熊天平-汪雨涵

给水排水管网系统
第1章 给水排水管网系统概论 (2h)
1.1 给水排水系统地功能与组成
1.2 城市用水量和用水量变化
1.2.1 城市用水量分类和用水量定额
1.2.2 用水量表达和用水量变化系数
1.3 给水排水系统工作原理
1.3.1 给水排水系统地流量关系
1.3.2 给水排水系统地水质关系
1.3.3 给水排水系统地水压关系
1.4 给水排水管网系统地功能与组成
1.4.1 给水排水管网系统地功能
1.4.2 给水管网系统地构成
1.4.3 排水管网系统地构成
1.5 给水排水管网系统类型与体制
1.5.1 给水管网系统类型
1.5.2 排水管网系统地体制
第2章 给水排水管网工程规划 (2h)
2.1 给水排水工程规划原则和工作程序
2.1.1 给水排水工程规划原则
2.1.2 给水排水工程规划工作程序
2.2 城市用水量预测计算
2.3 给水管网系统规划布置
2.3.1 给水管网布置原则与形式
2.3.2 输水管渠定线
2.3.3 给水管网定线
2.4 排水管网系统规划布置
2.4.1 排水管网布置原则与形式
2.4.2 污水管网布置
2.4.3 雨水管渠布置
2.4.4 废水综合治理和区域排水系统
2.5 给水排水工程技术经济分析方法
1 15

2.5.1 静态年计算费用法
2.5.2 动态年计算费用法

第3章 给水排水管网水力学基础 (4h)
3.1 给水排水管网水流特征
3.1.1 管网中地流态分析
3.1.2 恒定流与非恒定流
3.1.3 均匀流与非均匀流
3.1.4 压力流与重力流
3.1.5 水流地水头与水头损失
3.2 管渠水头损失计算
3.2.1 沿程水头损失计算
3.2.2 沿程水头损失计算公式地比较与选用
3.2.3 局部水头损失计算
3.2.4 水头损失公式地指数形式
3.3 非满流管渠水力计算
3.3.1 非满流管道水力计算公式
3.3.2 非满流管道水力计算方法
3.4 管道地水力等效简化
3.4.1 串联或并联管道地简化
3.4.2 沿线均匀出流地简化
3.4.3 局部水头损失计算地简化
3.5 水泵与泵站水力特性
3.5.1 水泵水力特性公式及其参数计算
3.5.2 并联水泵水力特性公式

第4章 给水排水管网模型 (2h)
4.1 给水排水管网模型方法
4.1.1 给水排水管网地简化
4.1.2 给水排水管网模型元素
4.1.3 管网模型地标识
4.2 管网模型地拓扑特性
4.2.1 管网图地基本概念
4.2.2 环状管网与树状管网
4.2.3 关联矩阵和回路矩阵
2 15

4.3 管网水力学基本方程组
4.3.1 节点流量方程组
4.3.2 管段压降方程组
4.3.3 环能量方程组

第5章 给水管网水力分析和计算 (0h)
5.1 给水管网水力特性分析
5.1.1 管段水力特性
5.1.2 管网恒定流方程组求解条件
5.1.3 管网恒定流方程组求解方法
5.2 树状管网水力分析
5.3 管网环方程组水力分析和计算
5.3.1 给水管网环校正流量方程组
5.3.2 环能量方程组求解
5.4 管网节点方程组水力分析和计算
5.4.1 给水管网节点压力方程组
5.4.2 节点校正压力方程组求解

第6章 给水管网工程设计 (4h)
6.1 设计用水量计算
6.1.1 最高日设计用水量
6.1.2 设计用水量变化及其调节计算
6.2 设计流量分配与管径设计
6.2.1 节点设计流量分配计算
6.2.2 管段设计流量分配计算
6.2.3 管段直径设计
6.3 泵站扬程与水塔高度设计
6.3.1 设计工况水力分析
6.3.2 泵站扬程设计
6.3.3 水塔高度设计
6.4 管网设计校核
6.5 给水管网分区设计
6.5.1 分区给水系统
6.5.2 分区给水地能量分析

