量和水压，并保持输送的水质不受污染。的水量和水压，并保持输送的水质不受污染。(3)(3)力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物等以等以节约工程投资与运行管理费用。节约工程投资与运行管理费用。(4)(4)必须保证供水安全可靠，当局部管线发生故障时，必须保证供水安全可靠，当局部管线发生故障时，应保应保证不中断供水或尽可能缩小断水的范围。证不中断供水或尽可能缩小断水的范围。(5)(5)尽量减少拆迁，少占农田或不占农田。尽量减少拆迁，少占农田或不占农田。(6)(6)管渠的施工、运行和维护方便。管渠的施工
17、、运行和维护方便。(1)(1)(7)(7)规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。性，并留有充分的发展余地。第3章给水排水管道系统11 2 2）给水管网布置的基本形式）给水管网布置的基本形式（1 1）树状网）树状网(a)(a)（2 2）环状网）环状网(b)(b)ab1 1：二级泵站；：二级泵站；2 2：管网：管网第3章给水排水管道系统11（3 3）树状网和环状相结合）树状网和环状相结合第3章给水排水管道系统11 1 1、城市排水体制、城市排水体制 定义：对城市污水和雨水（包括冰雪融化水）的定义：对城市污水和雨水（包括冰雪
18、融化水）的汇集排水方式。汇集排水方式。形式：形式：1 1）合流制排水系统）合流制排水系统2 2）分流制排水系统）分流制排水系统第3章给水排水管道系统11 (1)(1)直排式合流制排水系统直排式合流制排水系统管道系统的布置就近坡向水管道系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接排入水体体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接排入水体(图图1-18)1-18)，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。水体制。(2)(2)截流式合流制排水系统截流式合流制排水系统这是为了改善老城市直排式这是为了改善老城市直排式合流制排水系统严重污染水
19、体的缺点而采用的一种排水体合流制排水系统严重污染水体的缺点而采用的一种排水体制制(图图1-19)1-19)。(3)(3)完全合流制排水系统完全合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨是将生活污水、工业废水和雨水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理(图图1-20)1-20)。第3章给水排水管道系统11直排式合流制排水系统直排式合流制排水系统第3章给水排水管道系统11截流式合流制排水系统截流式合流制排水系统第3章给水排水管道系统11完全合流制排水系统完全合流制排水系统第3章给水排水管道系统11(1)(1)完全分流制排水系统完全分流制排水
20、系统 在同一排水区域内，既有污水管道系统，又在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统有雨水管道系统(图图1-21)1-21)。(2)(2)不完全分流制排水系统不完全分流制排水系统 这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统水排水系统(图图1-22)1-22)。第3章给水排水管道系统11完全分流制排水系统完全分流制排水系统第3章给水排水管道系统11不完全分流制排水系统不完全分流制排水系统第3章给水排水管道系统11半分流制排水系统半分流制排水系统第3章给水排水管道系统112、排水管道系统布置排水管道系统布置1 1）排水管道系统布置原则）排水管
21、道系统布置原则按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多方案进行技术经济比较。并对多方案进行技术经济比较。(2)(2)首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排置排水管道，应按从主干管、干管、支管的顺序进行布置。水管道，应按从主干管、干管、支管的顺序进行布置。(3)(3)充分利用地形，尽量采用重力流排除污水和雨水，充分利用地形，尽量采用重力流排除污水和雨水，并力并力求使管线最短和埋深最小。求使管线最短和埋深最小。(4)(4)协调好与其他地下管线和道路等工程的关系，考虑协调好与其他地下管
