给水排水系统概论.ppt

第二章 给水排水系统概论,2.1 水资源2.2 给水系统概述2.3 排水系统概述,2.1 水资源,2.1.1 水的性质,常温附近呈三态温度体积效应异常热容量最大溶解能力极强化学反应能力强大表面特性突出,水质参数 水的质量(水质)指水中所含的其他物质和能量的数量。水质参数指表征水质的参数、指标、项目，也称为水质指标、项目。水质指标分为物理感官指标、毒理指标、化学指标、微生物指标、其他指标。,(1)物理感官指标 物理感官指标指水的物理参数和由人的感官感知的参数，感官参数一般不能用仪器测定。常用有：水温、电导率、臭和味、色度、浊度、固体等。浊度是水的光学指标，1mgl的SiO2所产生的混浊现象为1度(NTU)。水中固体含量的指标：总固体(TS)、溶解性总固体(TDS)、悬浮固体(SS)，单位mg/l。气味临界气味数（TON），用无气味的水稀释水样直到刚刚能觉察到气味时的最大稀释度。水样的体积一般200ml。TON=（A+B）/A A水样体积 B无气味水体积,(2)毒理指标 毒理指标指对人和生物有明显毒害作用的物质的含量，过量可能使人和生物急性或慢性中毒。常用各种有毒物质的含量表示，包括重金属、有毒元素、有毒无机化合物和有毒有机化合物。常用单位有mgL、gL、ppm、ppb。,有毒重金属 主要有汞、铬、镉、铅、镍、银等。有毒元素是一类毒性强的单质物质，主要有砷、硒、铊、锑、钡、铍、硼、钼等。有毒无机化合物 主要有氰化物、氟化物、硝酸盐、溴酸盐、氯酸盐等。有毒有机化合物 大多数是人工合成物质和生产过程中产生的废物，能够使人和生物致癌、致畸、致残。,(3)化学指标 化学指标指反映水中化学要素的指标，主要有化学性质指标、硬度、营养盐、有机物指标和一般化学指标。理论上，毒理指标也是化学指标，由于危害大，通常单列。,化学性质指标 反映水基本化学性质的指标，主要有pH、碱度、氯离子等。硬度 水中钙镁离子含量。硬度过高能够引起各种结垢现象，影响水的正常使用。营养盐 水中氮磷含量，主要有总氮、氨氮、硝酸盐氮、总磷等。营养盐是生物生长的必需物质，过量可造成水体富营养化。,水中的有机物 被微生物分解的过程中要消耗大量的溶解氧，造成水体腐败，通常用分解有机物所消耗的溶解氧量间接地表示有机物的数量。常用有机物指标：化学需氧量COD、生化需氧量BOD、总有机碳需氧量(简称总有机碳)TOC、总需氧量TOD。一般化学指标 毒性不大但危害较大的一类化学物质，如铁、锰、铜等；毒性危害都不大的一类化学物质，如游离二氧化碳、溶解氧等。pH无量纲。,(4)微生物指标 微生物指标指水中各种微生物可能的数量或经过培养形成的菌落数，主要有细菌总数(CFUmL)、大肠菌群数(CFU1OOmL，个L)等。(5)其他指标 放射性指标 反映水中放射性物质放射强度的指标。消毒指标 为保证消毒效果而规定的消毒剂残余量。,各种天然水源的水质特征,水质标准是通过法律程序制定的、规定满足各种要求的各种水质指标限值的法律文件。水质标准分为国家标准、行业标准和地方标准三个层次。国家标准是基础，行业和地方标准是国家标准的补充；国家标准规定的指标，地方标准必须执行或严于国家标准。水质标准包括用水标准、环境标准、排放标准和污水再生利用标准等。,(1)用水标准 用水的基本标准是生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)，规定生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、集中式供水单位卫生要求、二次供水卫生要求、涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、水质监测和水质检验方法，适用于城乡各类生活饮用水。标准将水质指标分为常规指标、消毒指标和非常规指标，并分别规定了限值106项。有特殊要求的行业执行行业标准。,饮用水标准,卫生部规范-饮用水标准新增加指标（GB 5749-2006 和 GB 5749-85 相比）,(2)水环境标准 水环境质量标准主要有地表水环境质量标准(GB 3838)、地下水质量标准(GBT 14848)和海水水质标准(GB 3097)。特殊用途水域执行专项标准，如渔业水质标准。,地表水环境质量标准将地表水体划分为五类，规定了各类水体标准值共24项。I类水体适用于源头水、国家自然保护区；类水体适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、珍稀幼鱼的索饵场等；类水体适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场和泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；类水体适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；V类水体适用于农业用水区及一般景观水域。