《城市给水工程规划》精品讲稿完整版.ppt
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1、城市给水工程规划,第一章:城市给水工程规划概述第二章:城市用水量规划第三章:水源选择及取水构筑物第四章:给水处理及水厂第五章:城市给水管网的规划设计第六章:城市给水系统布置,章节,城市给水规划的基本目的:为了经济合理和安全可靠的供给城市居民的生活和生产用水和用以保障人民生命财产的消防用水,并满足水量、水压和水质要求。1、生活饮用水 2、生产用水城市给水系统的供水类型 3、市政用水 4、消防用水 5、给水系统损耗等,第一章:城市给水工程规划概述,城市给水系统规划的任务:1、估算城市总用水量和给水系统中各单项工程设计水量。2、根据城市特点制定给水系统组成3、合理选择水源,确定城市取水位置和取水方式
2、。4、选择水厂位置,考虑处理方法。5、布置输水管道及给水管网,估算管径及泵站提升能力。6、给水方案比较,选定规划方案。,城市给水工程系统的组成,取水工程,净水工程,输配水工程,1-取水构筑物;2-一级泵站;3-沉淀设备;4-过滤设备;5-消毒设备;6-清水池;7-二级泵站;8-输水管道;9-水池或高地水池;10-配水管网,合理地确定城市计算用水量是给水系统规划的首要任务。城市用水量包括:城市居民生活饮用水量、工业企业生产用水量、消防用水量和市政用水量(如街道洒水、绿地浇水等)。各类用水量的估计是以用水量标准为依据。,第二章:城市用水量规划,第一节:用水量标准 一、居住区生活用水量标准(L/人d
3、计)根据城市所在区域、当地气候条件、给水设备类型,生活习惯和其他影响用水量的因素等,由表2-1确定。居住区生活用水量标准 表2-1,注:1本表所列用水量已包括居住区内小型公共建筑用水量,但未包括浇洒道路,大面积绿化及全市性公共建筑用水量;2第一分区包括:黑龙江,吉林,内蒙古,辽宁大部分,河北、山西,陕西的偏北一小部分,宁夏偏东一部分;第二分区包括:北京、天津、河北、山东、山西、陕西的大部分,甘肃、宁夏、辽宁的南部,河南北部,青海偏东和江苏偏北的一小部分;第三分区包括:上海、浙江全部,江西、安徽、江苏的大部分,福建北部,湖南、湖北的东部,河南南部;第四分区包括:广东、台湾的全部,广西的大部分,福
4、建、云南的南部;第五分区包括-贵州的全部,四川、云南的大部分,湖南、湖北的西部,陕西和甘肃在秦岭以南的地区,广西偏北的一小部分;3其他地区的生活用水量标准,根据当地气候和人民生活习惯等具体情况,可参照相似地区的标准确定。,二、工业企业职工生活用水量及淋浴用水量标准 工业企业内职工生活用水量标准,根据冷车间或热车间而定:一般冷车间采用25L/人班,热车间采用35L/人班。工业企业内职工淋浴用水量,按表2-2规定采用,每班工人淋浴时间为1h。淋浴用水量 表2-2,三、公共建筑用水量标准 指非居民居住区的公共建筑,如旅馆、医院,浴室、洗衣房、餐厅、剧院、游泳池、学校等的用水量。公共建筑生活用水量标准
5、见表2-3。集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水量标准及小时变化系数 表2-3,注:医院,疗养院和休养所的每一病床每日的生活用水量标准均包括了食堂,洗衣房的用水量。,四、消防用水量标准 城市消防用水量,通常储存在水厂的清水池中,灭火时,由水厂二级泵站向城市管网供给足够水量和水压。城市消防用水量的大小按扑灭一处火灾所需消防水量及同时发生火灾数目而定。扑灭一处火灾所需消防水量及同时发生的火灾数目取决于城市规模、人口数目、建筑耐火等级、楼层及性质、风的频率和强度等。城市(或居住区)消防用水量标准见表2-4。城市(或居住区)室外消防用水量 表2-4,五、市政用水量标准 街道洒水、绿地浇水等市政用水量将随着