22、线和道路等工程的关系，考虑好与好与企业内部管网的衔接。企业内部管网的衔接。(5)(5)规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便。规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便。(6)(6)规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，性，(1)(1)并留有充分的发展余地。并留有充分的发展余地。第3章给水排水管道系统112 2）排水管道系统布置形式）排水管道系统布置形式城镇排水管道系统布城镇排水管道系统布置形式置形式a)a)正交式；正交式；b)b)截流式截流式c)c)平行式；平行式；d)d)分区分区式式e)e)分散式；分散式；f)f)环绕环绕式式11城
23、镇边界城镇边界22排水流域分界线排水流域分界线33干管干管44主干管主干管55污水厂污水厂66泵站泵站77出水口出水口第3章给水排水管道系统11区域排水系统平面示意图区域排水系统平面示意图11区域干管区域干管22压力管道压力管道33新建城市污水干管新建城市污水干管44泵站泵站55废除的城镇污水厂废除的城镇污水厂66区域污水区域污水厂厂第3章给水排水管道系统113.3.1 3.3.1 给水管道系统主要设计内容、方法和要求给水管道系统主要设计内容、方法和要求1 1、设计流量计算、设计流量计算设计流量：设计流量：是用以确定各部分供水能力或管道直径是用以确定各部分供水能力或管道直径 的流量。的流量。各
24、部分设计流量选定：各部分设计流量选定：1 1）一级泵站、原水输水管：）一级泵站、原水输水管：均按最高日、平均时用水量计算均按最高日、平均时用水量计算2 2）二级泵站：按最高日、最高时用水量计算）二级泵站：按最高日、最高时用水量计算3 3）清水输水管道：）清水输水管道：管网中无水塔或调解水库时：按最高日、最高时管网中无水塔或调解水库时：按最高日、最高时管网中有水塔或水库时：按最高日、最高时用水量减去水塔管网中有水塔或水库时：按最高日、最高时用水量减去水塔 输出的流量输出的流量4 4）配水管网：按最高日、最高时）配水管网：按最高日、最高时第3章给水排水管道系统112 2、配水管网中的管段设计流量计
25、算、配水管网中的管段设计流量计算 1 1）管网的简化）管网的简化 在管网计算中，城市管网的现状核算及旧管在管网计算中，城市管网的现状核算及旧管网的扩建计算最为常见。由于给水管线遍布在街网的扩建计算最为常见。由于给水管线遍布在街道下，不仅管线很多而且管径差别很大，若计算道下，不仅管线很多而且管径差别很大，若计算全部管线，实际上既无必要，也不大可能。因此，全部管线，实际上既无必要，也不大可能。因此，保留主要的干管，略去一些次要的、水力条件影保留主要的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的管线，使简化后的管网基本上能反映实响较小的管线，使简化后的管网基本上能反映实际用水情况，大大减轻计算工作量。通
26、常管网越际用水情况，大大减轻计算工作量。通常管网越简化，计算工作量越小。简化，计算工作量越小。（1）简化方法）简化方法第3章给水排水管道系统11分解分解 只有一条管线连接的两个管网，可以把连只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管接管线断开，分解成为两个独立的管网；有两条管线断开，分解成为两个独立的管网；有两条管线连线连接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管线的线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解；管流向和流量可以确定时，也可以进行分解；管网分网分解后即可分别计算。解后即可分别计算。(2)(2)合并合并 管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并管径