,地下水质量标准将地下水质量划分为五类，规定了各类水质标准值共39项。I类、类反映地下水化学组分的天然低背景含量和天然背景值，适用于各种用途；类以人体健康基准值为依据，适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水；类以农业和工业用水要求为依据，适用于农业和部分工业用水，适当处理后也可作生活饮用水；V类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。,海水水质标准将海域划分为四类，规定了各类水体标准值共35项。第一类适用于海洋渔业水域、海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区；第二类适用于水产养殖区、海水浴场、人体直接接触海水的海上运动和娱乐区、与人类食用直接有关的工业用水区；第三类适用于一般工业用水区、滨海风景旅游区；第四类适用于海洋港口水域、海洋开发作业区。,(3)排放标准 污水排放的基本标准有污水综合排放标准(GB 8978)和城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918)，有行业标准和地方标准者执行行业标准和地方标准。,污水综合排放标准适用于现有污水排放单位的管理、建设项目环评和环保设施设计、竣工验收及其建成后管理，规定69项指标最高排放浓度和部分行业的最高允许排放水量。标准将污染物分为第一类和第二类。第一类污染物共13项。第二类污染物共56项，分为一、二、三级标准，分别规定各级标准限值。一级标准适用于排入类地表水和二类海水的污水；二级标准适用于排入、V类地表水和三、四类海水的污水；三级标准适用于排入设有二级污水厂的城镇排水系统的污水。,I、类地表水和保护区、一类海域和海水浴场等禁止新建排污口。,城镇污水处理厂污染物排放标准适用城镇污水处理厂出水、废气排放和污泥处理的管理和居民小区和工业企业内部独立的生活污水处理设施污染物排放的管理。将污染物分为基本控制项目和选择控制项目，基本控制项目12项，一类污染物7项；选择控制项目43项，由地方政府主管部门选择控制。常规项目分为一二三级标准，其中一级又分分为一级A和一级B标准，分别规定限值，三级标准适用于非重点控制流域和非保护区的建制城镇污水处理厂。,（4）污水再生利用 系列标准包括6项标准，分别为：城市污水再生利用分类（GB/T18919）城市污水再生利用 城市杂用水质（GB/T18920）城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB/T18921）城市污水再生利用 补充水源水质（GB/T18922）城市污水再生利用 工业用水水质（GB/T18923）城市污水再生利用 农业用水水质（GB/T18924）,（1）水资源的涵义 广义上说，水资源包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分等。狭义上说，水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水资源。,2.1.2 水体与水资源,（2）水资源的特性循环性生态基础性储量的有限性时空分布的不均匀性用途的广泛性不可替代性,（3）水体的自净与环境容量 水体自净 水体通过物理、化学、物理化学以及生物过程，使得污染物的数量降低，最终达到原先的水质状况过程。水体自净的机理主要包括：水循环与交换；稀释扩散；沉降；生物降解；化学反应；挥发等。水体环境容量 水体的最大自净能力。,2.2 给水系统概述,2.2.1 给水系统组成与分类,（一）给水系统的组成 给水系统是保证城镇、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。给水系统的基本任务是安全可靠经济合理地供应城乡人民生活、工业生产、保安防火、交通运输、建筑工程、公共设施、军事部门等各项用水，保证满足用户对水量、水质和水压的供水要求。,城镇给水按其用途主要分为：(1)生活用水 包括居住建筑、公共建筑、生活福利设施等生活饮用、洗涤、烹饪、清洁卫生以及工业企业内部职工的生活用水及淋浴用水等。(2)生产用水 工业企业生产过程中的工艺用水，如食品、酿造、饮料工业的原料用水，冶炼、化工、电力等工业的冷却用水，锅炉蒸汽用水，纺织、造纸工业的洗涤、空调、印染用水等。(3)消防用水 是扑灭火灾的用水，只是在发生火灾时才由给水管网供给。(4)其他用水 景观用水、浇洒道路及绿地用水、特殊用水等。,给水系统组成 给水系统是从水源取水，按用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到用水区域，并按用户所需的水压向用户供水。