6、城市建设的发展而不断增加。规划时,应根据路面种类、绿化、气候、土壤以及当地条件等实际情况和有关部门规定进行计算。通常街道洒水量可采用11.5L/m2次,洒水次数按气候条件可按2 3次计。浇洒绿地用水量通常可采用12L/m2d估算。,第二节:城市总体规划中用水量的估算 城市总体规划中,用水量规划是一项重要指标,其值将直接控制和影响城市给水系统的规模和建设计划。城市用水量的规划是涉及未来发展的许多因素和条件,有的因素属于地区的自然条件,例如,水资源本身的条件;有的因素属于人为的,例如,国家的建设方针、政策,国民经济计划,社会经济结构、科学技术的发展、经济与生产发展、人民生活水平、人口计划、水资源技
7、术状况(包括给水排水技术与节水技术)等。,城市、工业企业用水量中远期规划的几种方法:一、经验预测法 经验预测法是按照城市总体规划,在历年城市用水量递增状况和城市发展状况,凭借给水排水规划者的分析和判断,做出城市用水量的增加估计。这种方法貌似简单,实不易行,可靠性较差。二、统计分析法 统计分析法是依靠一定年份的统计资料进行用水分析预估。有两种情况:一是有多年的用水量实测资料,且历年用水量的递增呈现一定规律;二是历年用水量资料看不出变化规律,或者资料年份不足,但有其它与用水量紧密相关的资料可以利用。通常,前者用模式预估未来的用水量,后者有时用分项估计法预测未来的用水量。,(一)用水量模式预估法(统
8、计分析法),对已经进入稳定发展的城市,年用水量有规律性的递增,有可能呈现逐年递增率P()基本上是平稳的,则可用下列模式表示:,Qi=Q0(1+P/100)i,基准年(一般为工程设计年的前一年)的用水量,i 年后预估用水量,当递增率P值呈现递增或递减现象,而递变率q()公比基本平稳时,即:,Pi=Pl(1+q/100)i-1,Qi=Qi-11+(1+q/100)i-1,式中q0时,则递增率P逐年上涨;q0,则递增率P逐年下降。,i 年后的递增率,i 1年后预估用水量,(二)用水量分项预估法(统计分析法)对一般城市,用水量可划分为生活用水量(人口与生活用水量标准之积)和生产用水量。如果资料表明人口
9、与生活用水量标准的递增都有一定规律,则生活用水量可以据此预估。生产用水量的预估也可以根据现有资料进行分析,根据分析结果预估未来用水量。用水量的分项可粗可细,视现有统计资料而异。,三、规划估算法 从城市总体规划中直接或间接取得工业生产用水量、生活用水量和市政用水量的基础数据,据此估算未来年月的城市总用水量。具体估算方法如下:1、生活用水量估算:按城市人口数与拟定的远期,近期生活用水量标准进行计算。2、工业用水量估算:根据城镇的性质、经济结构和发展要求,结合现状和规划提供的资料,工业用水量估算一般可采用“单位产品耗水量法”、“生产、生活用水比例计算法”、“单位产值耗水量法”、“用水量增长率法”等计
10、算方法。3、市政用水量:可按上述1、2总和的百分数估算(35)。4、公共建筑用水量:亦可按上述1项和2项总和的百分数估算(515)5、未预见水量:按上述14项总和百分数计(1020)。6、水厂自用水量:按上述15项总和估算(510)。,第三节:城市详细规划设计中的用水量计算,最高日用水量及最高日最高时用水量的确定,用水量日(时)变化系数和时变化曲线,详细规划设计中的用水量计算,一、用水量的变化,(一)日变化系数Kd,Kd 年最高日用水量/年平均日用水量,通常Kd变化在1.12.0之间。,(二)时变化系数KH,KH=日最高时用水量/日平均时用水量,通常KH在1.32.5之间,(三)用水量时变化曲