27、较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并(3)(3)省略省略 管线省略时，首先略去水力条件影响较小的管管线省略时，首先略去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管径相对较小的管线。线，即省略管网中管径相对较小的管线。第3章给水排水管道系统11第3章给水排水管道系统11管网简化管网简化第3章给水排水管道系统11 2 2）管网的流量分配）管网的流量分配（1 1）树状管网流量分配）树状管网流量分配 任一管段流量等于该管段以后各节点流量之和任一管段流量等于该管段以后各节点流量之和第3章给水排水管道系统11（2 2）环状管网流量分配）环状管网流量分配 保持节点处流量平衡，即：保持节点处流量平衡，即：对任一节点
28、而言，进入节点的流量必须等于流出对任一节点而言，进入节点的流量必须等于流出节点的流量（箭头方向表示流量的进出）节点的流量（箭头方向表示流量的进出）第3章给水排水管道系统11 说明：说明：1 1、按最高日最高时用水量计算的流量，是、按最高日最高时用水量计算的流量，是用以计算管道直径的，其他时间，流量是用以计算管道直径的，其他时间，流量是不同的，而且是不断变化的。不同的，而且是不断变化的。2 2、只是初步的流量分配，在确定管径并通、只是初步的流量分配，在确定管径并通过水力计算后，各管段流量还会有所调整过水力计算后，各管段流量还会有所调整第3章给水排水管道系统113 3、管径计算、管径计算4 4、管
29、道系统的水力计算、管道系统的水力计算目的：求出管道水头水头损失，进而求出管网及目的：求出管道水头水头损失，进而求出管网及输水管中各节点水压以及泵站扬程输水管中各节点水压以及泵站扬程第3章给水排水管道系统11 1 1）树状管网水力计算）树状管网水力计算 管段流量是惟一的，根据此流量确定管径管段流量是惟一的，根据此流量确定管径后，就可算出水头损失，进而求出节点水后，就可算出水头损失，进而求出节点水压和水泵扬程或水塔高度。压和水泵扬程或水塔高度。2 2）环状管网水力计算）环状管网水力计算 管段流量不惟一管段流量不惟一 根据初步流量分配求得管径且采用标准管根据初步流量分配求得管径且采用标准管径后，所计
30、算的水头损失和节点压力可能径后，所计算的水头损失和节点压力可能存在如下问题：存在如下问题：举例说明：举例说明：第3章给水排水管道系统11 节点节点1 1水压水压H H1 1已知（水泵提供）已知（水泵提供）循管线循管线1-2-41-2-4所求节点所求节点4 4压力压力H4=H1-(hH4=H1-(h1-21-2+h+h2-42-4）循管线循管线1-3-41-3-4所求节点所求节点4 4压力压力H H4=H1-(h4=H1-(h1-31-3+h+h3-43-4）H4H4（或（或=）H H4 4 实际管网中一个节点只有一个压力，即实际管网中一个节点只有一个压力，即 H4=HH4=H4 4，如果，如果
31、H4-HH4-H4=4=h,h,h h叫做管网闭合差叫做管网闭合差 通过流量调整使整个环的通过流量调整使整个环的h0h0，称为管网平差，称为管网平差第3章给水排水管道系统11 5 5、水泵扬程计算、水泵扬程计算 水泵扬程：水泵提升高度水泵扬程：水泵提升高度 根据控制点地面与水泵吸水井水位高差、所需最根据控制点地面与水泵吸水井水位高差、所需最小服务水头、沿管网起端循环任一条线路至控制小服务水头、沿管网起端循环任一条线路至控制点的管线水头损失及输水管水头损失等，即可求点的管线水头损失及输水管水头损失等，即可求出水泵扬程出水泵扬程第3章给水排水管道系统11 1 1、污水设计流量计算、污水设计流量计算
32、 城市污水量：城市污水量：居民生活污水量和工业废水量，工业企业职居民生活污水量和工业废水量，工业企业职工生活污水及少量地下渗入污水管的水量。工生活污水及少量地下渗入污水管的水量。设计管段：设计管段：凡采用同一设计流量、同一管段和统一坡度的凡采用同一设计流量、同一管段和统一坡度的两检查井之间的管段。两检查井之间的管段。每一管段流量包括三部分：每一管段流量包括三部分：(1)(1)本段流量本段流量q q1 1所谓本段流量是指从本管段沿线街坊流所谓本段流量是指从本管段沿线街坊流来的污水量。来的污水量。(2)(2)转输流量转输流量q q2 2转输流量是指从上游管段和旁侧管段流转输流量是指从上游管段和旁侧