,给水系统由取水工程、净水工程和输配水工程组成,取水工程,净水工程,输配水工程,(1)取水构筑物 从选定的水源(地表水或地下水)取水。,水源,水处理构筑物,(2)水处理构筑物 将取水构筑物的来水进行处理，以期符合用户对水质的要求。这些构筑物一般集中布置在水厂内。,一级泵站,(3)泵站 将所需水量提升到要求的高度，可分为抽取原水的一级泵站、输送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站等。,二级泵站,输水管渠,(4)输水管渠和管网 输水管渠是将原水送到水厂的管渠，管网是将处理后的水送到各个用水区域的全部管道。,管网上的附件（阀门：干管上每600800m；排气阀：管道高处；泄水阀：检修放空；消火栓：不大于120m设一个）,给水管道按功能分类,干管 主要用于输水，管径较大。分配管 用于配水到用户，管径较小。给水管网设计和计算往往只限于干管。干管和分配管的管径并无明显的界限。,调节构筑物,(5)调节构筑物 用以贮存和调节水量。如高位水池、水塔、清水池等。高位水池和水塔还具有保证水压的作用。,泵站、输水管渠、管网和调节构筑物等总称为输配水系统，是给水系统中投资最大的子系统。,（二）给水系统的分类,按水源种类 地表水(江河、湖泊、蓄水库、海洋等)和地下水给水系统(浅层地下水、深层地下水、泉水等)。按供水方式 自流供水系统(重力供水)、水泵供水系统(压力供水)和混合供水系统。按使用目的 生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。按服务对象 城镇给水系统和工业给水系统。,按综合条件 根据区域、地形条件、水质、水压要求及系统归属的不同，给水系统可分为统一给水系统、分系统给水系统（分质给水系统、分压给水系统）、区域给水系统。分系统给水系统根据水源、地形情况、用户对水质和水压的不同要求等实际情况，将整个供水范围分成不同的给水区域，采用互相独立工作的给水系统。,统一给水系统,用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。城市工业用水量大时，可考虑采用分质、分压等给水系统；小城市工业用水量小，仍采用统一给水系统；城市工厂分散，用水量小，仍采用统一给水系统。,分质给水系统,对于城市中用水量大、水质要求低的工业企业，可采用分质给水系统。可以是同一水源，经过不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户；可以是不同水源，如地表水经简单沉淀后供工业生产用水，地下水经消毒后供生活用水等。,分压给水系统,由同一泵站内的不同水泵分别供水到水压要求高的高压管网和水压要求低的低压管网，节约能耗。,区域给水系统,由于水源等因素，需同时考虑向几个城镇或工业区供水的大范围的给水系统，称为区域给水系统。对于水源缺乏地区，尤其是城市化密集地区较为适用，可以发挥系统规模效应，降低供水成本。,（三）影响给水系统布置的因素,(1)布置方案 给水系统的布置即合理地选择构成单元及其形式、内容和位置。布置方案是给水系统规划设计的基本内容。合理的布置方案是供水安全、造价和运行费用的最佳结合点，是近期、远期目标的最佳结合点，保证供水安全，又节省造价和运行费用，满足近期目标，又照顾到中远期发展，应综合各种因素研究确定。,(2)布置形式 每个给水系统构成单元都有多种形式和位置选择，各种构成单元组合在一起，使得给水系统的布置形式千变万化，形式多种多样。,城市规划的影响根据城市的计划人口数，居住区房屋层数和建筑标准，城市现状和气候等自然条件，得出整个给水工程的设计流量；从工业布局可知生产用水量分布及其要求；根据当地农业灌溉、航运和水利等规划资料，水文和水文地质资料，确定水源和取水构筑物的位置；根据城市功能分区，街道位置，用户对水量、水压和水质的要求，选定水厂、调节构筑物、泵站和管网的位置；根据城市地形和供水压力可确定管网是否需要分区给水；根据用户对水质要求确定是否需要分质供水等。,（三）影响给水系统布置的因素,水源的影响城市附近的水源丰富时，往往随着用水量的增长而逐步发展成为多水源给水系统，从不同部位向管网供水。随着用水量的增大、水质恶化的加剧、城市地下水位的不断下降，有些城市不得不采取跨流域、远距离取水方式来解决给水问题。,地形的影响中小城市如地形比较平坦，工业用水量小、对水压无特殊要求时，可用统一给水系统。大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般先分别供给，自成给水系统，随着城市的发展，再考虑将两岸管网相互沟通，成为多水源的给水系统。取用地下水时，可能考虑到就近凿井取水的原则，而采用分地区供水系统。