11、线:它是指用水量(全日用水量的百分比%)与时间(h)的关系曲线,此曲线与泵站水泵、水塔或清水池容积计算选择有关。(四)工业企业用水量时变化系数 工人在车间内生活用水量的时变化系数,冷车间为3.0,热车间为2.5。工人淋浴用水量,假定集中在每班下班后1小时。工业生产用水量的逐时变化,有的均匀,有的不均匀,随生产性质和生产工艺过程而定。,二、用水量的计算(一)城市最高日用水量(1)居住区最高日生活用水量Q1(2)全市性公共建筑生活用水量Q2,m3/d,最高日用水量标准(L/人d),规划人口数(人),m3/d,某类公共建筑生活用水量标准(L),该类公共建筑生活用水量单位的数量,(3)工业企业职工生活
12、用水量Q3(4)工业企业职工每日淋浴用水量Q4,m3/d,工业企业生活用水量标准(L/人班),每班职工人数(人),每日班制,工业企业职工淋浴用水量标准(L/人班),工厂每班职工淋浴人数(人),m3/d,(5)工业企业生产用水量Q5 等于同时使用的各类工业企业或各车间生产用水量之和。(6)市政用水量Q6(7)未预见水量(其中包括管网漏失水量),城镇一般按1020计算(为未预见水量系数K表示,约1.11.2)。城市最高日用水量Q K(Ql+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)m3/d,m3/d,每日街道洒水次数,街道洒水面积和绿地浇水面积(m2),街道洒水和绿地浇水用水量标准(L/m2次)和(L/m2日
13、),(二)城市最高日平均时用水量Q0 Q0=Q/24(m3/h)城市取水构筑物的取水量和水厂的设计水量,应以最高日用水量再加上自身用水量进行计算(必要时还应校核消防补充水量)。水厂自身用水量的大小取决于给水处理方法、构筑物型式以及原水水质等因素,一般采用最高日用水量的510。因此,取水构筑物的设计取水量和水厂的设计水量Qp应为:QP=(1.051.10)Q/24(m3/h)(三)城市最高日最高时用水量 Qmax=KHQ/24(m3/h)设计给水系统时,常需编制城市逐时用水量计算表和时变化曲线,即将城市各种用水量在同一小时内相加以求得逐时的合并用水量。设计城市给水管网时,按最高时用水量计算,以(
14、L/s)为单位,即 qmax=Qmax/3600(L/s),城市用水量时变化系数,第一节:水源种类及选择,第三章:水源选择及取水构筑物,水源,裂隙水,岩溶水,泉水,潜水,一、地下水源地下水指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水层介质中储存运移的水体。地下水按埋藏条件分为上层滞水、潜水、承压水、裂隙水、溶岩水、泉水等,其中在城市中多开采潜水。地下水具有水质清澈、水温稳定、分布面广、矿化度及硬度高、径流量小等特点。但地下水的矿化度和硬度较高,一些地区可能出现矿化度很高或其它物质(如铁、锰、氯化物、硫酸盐等)的含量较高的情况。地下水是城市的主要水源,若水质符合要求,一般都优先考虑。地下水分类:上层滞水是
15、存在于包气带中局部隔水层之上的地下水。潜水是埋藏在地面下第一个隔水层上的地下水;承压水是充满于两隔水层间有压的地下水,又称自流水;裂隙水是埋藏在基岩裂隙中的地下水;贮存和运动与岩溶层中的地下水成为岩溶水或喀斯特水;在自身压力作用下从某一出口涌出的地下水叫泉水。,图3-1 上层滞水与潜水,上层滞水是存在于包气带中局部隔水层之上的地下水。它的特征是分布范围有限,补给区与分布区一致,水量随季节变化,旱季甚至干枯。因此,只宜做少数居民或临时供水水源,例如我国西北黄土高原某些地区,埋藏有上层滞水,成为该区宝贵水源。潜水是埋藏在第一隔水层上,具有自由表面的重力水。潜水主要特征是有隔水底板而无隔水顶板,具有