33、管段流来的污水量。来的污水量。(3)(3)集中流量集中流量q q3 3集中流量是指从工业企业或其他大型公集中流量是指从工业企业或其他大型公共设施流来的污水量。共设施流来的污水量。第3章给水排水管道系统111 1）污水管道中污水流动的特点）污水管道中污水流动的特点 在污水管道中，污水由支管流入干管，再由在污水管道中，污水由支管流入干管，再由干管流入主干管，最后由主干管流入污水处理厂，干管流入主干管，最后由主干管流入污水处理厂，经处理后排放或再利用。管道的管径由小到大，经处理后排放或再利用。管道的管径由小到大，分布类似河流，呈树枝状。它与给水管网的环流分布类似河流，呈树枝状。它与给水管网的环流贯通
34、情况截然不同。污水在管道内依靠管道两端贯通情况截然不同。污水在管道内依靠管道两端的水面高差从高处流向低处，是不承受压力的，的水面高差从高处流向低处，是不承受压力的，即为重力流。即为重力流。2 2）污水管道水力计算的设计参数）污水管道水力计算的设计参数 (1)(1)设计充满度设计充满度在设计流量下，污水在管道中在设计流量下，污水在管道中的水深的水深h h与管道直径与管道直径D D的比值的比值(h h/D D)称为设计充满度，称为设计充满度，它表示污水在管道中的充满程度，如图它表示污水在管道中的充满程度，如图8-28-2所示。所示。第3章给水排水管道系统11(2)(2)设计流速设计流速与设计流量、
35、设计充满度相与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。对应的水流平均速度称为设计流速。管内最小设计流速定为管内最小设计流速定为0.6m/s0.6m/s金属管最大设计流速为金属管最大设计流速为10 m/s10 m/s非金属管最大设计流速为非金属管最大设计流速为5m/s5m/s充满度示意充满度示意第3章给水排水管道系统11(3)(3)最小设计坡度最小设计坡度 在污水管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面在污水管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。若地势平坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。若地势平坦，为减少管道埋深，可能会导致坡度过
36、小，从而使管内坦，为减少管道埋深，可能会导致坡度过小，从而使管内流速小于最小流速，这时，管道坡度就应按最小设计流速流速小于最小流速，这时，管道坡度就应按最小设计流速下的坡度设计，称最小设计坡度。下的坡度设计，称最小设计坡度。管径管径200mm200mm，最小设计坡度，最小设计坡度0.0040.004；管径管径300mm300mm，最小设计坡度，最小设计坡度0.0030.003(4)(4)最小管径最小管径一般在污水管道系统的上游部分，污水设计一般在污水管道系统的上游部分，污水设计流量很小，若根据设计流量计算，则管径会很小，极易造流量很小，若根据设计流量计算，则管径会很小，极易造成堵塞，养护管理困
37、难。成堵塞，养护管理困难。街坊和工厂区为街坊和工厂区为200mm200mm，街道下为，街道下为300mm300mm第3章给水排水管道系统11 1 1、设计流量、设计流量 与设计暴雨强度、汇水面积和地面覆盖情况（用与设计暴雨强度、汇水面积和地面覆盖情况（用径流系数表示）有关径流系数表示）有关 1 1）设计暴雨强度）设计暴雨强度 概念：是指一定年限内可能出现一次的暴雨（称概念：是指一定年限内可能出现一次的暴雨（称重现期），在一定降雨历时内，单位汇水面积上重现期），在一定降雨历时内，单位汇水面积上的雨水量。的雨水量。计算：根据雨水排除要求，先确定重现期和降雨计算：根据雨水排除要求，先确定重现期和降雨
38、历时，而后按暴雨强度公式求出设计暴雨强度。历时，而后按暴雨强度公式求出设计暴雨强度。暴雨强度公式在水文学中有详细介绍暴雨强度公式在水文学中有详细介绍第3章给水排水管道系统11 2 2）汇水面积）汇水面积 汇水面积是指雨水管渠所汇集和排除雨水的地面汇水面积是指雨水管渠所汇集和排除雨水的地面面积，用面积，用F F表示，常以公顷表示，常以公顷hmhm2 2或平方公里或平方公里kmkm2 2为单为单位。位。一般的大暴雨能覆盖一般的大暴雨能覆盖1 15km5km2 2的地区，有时可高达的地区，有时可高达数千数千kmkm2 2。但是，对于城市排水系统，汇水面积一。但是，对于城市排水系统，汇水面积一般较小，