,地形的影响地形起伏较大的城市，可采用分区给水或局部加压的给水系统。分区给水布置方式可分成并联分区，即高低两区由同一泵站分别单独供水；另一种方式是串联分区，即高区泵站从低区取水，然后向高区供水。,2.2.2 用水量,（一）设计用水量构成 城市给水系统所有构成单元的设计水量都是根据城市用水量确定的，直接影响系统的建设投资和运行费用。因此，城市给水系统设计首先应确定规划期用水量。城市给水系统的设计期限应符合城市总体规划，近远期统筹考虑，一般近期以510年，中远期以1020年。,城市设计用水量由下列各项构成：综合生活用水量，包括居民生活用水量和城市公共建筑设施用水量。居民生活用水量 指城市居民饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗浴等生活用水；城市公共建筑设施用水量 指商业、学校、机关、宾馆、公共浴池等城市公共建筑和公共设施用水。工业用水量，包括工业企业生产用水和工作人员生活用水。消防用水量市政用水量，包括浇洒道路和绿地等用水量。未预见水量和管网漏失水量。,城市设计用水量根据城市总体规划、类比调查、用水定额、城市的经济实力及服务期限等进行预测和确定。,用水定额是确定用水量的主要依据。用水定额的选取直接关系到设计规模、工程投资、服务期限、用水保证等，直接关系到给水系统设计的合理性，必须结合规划区的现状、发展、布局、类似城市调查等，慎重考虑，认真研究确定。,（二）用水定额,(1)居民生活用水和城市综合生活用水 城市居民用水量与城市规模、居住条件、地理位置和气候等因素有关。城市规模越大，人口越多，用水定额越大；居住条件越好，给水排水设施越完备，用水定额越大。,室外给水设计规范规定的生活用水量定额，包括城市居民生活用水量定额和城市综合生活用水量定额两部分。根据城市人口，分为超大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市五个城市类别（2014年新规定）；用水定额仍然根据地理位置、气候条件、生活习惯等，分为一级区、二级区和三级区3个级别。,用水定额 L(capd),(2)工业用水 室外给水设计规范规定工业企业工作人员生活用水量定额；行业标准和产品标准大多都规定了产品耗水量标准；污水综合排放标准规定了部分行业耗水量最高限额，适用于已确定的工业项目用水量。进行城市给水系统设计时，主要依据发展规划，大多工业项目都无法具体确定，通常采用趋势分析法、类比调查法、城市综合生活用水量折算法等方法确定城市工业用水量。,工业企业内工作人员生活用水量和淋浴用水量可按工业企业设计卫生标准确定。工作人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。工作人员的淋浴用水量，应根据工业企业设计卫生标准中车间的卫生特征分级确定，一般可采用40-60L(人次)，淋浴时间在下班后1h内进行。,（3）消防用水 消防用水只在火灾时使用，历时短，数量较大，在城市用水量中占有一定的比例，尤其是中小城市，所占比例较大。消防用水量、水压和火灾延续时间等执行建筑设计防火规范等防火规范。城市和居民区的室外消防用水量Q5(m3d)应根据同一时间内的火灾次数n、一次灭火用水量q和火灾延续时间t(h)确定，即 Q5=3.6 nqt 城市消防一般t取3-6h,(4)其他用水 其他用水量包括浇洒道路、绿化用水量和管网漏失水量、未预见水量。浇洒道路用水量定额一般为(m2d)；绿化用水量定额一般为1.5-2.0 L(m3d)；城镇配水管网的漏损水量一般宜按综合生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水三项用水量之和的10-12计算，单位管长供水量小或供水压力高时可适当增加。未预见用水量应根据水量预测时难以预见因素的程度确定，一般宜按综合生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水、管网漏损水量四项用水量之和的812计算。,(5)城市综合用水 城市总供水量除以总用水人口所得的用水量为城市人均综合用水量，简称城市综合用水量。城市综合用水量包括综合生活用水量、工业用水量、市政用水量、消防用水量、管网漏失水量等。工业用水量所占的比例，因城市的工业结构、规模和发展水平差别很大；各城市综合用水量的差别很大，国家暂时无统一的城市综合用水定额。,（三）工业给水系统,工业给水系统类型 根据工业企业内水的重复利用情况，分为循环和复用给水系统。循环给水系统：使用过的水经适当处理后再行回用。复用给水系统：按照各车间对水质的要求，将水顺序重复利用。,工业用水的重复利用率指重复用水量在总用水量中所占的百分数。,工业用水的水量平衡,所谓平衡就是冷却用水量和损耗水量、循环回用水量、补充水量以及排水量保持平衡。水量平衡目的是达到合理用水。