16、自由表面的无压水。它的分布区和补给区往往一致,水位及水量变化较大。我国潜水分布较广,储量丰富,常用作给水水源。,图3-2 承压水,承压水是充满于两隔水层间有压的地下水。当用钻孔凿穿地层时,承压水就会上升到含水层顶板以上,如有足够压力,则水能喷出地表,称为自流井。其主要特征是含水层上下都有隔水层,承受压力,有明显的补给区、承压水和排泄区,补给区和排泄区往往相隔很远,一般埋藏较深,不易被污染。,二、地面水源1、江河水我国江河水资源丰富,流量较大,但因各地条件不一,水源状况也各异。一般江河洪枯流量及水位变化较大,长江上游水位变幅最大可达30米以上,水中含泥沙等杂质较多,并且发生河床冲刷、淤积和河床演
17、变。平原冲积河流的河床常由图纸组成,河床较易变形,成顺直微曲、弯曲及游荡等河段,各具特点,稳定性出入很大。山区河流形态复杂,河床陡峻,流量变幅很大,洪水来势猛烈,历史很短;枯水期流量较小,甚至出现多股细流和表面断流情况。河水水质随流量变化而变化,在平、枯水期,河水较清,洪水期水质浑浊且夹有大量推移质和漂浮物。,2、湖泊及蓄水库水其特点是水量充沛,水质较清,含悬浮物较少,但水中易繁殖藻类及浮游生物,底部积有淤泥,应注意水质对给水水源的影响。在一般中小河流上,由于流量季节性变化大,尤其在北方,枯水季节往往水量不足,甚至断流,此时,可根据水文、气象、水文地质及地形、地址等调教修建年调节性或多年调节性
18、蓄水库作为给水水源。3、海水海水含盐量很高,淡化比较困难。但由于水资源缺乏,世界上许多沿海国家开始开发利用海水。海水作为水源一般用在工业用水和生活杂用水方面,如工业冷却、除尘、冲灰、洗涤、消防、冲厕等。也有对海水进行淡化处理,作为生产工艺用水和饮用水。,三、水源选择水源选择要求:水源选择应密切结合城市远近期规划和工业总体布局要求,通过技术经济比较后综合考虑确定。所选水源应该水质良好且稳定、水量充沛并能持续开发利用、易于进行卫生防护、靠近主要用水区域、有利于水资源的综合利用、具有良好的取水构筑物施工条件。并且还应符合以下条件:(1)水源具有充沛的水量,满足城市近、远期发展的需要。(2)水源具有较
19、好的水质。标准中,把水源分为2级:一级水源水要求水质良好,地表水只需经简易净化处理(如过滤)、消毒后即可供生活饮用;地下水只需消毒处理。二级水源水要求水质受轻度污染,经常规净化处理(如絮凝、沉淀、过滤、消毒等),其水质达到生活饮用水卫生标准。,(3)坚持开源节流的方针,协调与其它经济部门的关系。(4)水源选择要密切结合城市近、远期规划和发展布局,从整个给水系统(取水、净水、输配水)的安全和经济来考虑。(5)选择水源时还应考虑取水工程本身与其他各种条件,如当地的水文程地质、地形、人防、卫生、施工等方面条件。(6)水源选择应考虑防护和管理的要求,避免水源枯竭和水质污染。(7)保证安全供水。大中城市
20、应考虑多水源分区供水,小城市也应有远期备用水源无多个水源可选时,结合远期发展,应设两个以上取水口。,四、水源卫生防护地表水源卫生防护:(1)取水点周围半径100m的水域内严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动,并应设有明显的范围标志和严禁事项的告示牌。(2)河流取水点上游1000m至下游100m的水域内,不得排入工业废水和生活污水;饮用水水源的水库和湖泊,应根据情况将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸列入防护范围;受潮汐影响的河流取水点的防护范围,由水厂会同卫生防疫站、环境卫生监测站研究确定。(3)以河流为给水水源的集中式给水,应把取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源
