给水排水管网系统

第一章 给水排水管网系统概论1.1 给水排水系统的功能与组成➢给水排水系统是为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称。➢重要性:

给排水系统的功能

（1）水量保障给水:满足用水量排水:满足排放量

（2）水质保障给水:符合水质质量要求排水:达到排放标准

（3）水压保障给水:符合标准用水压力排水:具有足够高程和压力

1.2 给水排水系统的工作原理➢给排水系统功能:水量保证，水质保证、水压保证➢各组成部分的水量，水质，水压有着紧密联系。1.2.1 给排水系统的流量关系原水从给水水源进入系统后形成流量，然后顺序通过取水系统、给水处理系统、给水管网系统、用户、排水管网系统、排水处理系统，最后排放或复用，但各系统中的流量在同一时间内并不相等。

给排水系统的流量关系

1.2.2 给排水系统的水质关系

水质标准：

给排水系统的三个水质变化过程：

水质变化：

除此以外，由于管道材料的溶解、析出、结垢和微生物滋生等原因给水管网的水质也会发生变化。

1.2.3 给排水系统的水压关系

给水系统中水的输送方式：

排水系统的输水方式：

排水系统往往利用地形重力输水，只有当管道埋深太大时，采用排水泵站进行提升。处理厂所处地势较低时常采用重力流进入处理设施，但更多的情况下排水要经泵提升进处理设施，处理完后再次提升排放或复用。

1.3 给排水管网系统的功能与组成

1.3.1 给排水管道系统的功能与特点给排水管道系统是给排水工程设施的重要组成部分，是由不同材料的管道和附属设施构成的输水网络。根据其功能可以分为给水管道系统和排水管道系统。

给排水管道系统均应具有以下功能:➢水量输送:实现一定水量的位置迁移，满足用水与排水的地点要求;➢水量调节:采用储水措施解决供水、用水与排水的水量不平衡问题;➢水压调节:采用加压和减压调节措施调节的压力，满足水输送、使用和排放的能量要求。

1.3.2 给水管网系统的构成

输水管道的应用:

配水管网配水管网主要由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。配水管网中还需要安装消火栓、阀门(闸阀、排气阀、泄水阀等)和检测仪表(压力、流量、水质检测等)等附属设施，以保证消防供水和满足生产调度、故障处理、维护保养等管理需要。

给水泵站

图略

减压阀门

水量调节设施有清水池、水塔和高位水池等形式。其主要作用是调节供水与用水的流量差，也称调节构筑物。水量调节设施也可用于贮存备用水量，以保证消防、检修、停电和事故等情况下的用水，提高供水的安全可靠性。

水塔(水箱)

高地水池

给水管网系统的构成

1.3.3 排水管网系统的构成

排水管道系统的构成——废水收集设施

排水管道系统的构成——街道排水管网

排水管道系统的构成-工厂排水管网系统

提升泵站

废水排放口

排水管网系统构成:

1.4 给排水管网系统的类型与体制1.4.1 给水管道系统的类型

按水源数目分类:(1)单水源给水管网系统(2)多水源给水管网系统按系统构成方式:(1)统一给水管网系统(2)分区给水管网系统按输水方式分类:(1)重力输水管网系统(2)压力输水管网系统

1.4.2 排水管道系统的体制

排水系统体制的概念:生活污水、工业废水和雨水可以采用一个管渠来排除，也可以采用两个或两个以上独立的管渠来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。

排水系统体制的分类:合流制:将生活污水、工业废水和雨水混合在同一-管道系统内排放的排水系统。( 多出现在旧城)直排式和截流式分流制:将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道系统内排放的排水系统。完全分流制和非完全分流制

直排式合流制排水系统

 特点:投资省、污染大、无污水厂适用:小污染、大水体、建设初期

截流式合流制排水系统

特点:投资较省、污染不大、有污水厂适用:干旱地区、旧城改建

完全分流制排水系统

特点:投资大、污染小、有污水厂适用:新建地区

不完全分流制排水系统

特点:投资较省、污染小、有污水厂适用:地形起伏且水系健全地区

城市排水体制选择➢两个关键-——地形和水系➢三个目标——治污、排涝、综合利用

➢五个方面

城市建设初期，根据情况，采用直排式合流制、截流式合流制、不完全分流制，逐步向完全分流制过渡。要因地制宜，一个城市有两种或两种以上的排水体制是很正常的。

第2章 给水排水管网工程规划2.1 给水排水规划原则和工作程序2.2 城市用水量预测计算2.3 给水管网系统规划布置2.4 排水管网系统规划布置2.5 技术经济分析方法

2.1规划原则和工作程序给水排水系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分，必须与城市总体规划相协调。

规划内容:①给水水源;②给水处理厂;③给水管网;④排水管网;⑤排水处理厂;⑥废水排放与利用。

规划任务:①确定服务范围、规模②水资源利用与保护措施③系统的组成与体系结构④主要构筑物位置⑤水处理工艺流程与水质保证措施⑥管网规划和干管定线⑦废水处置方案与环境影响评价⑧工程规划的技术经济比较