采取合适的途径或改革生产工艺，减少耗水量，或提高重复利用率，增大回用水量，以相应减少排水量。,水量平衡计算,总用水量=新鲜水量+循环冷却水量+回用水量（重复用水量“其他车间到本车间”）总排水量=冷却回水量+较清工业废水量+污水和废水量+重复用水量（回用水量“本车间到其他车间”）总用水量=总排水量（每一车间的用水量、排水量均满足这一公式，所有车间用水量、排水量的合计值也满足这一公式）,水量平衡计算,冷却水的损耗量和补充水量。冷却水损耗量=循环冷却水量损耗百分数冷却塔进水量（冷却回水量+补充水量）=冷却塔出水量（循环冷却水量）+冷却水损耗量 冷却回水量+补充水量=循环冷却水量+损耗水量补充水量=循环冷却水量冷却回水量+损耗水量,城市平均日设计用水量Qp：生活用水量Qp1工业用水量Qp4，包括工作人员平均日用水量Qp2和平均日生产用水量Qp3 市政用水量Qp6平均流失水量及未预见水量 Qp=(1.15-1.2 5)(Qp1+Qp2+Qp3+Qp6)=(1.15-1.25)(Qp1+Qp4+Qp6)Qp1由平均日综合生活用水定额qp和设计人口数n确 Qp1=qpnf/1000f自来水的普及率，一般100%。,（四）设计用水量,进行城市给水系统设计时，很难分别计算Qp2和Qp3，通常统一计算工业用水量Qp4 Qp2+Qp3=Qp4=qgBP(1-b)qg 万元工业产值用水量，m3万元；BP 日工业总产值，万元d；b 工业用水重复利用率。,城市最高日设计用水量Qd城市总用水量的计算，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水:居住区综合生活用水、工业企业职工生活用水、淋浴用水和生产用水、浇洒道路和绿地用水等市政用水以及未预见水量和管网漏失水量等。由于用水集中且历时短暂，消防用水量不累计到总用水量中，仅作设计校核。,城市最高日设计用水量Qd（1）最高日生活用水量Q1（2）最高日工业用水量Q4，包括工作人员最高日用水量Q2和最高日生产用水量Q3（3）最高日市政用水量Q6（4）未预计水量和管网漏失水量（未预见水量及管网漏失水量，一般按上述各项用水量之和的1525计算）Qd=(1.15 1.25)(Q1+Q2+Q3+Q6)=(1.15 1.25)(Q1+Q4+Q6）Qp1由最高日综合生活用水定额q和设计人口数n确定。Q1=qnf/1000最高日工业用水量由最高日工业总产值用水量B确定Qp2+Qp3=Qp4=qgB(1-b),用水量随着人们的生活和生产活动以及季节的不同而变化，并具有一定规律。用水量定额只是一个平均值，设计时必须考虑每日、每时的用水量变化。,（五）用水量变化和单元设计用水量,在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量，叫做 最高日用水量；在最高日内用水量最大的一小时称为 最高日最高时用水量；最高日用水量与平均日用水量的比值称为 日变化系数Kd；在最高日内最高时用水量与平均时用水量的比值称为 时变化系数Kh。,几个概念：,城镇供水的时变化系数、日变化系数应根据城镇性质和规模、国民经济和社会发展、供水系统布局，结合现状供水曲线和日用水变化分析确定。在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用；日变化系数宜采用。大中城市用水比较均匀，可取下限，小城市可取上限或适当放大。,例题：某城市现有人口75万人，供水普及率70，最高日综合生活用水量为12.6万m3/d。新一轮规划人口将发展到100万人，供水普及率增长到90，最高日综合生活用水量增加到300L/(人d)，该城市的最高日综合生活用水将比目前增加多少？,解：设计用水量 0.3100万90%27(万m3/d)增加了：2712.614.4(万m3/d),原设计最高日综合生活用水量为：12.6万m3/d(75万人 70%)0.24 m3/(人d)240L/(人d),2.2.3 给水系统工作情况,（一）给水系统的流量关系取水构筑物、一级泵站、水厂 城市的最高日设计用水量确定后，取水构筑物和水厂的设计流量将随一级泵站的工作情况而定。一天中一级泵站的工作时间越长，每小时的流量越小。,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地表水 取水构筑物、一级泵站和水厂等按最高日的平均时流量计算，即：Q=Qd/T(m3/h)水厂本身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，一般在1.051.10之间；T 一级泵站每天工作小时数。大中城市水厂的一级泵站一般按三班制，T=24h均匀工作来考虑，以缩小构筑物规模和降低造价。小型水厂的一级泵站才考虑一班或二班制运转，T=8h或 T=16h。