21、保护区,严格控制上游行染物排放量。(4)水厂生产区的范围应明确划定,并设立明显标志,在生产区外围不小于l0m范围内不得设置生活居住区和修建蓄饲养场、渗水厕所、渗水坑,不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道,应保持良好的卫生状况和绿化,地下水源卫生防护:(1)取水构筑物的防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物形式和附近地区的卫生状况进行确定;(2)在单井或井群影响半径范围内,不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用有持久性毒性或剧毒的农药,不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水渠道,并不得从事破坏深层土层的活动。如取水层在水井影响半径内不露出地面或取水层与地面水没有互相补充关系时,可根据具体情
22、况设置较小的防护范围。(3)在水厂生产区的范围内,应按地面水厂生产区的要求执行。(4)分散式给水水源的卫生防地带,以地面水为水源时参照地面水(1)和(2)的规定,以地下水为水源时,水井周围30m的范围内,不得设置渗水厕所、渗水坑、粪坑垃圾堆和废渣堆等污染源,并建立卫生检查制度。,第二节:地下水取水构筑物一、位置选择(1)取水点要求水量充沛、水质良好,应设于补给条件好、渗透性强、卫生环境良好的地段。(2)取水点的布置与给水系统的总体布局相统一,力求降低取、输水电耗和取水井及输水管的造价。(3)取水点有良好的水文、工程地质、卫生防护条件,以使于开发、施工和管理;不占农田或少占农田。(4)取水点应设
23、在城镇和工矿企业的地下径流上游,取水井尽可能垂直于地下水流向尽可能靠近主要的用水地区.,二、地下水取水构筑物的基本形式,管井,大口井,辐射井,渗渠,引泉构筑物,地下水取水构筑物,(一)管井1、管井的构造管井直径一般在501000mm,深度一般在200米以内,通常由井室、井壁管、过滤器、沉淀管组成。井室:用以安装各种设备,采光、采暖、通风,防水;井壁管:加固井壁,隔离水质不良或水头较低的含水层;过滤器:集水,保持填砾与含水层的稳定,防止漏砂及堵塞;沉淀管:沉淀进入管井的砂粒,3、井群当取水量较大时,需建若干井组成井群。根据井中动水位深度不同,从镜中取水有下列四种方式:自流井井群:适用于静水位高于
24、地面的承压含水层;虹吸式井群:适用于静水位接近地面的含水层;直接吸水井群:适用于静水位接近地面且水位降落较小的含水层;深井泵井群:适用于各类含水层。,(二)大口井大口井构造简单、取材容易、施工方便、使用年限长、容积大能起水量调节作用;但深度较浅,对水位变化适应性差。用于开采浅层地下水,口径58m,井深15m。完整井只有井壁进水,适用于颗粒粗、厚度薄(58m)、埋深浅的含水层。含水层厚度较大(10m)时,应做成不完整大口井。(三)辐射井辐射井由集水井与辐射状集水管组成,与大口井相比,更适用于较薄的含水层和厚度小而埋深大的含水层。辐射井管理集中,占地省,便于卫生防护,但施工难度较大,成本较高。集水
25、井底与辐射管同时进水时适用于厚度较大的含水层(510m);集水井底封闭,仅靠辐射管集水时适用于较薄的含水层(5m)。,(四)渗渠渗渠包括在地面开挖、集取地下水的渠道和水平埋设在含水层中的集水管渠,通常用于开采埋深小于2m、厚度小于6m的含水层,深度(或埋设深度)般为47m,很少超过10m,主要依靠较大的长度来增加出水量,以此区别于井。集水管形式的渗渠,由于埋没在地表以下,受地表污染相对轻,安全可靠,是取水工程中最常用的形式。渗渠一般平行河岸铺设,用以集取河流下渗水和河床潜流水。由于能接受河水的补给,渗渠的出水量很大,在经过了地层的过滤后,水质较好,做为生活饮用水源,可简化净化工艺,降低水处理费
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