➢2.1.1 给水排水工程规划原则➢(1)执行相关政策、法规➢(2)服从城镇发展规划(以城市规划作为给排水系统规划的依据)➢(3)合理确定远近期规划，一般按远期规划、按近期设计和分期建设➢(5)合理利用水资源和保护环境➢(6)规划方案尽可能经济、高效

➢2.1.2 规划工作程序(1)明确规划任务，确定规划编制依据(2)收集资料，现场勘察(3)确定用水定额，估算用水量和排水量(4)制定工程规划方案(5)根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施(6)编制规划文件，绘制规划图纸，完成规划成果文本

2.2 城市用水量预测计算规划用水量是决定水资源使用量、建设规模、投资额的依据。城市用水量包括:①城市给水工程统一供给的部分②城市给水工程统一供给以外的所有用水量的总和

2.2.1 用水量及其变化一、用水量的表示(1)城市用水量包括:1)综合生活用水量，包括居民生活用水和公共设施用水2)工业企业生产用水量和工作人员生活用水量3)消防用水量4)市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量5)未预见水量及给水管网漏失水量。

(2)表示方法1)最高日用水量Qg:用水量最多-年内， 用水量最多一天的用水量。m3/d2)最高日平均时用水量Q./24, m3/h3)平均日用水量Q,ad: 用水量最多年内 平均每天的用水量4)最高时用水量Qh:用水量最多一年内，用水量最多天中，用水量最大的一小时的用水量。

二、用水量变化的表示(1)用水量变化系数1)日变化系数Ka一般日变化系数Kg为1.1~2.02)时变化系数Kh Kh=QhQd /24(2)用水量变化曲线Qh =QdKh24表示天24小时 的变化情况

2.2.2 城市用水量预测计算(1)分类估算法按照用水的性质分类(生活、生产等) -→确定用水量标准→确定各自用水量→总用水量——用于设计阶段(2)单位面积法根据城市用水区域面积估算用水量104m3/km2d(3)人均综合指标法城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。

(4)年递增率法(指数曲线的外推模型)Qa =Q0(1+8)'(m3 1d)式中Qo-起始年份平均日用水量，m3 /dQa-起始年份后第1年的平均日用水量，m3 Id 8-用水量年平均增长率，%t一年数，a

(5)线性回归法(一元线性回归模型)Qu = Qo+^Q.t (m31d)式中△Q一日平均用水量的年平均增量，根据历史数据回归计算求得，m'1u(6)生长曲线法Q=L/(1+ ue)- bt(m'1d)式中a、b-待定参数L-预测用水量的上限值Q-预测用水量，m'1d

2.3 给水管网系统规划布置2.3.1 给水管网布置原则与形式1.给水管网布置原则(自己看，了解)(1)按照城市总体规划，结合实际布置(2)主次明确(3)尽量缩短管线长度(4)协调好与其他管道关系(5)保证供水安全可靠(6)尽量减少拆迁，少占农田(7)施工、运行和维护方便(8)远近期结合，留有发展余地

2. 给水管网布置基本形式

 (1)树状网:

特点:

●管线长度短， 构造简单，投资省●安全可靠性差●水力条件差，易产生“死水区”，末端水流停滞影响水质

适用:对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。

(2)环状网:特点:●管线长度长，投资大●安全可靠性好●水力条件较好，不易产生“死水区”，水锤危害轻。

适用:对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。

2.3.2 输水管渠定线1.特点(1)距离长(2)障碍物多，地形、地质复杂(3)易损坏，维修困难(4)一日出现故障，易引起供水中断2.原则(自己看，了解)(1)尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田(2)选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以利施工和检修(3)减少与铁路、公路和河流的交叉(4)避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地区

3.输水方式

单管输水:一条输水管+调节池(输水管长，输水量小或有其他水源可以利用时)双管输管输水:两条输，中间加设连接管

2.3.3 给水管网定线

(1)内容:在地形平面图.上确定管线的走向和位置。包括干管和连接管(干管之间)不包括从干管到用户的分配管和进户管。

(2)管网定线要点(自己看，熟悉)●以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度;●干管延伸方向与管网的主导流向一致，主要取决于二级泵站到大用水户、水塔的水流方向●沿管网的主导流向布置一条或数条干管●干管应从两侧用水量大的街道下经过(双侧配水)减少单侧配水的管线长度;●干管之间的间距根据街区情况，宜控制在500~800m左右，连接管间距宜控制在800~1000m左右;

●干管一般沿城市规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过;●管线在街道下的平面和高程位置，应符合城镇或厂区管道的综合设计要求。

(3)分配管、进户管1)分配管:敷设在每一街道或 工厂车间的路边， 将干管中的水送到用户和消火栓。直径由消防流量决定(防止火灾时分配管中的水头损失过大)，最小管径为100mm,大城市一般 150mm~200mm。2)进户管:一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。