,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地下水 取用地下水若仅需在进入管网前消毒而无需其他处理时，一般先将水输送到地面水池，再经二级泵站将水池水输入管网。Q=Qd/T(m3/h)水厂本身用水量系数为1。,二级泵站、水塔（高地水池）、管网,二级泵站、从泵站到管网的输水管、管网和水塔等的计算流量，应按照用水量变化曲线和二级泵站工作曲线确定。,二级泵站,管网内不设水塔的二级泵站二级泵站应满足最高日最高时的用水量Qh要求，否则就会存在不同程度的供水不足现象。,二级泵站的计算流量与管网中是否设置水塔或高地水池有关,二级泵站,管网内设有水塔或高地水池的二级泵站 二级泵站的设计供水线应根据用水量变化曲线拟定，拟定时应注意：泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔的调节容积，分级数一般不应多于三级，以便于水泵机组的运转管理，分级供水时，应注意每级能否选到合适的水泵，以及水泵机组的合理搭配，并尽可能满足目前和今后一段时间内用水量增长的需要。,二级泵站,管网内设有水塔或高地水池的二级泵站,管网内设有水塔或高地水池时，二级泵站每小时的供水量可以不等于用水量；但一天的泵站总供水量等于最高日用水量。,水塔和高地水池的作用,供水量高于用水量时，多余的水可进入水塔或高地水池内贮存；供水量低于用水量时，则从水塔流出以补水泵供水量的不足。如供水线和用水线越接近，则为了适应流量的变化，泵站工作的分级数或水泵机组数可能增加，但是水塔或高地水池的调节容积可以减小。,输水管、管网,无水塔和高地水池输水管和管网按最高日最高时用水量确定管径。有网前水塔,泵站到水塔的输水管管径：按泵站分级工作线的最大一级供水量计算。管网管径：按最高日最大时用水量确定。,输水管、管网,管网末端设水塔二级泵站到管网的输水管、水塔到管网的输水管管径：分别根据最高时从泵站和水塔输入管网的流量进行计算。管网管径：按最高日最高时用水量确定。,清水池,一级泵站通常均匀供水，而二级泵站一般为分级供水，所以一、二级泵站的每小时供水量不相等。为了调节两泵站供水量的差额，必须在一、二级泵站之间建造清水池。清水池还兼有保证与消毒剂有充分消毒接触时间等作用，消毒时间不少于30min。,清水池,实线2表示二级泵站工作线，虚线1表示一级泵站工作线。一级泵站供水量大于二级泵站供水量这段时间内，20时到次日5时，多余水在清水池中贮存；520时，一级泵站供水量小于二级泵站，取用清水池中存水满足用水需要。一天内，贮存的水量刚好等于取用的水量。,清水池所需调节容积=累计贮存水量B=累计取用水量A,（二）水塔和清水池的容积计算,给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值。清水池调节容积，由一、二级泵站供水量曲线确定；清水池的调节容积=（二级泵站供水量一级泵站供水量）二级泵站供水量大于一级泵站供水量的时间水塔容积由二级泵站供水线和用水量曲线确定。水塔容积=（管网用水量二级泵站供水量）管网用水量大于二级泵站供水量的时间,水塔和清水池的容积计算,如果二级泵站每小时供水量等于用水量，流量无需调节，可不设水塔。大中城市的用水量比较均匀，通常用水泵调节流量，多数不设水塔。,水塔和清水池的容积计算,当一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）和二级泵站每小时供水量相接近时，清水池的调节容积可以减小，二级泵站趋于恒量供水，而管网用水量却时刻发生变化，为了调节二级泵站供水量和用水量之间的差额，水塔的容积将会增大。如果二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积越小，二级泵站供水量就会随用水量的变化而变化且变化较大，从而使二级泵站与一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）供水量之间的差额拉大，进而使清水池的容积将增加。,清水池的调节容积与水塔容积相互制约,水塔和清水池的容积计算,水塔和清水池调节容积的计算，通常采用两种方法：一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算。这种方法需要知道城市24小时的用水量变化规律，并在此基础上拟定二级泵站的供水线。一种是凭经验估算。,水塔和清水池的容积计算,有水塔时清水池调节容积=二级泵站供水量一级泵站供水量无水塔时清水池调节容积=用水量一级泵站供水量 此时用水量就是二级泵站供水量水塔容积=用水量二级泵站供水量,清水池和水塔调节容积计算,水塔和清水池的容积计算,缺乏用水量变化的资料时，清水池调节容积可按最高日用水量的1020估算。供水量大的城市24h的用水量变化较小，可取较低百分数。