39、一般小于般较小，一般小于100km100km2 2，其最远点的集水时间往，其最远点的集水时间往往不超过往不超过3 35h5h，大多数情况下，集水时间不超过，大多数情况下，集水时间不超过6060120min120min。3 3）径流系数）径流系数 设计时，可按各类地面面积采用加权平均法，求设计时，可按各类地面面积采用加权平均法，求得整个汇水面积上平均径流系数，如下图：得整个汇水面积上平均径流系数，如下图：第3章给水排水管道系统11径流系数径流系数值值某小区平均径流系数计算表某小区平均径流系数计算表第3章给水排水管道系统11第3章给水排水管道系统11当设计暴雨强度、汇水面积和径流系数确定之后，当设
40、计暴雨强度、汇水面积和径流系数确定之后，就进行设计流量计算就进行设计流量计算设计流量设计流量=径流系数径流系数设计暴雨强度设计暴雨强度汇水面积汇水面积第3章给水排水管道系统11 1 1）雨水管渠水力计算设计参数）雨水管渠水力计算设计参数 (1)(1)设计充满度设计充满度由于雨水较污水清洁，对水体由于雨水较污水清洁，对水体及环境污染较小。及环境污染较小。(2)(2)设计流速设计流速因为雨水管渠内的沉淀物一般是因为雨水管渠内的沉淀物一般是泥砂、煤屑等，为防止雨水中所夹带的泥砂等无泥砂、煤屑等，为防止雨水中所夹带的泥砂等无机物在管渠内淤积而堵塞管道，机物在管渠内淤积而堵塞管道，室外排水设计室外排水设
41、计规范规范中规定，雨水管渠中规定，雨水管渠 (满流时满流时)的最小设计流的最小设计流速为速为0.750.75m m/s s。明渠最大设计流速明渠最大设计流速第3章给水排水管道系统11 (3)(3)最小管径最小管径室外排水设计规范室外排水设计规范中规定，中规定，在街道下的雨水管道，最小管径为在街道下的雨水管道，最小管径为300300mmmm，雨水口，雨水口连接管最小管径为连接管最小管径为200200mmmm。(4)(4)最小坡度最小坡度雨水管道的设计坡度，直接影响雨水管道的设计坡度，直接影响管道的埋深和工程造价。管道的埋深和工程造价。(5)(5)最小埋深与最大埋深最小埋深与最大埋深具体规定与污水
42、管道具体规定与污水管道相同。相同。(6)(6)管渠的断面形式管渠的断面形式雨水管渠一般采用圆形断雨水管渠一般采用圆形断面，当直径超过面，当直径超过20002000mmmm时也可采用矩形、半椭圆时也可采用矩形、半椭圆形或马蹄形断面，明渠一般采用梯形断面。形或马蹄形断面，明渠一般采用梯形断面。雨水管道最小管径和最小坡度雨水管道最小管径和最小坡度第3章给水排水管道系统111 1）雨水径流调节的意义）雨水径流调节的意义 因雨水管渠系统设计流量中包含了高峰时段的降水径因雨水管渠系统设计流量中包含了高峰时段的降水径流量，故设计流量很大。随着城市化的进程，不透水地面流量，故设计流量很大。随着城市化的进程，不
43、透水地面面积的增加，雨水的径流量相应增大，从而增加了雨水管面积的增加，雨水的径流量相应增大，从而增加了雨水管渠的断面尺寸，提高了雨水管渠系统的工程造价。渠的断面尺寸，提高了雨水管渠系统的工程造价。2 2）雨水径流调节方法）雨水径流调节方法 管渠容积调洪法此法是利用管渠本身的调节能力蓄管渠容积调洪法此法是利用管渠本身的调节能力蓄(1)(1)(2)(2)建造人工调节池或利用天然洼地、池塘、河流等蓄建造人工调节池或利用天然洼地、池塘、河流等蓄洪此种方法的特点是：蓄洪能力大，可以有效地减小调洪此种方法的特点是：蓄洪能力大，可以有效地减小调节池下游管渠断面，降低管渠的造价，提高经济效益。节池下游管渠断面
44、，降低管渠的造价，提高经济效益。第3章给水排水管道系统11截流式合流制组成示意图截流式合流制组成示意图合流管道合流管道截流管道截流管道溢流井溢流井溢流堰溢流堰出水口出水口污水处理厂污水处理厂第3章给水排水管道系统11 排水管渠的布置应使排水面积上生活污水、工业废水和雨水排水管渠的布置应使排水面积上生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，管渠尽可能以最短的距离坡向水体都能合理地排入管渠，管渠尽可能以最短的距离坡向水体 2)2)在排水区域内，如果雨水可以沿道路的边沟排泄，这时可在排水区域内，如果雨水可以沿道路的边沟排泄，这时可只设污水管道，只有当雨水不宜沿地面径流时，才布置合流只设污水管道，只