2.4 排水管网系统规划布置2. 5. 1排水管网布置原则与形式1.排水管网布置原则(自己看，了解)(1)按照城市总体规划，结合实际布置(2)先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，按从主干管到干管到支管的顺序进行布置;(3)充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短和埋深最小;(4)协调好与其他管道关系(5)施工、运行和维护方便(6)远近期结合，留有发展余地

2.排水管网布置形式排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类和污染程度等分为多种形式，以地形为主要考虑因素的布置形式有以下几种:

(1)正交式: 在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。

特点:干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境

适用:雨水排水系统。

(2)截流式:沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。

特点:减轻水体污染，保护环境。适用:截流式合流制。

(3)平行式:在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成-倾斜角敷设。

特点:保证干管较好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多适用:地形坡度大的地区。

 (4)分区式:

在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区數设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。

优点:能充分利用地形排水，节省电力。适用:个别阶梯地形或起伏很大的地区。

 (5)分散式:

当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。

特点:干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等，但污水厂和泵站(如需设置时)的数量将增多。

适用:在地势平坦的大城市

(6)环绕式:可沿四周布置主干管,将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。

特点:污水厂和泵站(如需设置时)的数量少。基建投资和运行管理费用小。

2. 4. 2 污水管网布置主要内容包括:●确定排水区界，划分排水流域;●选定污水厂和出水口的位置;●进行污水管道系统的定线;●确定需要抽升区域的泵站位置;●确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。

1. 确定排水区界、划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若千个排水流域。(1)在丘陵和地形起伏的地区:流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。(2)在地形平坦无明显分水线的地区:可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。

每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2. 选定污水厂和出水口位置现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。在污水管道系统的布置时，应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。(1)出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100 m以上的距离。(2)出水口不应设在回水区，以防止回水污染。(3)污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。

(4)污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300 m以上的卫生防护距离。(5)污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。3.污水管道定线在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。主要原则:采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。影响因素:城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。

(1)主干管●地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。●地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水井，使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。●避开地质条件差的地区。

(2)干管●尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水;●地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直(减小埋深)●地形较陡，干管与等高线平行(减少跌水井数量)●一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢车道下，并与街道平行。当街道宽度>40m,可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。

(3)支管取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有:

1)低边式:当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。

2)周边式(围坊式)当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。

3)穿坊式当街坊或小区已按规划确定其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。

4. 泵站位置

(1)中途泵站:当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管位; (干管或主干管中途)

(2)局部泵站:地形复杂的城市，往往需要将地势较低处的污水抽升至地势较高地区的污水管道中; ( 局部低洼地区)

(3)总泵站(或终点泵站) : 污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。(污水厂起端)

泵站设置的具体位置，应综合考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并征得规划、环保、城建部门的同意。

5.确定污水管道在街道下的具体位置

在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等。此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础、上，综合规划，统筹考虑，合理安排各种管线在空间的位置以利施工和维护管理。

由于污水管道为重力流管道，其埋深大， 连接支管多， 使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。

因此，污水管道与建筑物应有一定间距， 与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。污水管道与其它地下管线或构筑物的最小净距可参照附录 10- 1确定。

2. 4. 3雨水管网布置1.充分利用地形，就近排入水体(1)基本原则:雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。(2)当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪谷线上;当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围。

2.尽量避免设置雨水泵站

当地形平坦，且地面平均标高 低于河流的洪水位标 高时，需将管道适当集中，在出水口前设雨水泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运行费用。

3.根据城市规划布置雨水管道

通常应根据建筑物的分布， 道路布置及街坊或小区内 部的地形，出水口的位置等布置雨水管道，使街坊或 小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。

雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线 和构筑物在相交处相互协调， 以满足其最小净距的要 求。排水管道与其它管线(构筑物)的最小净距见附 录10-1。市区内如有可利用的池塘、洼地等， 可考 虑雨水的调蓄。在有连接条件的地方，可考虑两个管 渠系统之间的连接。

雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化 带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通 或维修管道时破坏路面。当道路大于40 m时，应考虑在道路两侧分别设置雨水管道。

4.采用明渠或暗管的选择(1)暗管:在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨水。特点---卫生条件好、不影响交通，造价高。(2)明渠:在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地方，一般考虑采用明渠。特点---造价低;但明渠容易淤积，孳生蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大，使道路的竖向规划和横断面设计受限，桥涵费用也增加。在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠(盖板渠)排除雨水

5.合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除

雨水口的布置应根据 地形和汇水面积确定， 以使雨水不致漫过路口。

一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路 上每隔25~50 m也应设置雨水口。

此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100~150m，降低了整个管渠工程的造价。

6、雨水出水口的布置(1)分散出水口:当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。(2)集中出水口式:当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。7.排洪沟的设置

对于傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。

8.调蓄水体的设置

可调节洪峰流量。

2.5 技术经济分析方法技术经济分析一是在满足工程建设目标的条件下（技术上可行)，计算方案的经济费用。

第3章 给水排水管网水力学基础3.1给排水管网水流特征3.2管渠水头损失计算3.3非满流管渠水力计算3.4管道的水力等效简化

3.1 给排水管网水流特征

3.1.1 流态特征

1. 流态

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