清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此清水池有效容积等于：W=W1+W2+W3+W4(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按2h火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m3，等于最高日用水量的5%10%；W4安全贮量，m3。清水池应有相等容积的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。,水塔和清水池的容积计算,缺乏资料时，水塔调节容积也可凭运转经验确定，当泵站分级工作时，可按最高日用水量的2.53至56计算，城市用水量大时取低值。水塔中需贮存消防用水，总容积等于：W=W1+W2(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按10min室内消防用水量计算；,例题：某城市最高日设计用水量为15万m3/d，清水池调节容积取最高日用水量的15，室外消防一次灭火用水量为55L/s，同一时间内的火灾次数为2次，火灾持续时间按2h计算，水厂自用水在清水池中的贮存量按1500m3计算，安全贮量取5000m3，则清水池的有效容积为多少？,解：清水池的有效容积由4部分组成：（1）调节容积 Wl=15000015=22500(m3)；（2）消防贮量 W2，取2h的消防用水量，即W2=0.05523600 2=792(m3)；（3）水厂自用水贮量 W3=1500m3；（4）安全贮量为 W4=5000m3。则清水池有效容积 W=Wl+W2+W3+W4=22500+792+1500+5000=29792(m3),（三）给水系统的水压关系,为供给用户足够的生活用水或生产用水，给水系统应保证一定的水压，通常叫做自由水压，即从地面算起的水压。城市给水管网需保持最小的自由水压为：1层10m，2层12m，2层以上每层增加4m。个别高层建筑物或建筑群，或建筑在城市高地上的建筑物等所需的水压，可单独设置局部加压装置。,水泵扬程确定,水泵扬程Hp等于静扬程和水头损失之和：HpH0+h一级泵站 HpH0+hs+hd(m)H0静扬程，m，一级泵站静扬程是指水泵吸水井最低水位与水厂的前端处理构筑物(一般为混合絮凝池)最高水位的高程差。hs由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的吸水管水头损失，m；hd由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的压水管和泵站到絮凝池管线水头损失，m；,水泵扬程确定,二级泵站 控制点是指管网中控制水压的点。这一点往往位于离二级泵站最远或地形最高的点，只要该点的压力在最高用水量时可以达到最小服务水头的要求，整个管网就不会存在低水压区。,水泵扬程确定,二级泵站无水塔 HpZc+Hc+hs+hc+hn(m)Zc 静扬程，管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m；Hc 控制点所需的最小服务水头，m；hs 吸水管中的水头损失，m；hc、hn 输水管和管网中的水头损失，m；,hs、hc、hn都应按水泵最高时供水量Qh计算。,水泵扬程确定,二级泵站有水塔 在工业企业和中小城市水厂，有时建造水塔，二级泵站只需供水到水塔，由水塔高度来保证管网控制点的最小服务水头。,水泵扬程确定,二级泵站有水塔 Hp（Zc+Hc+hn+H0）+hc+hs（Zt+Ht+H0）+hc+hs(m)（Zt+Ht+H0）=（Zc+Hc+hn+H0）静扬程，清水池最低水位和水塔最高水位的高程差，m；Zc管网控制点C的地面标高，m；Hc控制点所需的最小服务水头，m；hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；hc按最高时供水量Qh计算的从水泵到水塔的输水管水头损失，m；hs吸水管中的水头损失，m；Zt设置水塔处的地面标高，m；Ht水塔水柜底高于地面的高度，m；H0水塔中的水深，m。,水泵扬程确定,二级泵站消防时二级泵站扬程除了满足最高用水时的水压外。还应满足消防流量时的水压要求。在消防时，管网中额外增加消防流量，因而增加了管网的水头损失。控制点应选在设计时假设的着火点，并代入消防时管网允许的水压Hf（不低于10m）。消防时算出的水泵扬程如比最高日最高时算出的为高，则根据两种扬程的差别，有时需在泵站内设置专用消防泵，或者放大管网中个别管段直径以减少水头损失而不设专用消防泵。