45、有当雨水不宜沿地面径流时，才布置合流管渠，截流干管尽可能沿河岸敷设，以便于截流和溢流。管渠，截流干管尽可能沿河岸敷设，以便于截流和溢流。3)3)沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流干管的适当沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流干管的适当位置上设置溢流井，以保证超过截流干管的设计输水能力的位置上设置溢流井，以保证超过截流干管的设计输水能力的那部分混合污水，能顺利地通过溢流井就近排入水体。那部分混合污水，能顺利地通过溢流井就近排入水体。4)4)在截流干管上，必须合理地确定溢流井的位置及数目，以便在截流干管上，必须合理地确定溢流井的位置及数目，以便尽可能减少对水体的污染，减小截流干管的断
46、面尺寸和缩短尽可能减少对水体的污染，减小截流干管的断面尺寸和缩短排放渠道的长度。排放渠道的长度。第3章给水排水管道系统115)5)在汛期，因自然水体的水位增高，造成截流干管在汛期，因自然水体的水位增高，造成截流干管上的溢流井，不能按重力流方式通过溢流管渠向水上的溢流井，不能按重力流方式通过溢流管渠向水体排放时，应考虑在溢流管渠上设置闸门，防止洪体排放时，应考虑在溢流管渠上设置闸门，防止洪水倒灌，还要考虑设置排水泵站提升排放，这时宜水倒灌，还要考虑设置排水泵站提升排放，这时宜将溢流井适当集中，利于排水泵站集中抽升。将溢流井适当集中，利于排水泵站集中抽升。6)6)为了彻底解决溢流混合污水对水体的污
47、染问题，为了彻底解决溢流混合污水对水体的污染问题，又能充分利用截流干管的输水能力及污水处理厂的又能充分利用截流干管的输水能力及污水处理厂的处理能力，可考虑在溢流出水口附近设置混合污水处理能力，可考虑在溢流出水口附近设置混合污水贮水池，在降雨时，可利用贮水池积蓄溢流的混合贮水池，在降雨时，可利用贮水池积蓄溢流的混合污水，待雨后将贮存的混合污水再送往污水处理厂污水，待雨后将贮存的混合污水再送往污水处理厂处理。处理。第3章给水排水管道系统11 1 1、优化设计内容：、优化设计内容：管道系统布置优化：管道系统布置优化：管道定线、中途泵站设置数管道定线、中途泵站设置数目与位置、与障碍物交叉所采用的工程措
48、施及出目与位置、与障碍物交叉所采用的工程措施及出水口位置和形式等水口位置和形式等 管道设计参数的优化：管道设计参数的优化：管渠断面尺寸、管渠长度、管渠断面尺寸、管渠长度、管渠坡度、管渠埋深以及管渠材料等。管渠坡度、管渠埋深以及管渠材料等。以上两种优化是互相关联的以上两种优化是互相关联的 2 2、优化目的：、优化目的：保证排水管道系统正常运行情况下，总费用最低。保证排水管道系统正常运行情况下，总费用最低。第3章给水排水管道系统11 3 3、排水管道系统优化设计、排水管道系统优化设计 以费用为目标函数，以设计规范中有关规定为约束条以费用为目标函数，以设计规范中有关规定为约束条件，建立优化设计数学模
49、型。件，建立优化设计数学模型。费用：管道费、施工费、提升泵站建造费和运行电费等。费用：管道费、施工费、提升泵站建造费和运行电费等。如具备有关费用指标，提出数学模型，再以最大和最小设如具备有关费用指标，提出数学模型，再以最大和最小设计流速、最大充满度、最小管径、最小覆土厚度等为约束计流速、最大充满度、最小管径、最小覆土厚度等为约束条件，求函数最小值，可得最优管径、坡度或埋深等。条件，求函数最小值，可得最优管径、坡度或埋深等。由于排水系统很复杂，只有借助于计算机才能完成优化设由于排水系统很复杂，只有借助于计算机才能完成优化设计计算。计计算。第3章给水排水管道系统11 3.4.1 3.4.1 给水管
50、道系统运行管理给水管道系统运行管理给水管道系统运行管理的要求：给水管道系统运行管理的要求：水量足够，水压平均，水质保证，供水安全；水量足够，水压平均，水质保证，供水安全；运行经济运行经济1 1、检漏、检漏1 1）给水管网漏损的原因（给水管网漏损的原因（5 5个）个）(1)(1)旧城管网管材腐蚀老化、年久失修旧城管网所用管材旧城管网管材腐蚀老化、年久失修旧城管网所用管材主要是灰口铸铁管和普通钢管，因年久失修，漏失甚是严主要是灰口铸铁管和普通钢管，因年久失修，漏失甚是严重。重。(2)(2)施工质量也是引起给水管网损漏的重要因素安装管理施工质量也是引起给水管网损漏的重要因素安装管理不规范，所用材料质