,水泵扬程确定,二级泵站消防时 HpZc+Hf+hn+hc+hs(m)Zc假设着火点C的地面标高，m；Hf着火点所需的最小服务水头，不低于10m；hn按消防流量计算的管网水头损失，m；hc按消防流量计算的输水管水头损失，m；hs按消防流量计算的吸水管中的水头损失，m；,水塔高度确定,Hp（Zc+Hc+hn+H0）+hc+hs（Zt+Ht+H0）+hc+hs(m)Zt+Ht+H0=Zc+Hc+hn+H0 则有：Ht=Hc+hn（ZtZc）Hc控制点所需的最小服务水头，m；hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；Zt设置水塔处的地面标高，m；Zc管网控制点C的地面标高，m；,水塔高度确定,建造水塔处的地面标高Zt越高，则水塔高度Ht越低，这就是水塔建在高地的原因。Ht=Hc+hn（ZtZc）离二级泵站越远地形越高的城市，（离二级泵站越远，水塔宜靠近管网，从而降低hn，进而降低Ht；地形越高Zc 越大，则Ht 越大，为降低Ht，应使水塔靠近管网，使Zt 接近Zc，从而降低Ht）水塔可能建在管网末端而形成对置水塔的管网系统。这种系统的给水情况比较持殊，在最高用水量时，管网用水由泵站和水塔同时供给，两者各有自己的给水区，在给水区分界线上，水压最低。求对置水塔管网系统中的水塔高度时，hn是指水塔到分界线处的水头损失Hc和Z c分别指水压最低点的服务水头和地形标高。这里，水头损失和水压最低点的确定必须通过管网计算。,2.3 排水系统概述,2.3.1 排水系统的分类与组成,（一）排水分类 按照来源，排水分为污水和降水，污水包括生活污水、工业废水、城市污水。生活污水指人们日常生活中使用过的水，主要来自居民住宅、宾馆、饭店、公共场所、办公场所、机关、学校、医院、商店和工厂的生活污水等。生活污水含有大量的有机物，病原微生物等。,工业废水指工业生产过程中使用后排出的水。根据污染程度，工业废水分为生产污水和生产废水。生产污水 指使用过程中污染较严重的工业废水，具有较大的危害性，成分复杂，污染严重。生产废水 指使用过程中污染较轻的工业废水，例如冷却水。生产废水一般经过简单的处理就可以排放或者循环利用。根据行业，工业废水分为造纸、化工、屠宰、电镀、钢铁废水等。根据主要污染物种类，工业废水分为酸性、碱性、含汞、含镉、含铬、含氰、含酚、含油、含磷、放射性、高浓度有机废水等。,城市污水指排入城市污水排水系统的生活污水、工业废水和降水。降水指从大气降到地面的水，包括液态降水(如雨、露)和固态降水(如雪、冰雹、霜)。降水一般水质较好，可以直接排放到水体。由于淋洗大气和冲刷地面、屋面，初雨水含有较多的污染物，溶雪水也含有一定的污染物。,（二）排水系统及其分类,排水系统是收集、输送、处理、处置各种排水的，由各种管渠、构筑物和设备组成的系统。排水系统的任务是：及时、安全地收集各种排水并将其输送到适当的地点；妥善处理后排放到水体，或者直接排放到水体，或者再利用；保证城市正常运行，保护水环境免受污染。,根据系统的主体，排水系统分为工业企业排水系统和城市排水系统。工业企业排水系统指收集、输送工业企业排水，妥善处理后排放到城市管网，或直接排放到水体，或再利用的排水系统。城市排水系统是收集、输送、处理、处置各种城市排水的系统，包括城市排水管网系统和城市污水处理厂。,根据排水的来源，排水系统分为污水排水系统、雨水排水系统、合流制排水系统和城市防洪排水系统。污水排水系统 收集、输送、处理、处置各种污水和废水的系统，包括污水管网系统和污水处理厂（站）。雨水排水系统 收集、输送、处置雨水的管渠系统。雨水较清洁，可用就近直接排入水体。合流制排水系统 城市污水和雨水共用一个系统的城市排水系统。城市防洪排水系统 调节、疏导、输送、处置洪水的，由管、渠、沟、河、塘、湖、坝等组成的排水系统。,（三）排水系统组成,1、城市污水排水系统主要组成：（1）用户污水排水系统，包括独立建筑、有密切关联的建筑群、居民小区的生活污水和工业企业允许排入的工业废水，是城市污水排水系统的接入点；（2）街道污水排水管道系统，包括支管、干管和主干管；（3）污水管道系统附属构筑物，包括检查井、跌水井、水封井、换气井、倒虹管、冲洗井、防潮门等；,（三）排水系统组成,1、城市污水排水系统主要组成：（3）污水泵站和压力管道：局部泵站设于无法重力排出的低洼区域；中途泵站是为了降低管道埋深而设置的提升泵站；总泵站设于污水处理厂前将污水提升到污水处理厂；转输泵站指将一个排水区域的污水提升输送到另一排水区域污水处理厂的泵站。压力管道指泵站后的承压管道；（4）污水处理厂，是处理和利用污水、污泥的设施；（5）出水口和事故排放口。,2、工业废水排水系统主要组成：（1）车间废水排水系统；（2）厂区废水排水管道系统及其附属构筑物；（3）废水泵站和压力管道；（4）废水处理站；（5）出水口和事故排放口，可以排人城市污水排水系统，也可以排入水体。,3、城市雨水排水系统主要组成：（1）用户雨水排水系统；（2）街道雨水排水管道系统；（3）雨水管道附属构筑