第7章 给水管网优化设计 (2h)
3 15

7.1 给水管网造价计算
7.2 给水管网优化设计数学模型
7.2.1 给水管网优化设计目标函数
7.2.2 泵站年运行电费和能量变化系数
7.2.3 给水管网优化设计数学模型地约束条件
7.2.4 给水管网优化设计数学模型
7.2.5 数学模型地求解法则
7.3 环状管网管段流量近似优化分配计算
7.3.1 管段流量优化分配数学模型
7.3.2 管段设计流量分配近似优化计算
7.4 输水管优化设计
7.4.1 压力输水管
7.4.2 重力输水管
7.5 已定设计流量下地环状管网优化设计与计算
7.5.1 泵站加压环状管网优化设计
7.5.2 起点水压已知地重力供水环状管网优化设计
7.6 管网近似优化计算
7.6.1 管段设计流量地近似优化分配
7.6.2 管段虚流量地近似分配
7.6.3 输水管经济流速
7.6.4 管径标准化

第8章 给水管网运行调度与水质管理
8.1 给水管网运行调度目标与系统组成
8.1.1 给水管网运行调度技术要求
8.1.2 给水管网调度系统地组成
8.1.3 给水管网调度SCADA系统
8.2 管网用水量预测
8.2.1 日用水量预测
8.2.2 调度时段用水量预测
8.3 给水管网优化调度数学方法
8.4 给水管网水质控制
8.4.1 给水管网水质变化影响因素
8.4.2 给水管网水质数学模型
4 15

8.4.3 给水管网水质数学模型校正
8.5 给水管网水力停留时间和水质安全评价
8.5.1 给水管网“水龄”计算
8.5.2 给水管网水质安全性评价

第9章 污水管网设计与计算 (4h)
9.1 污水设计流量计算
9.1.1 设计污水量定额
9.1.2 污水量地变化
9.1.3 污水设计流量计算
9.2 管段设计流量计算
9.2.1 污水管网地节点与管段
9.2.2 节点设计流量计算
9.2.3 管段设计流量计算
9.3 污水管道设计参数
9.3.1 设计充满度
9.3.2 设计流速
9.3.3 最小管径
9.3.4 最小设计坡度
9.3.5 污水管道埋设深度
9.3.6 污水管道地衔接
9.4 污水管网水力计算
9.4.1 不计算管段地确定
9.4.2 较大坡度地区管段设计
9.4.3 平坦或反坡地区管段设计
9.4.4 管段衔接设计
9.5 管道平面图和纵剖面图绘制
9.6 管道污水处理

第10章 雨水管渠设计和优化计算
10.1 雨量分析与雨量公式
10.1.1 雨量分析
10.1.2 暴雨强度公式
10.1.3 汇水面积
10.2 雨水管渠设计流量计算
(4h)
5 15

10.2.1 地面径流与径流系数
10.2.2 断面集水时间与折减系数
10.2.3 雨水管渠设计流量计算
10.3 雨水管渠设计与计算
10.3.1 雨水管渠平面布置特点
10.3.2 雨水管渠系统设计步骤
10.3.3 雨水管渠设计参数
10.3.4 雨水管渠断面设计
10.3.5 设计计算例题
10.4 雨水径流调节
10.5 截流式合流制排水管网设计与计算
10.5.1 截流式合流制排水管网地适用条件和布置特点
10.5.2 合流制排水管网设计水量
10.5.3 合流制排水管网地水力计算要点
10.5.4 旧合流制排水管网改造
10.6 排洪沟设计与计算
10.6.1 防洪设计标准
10.6.2 洪水设计流量计算
10.6.3 排洪沟设计要点
10.7 排水管网优化设计
10.7.1 排水管道造价指标
10.7.2 排水管道造价公式
10.7.3 排水管网优化设计数学模型
10.7.4 管段优化坡度计算方法

第11章 给水排水管道材料和附件 (2h)
11.1 给水排水管道材料
11.1.1 给水管道材料
11.1.2 排水管道材料
11.2 给水管网附件
11.3 给水管网附属构筑物
第12章 给水排水管网管理与维护 (2h)
12.1 给水排水管网档案管理
12.1.1 管网技术资料管理
6 15

12.1.2 给水排水地理信息系统
12.2 给水管网监测与检漏
12.2.1 管网水压和流量测定
12.2.2 管网检漏
12.3 管道防腐蚀和修复
12.3.1 管道防腐蚀
12.3.2 管道清垢和涂料
12.4 排水管道养护
12.4.1 排水管渠清通
12.4.2 排水管渠修复
12.4.3排水管道渗漏检测
7 15

第1章 给水排水管网系统概论 (2h)
1.1 给水排水系统地功能与组成
给水排水系统： 为人们生活、生产、消防提供用水 (给水系统)
和排除废水地设施总称 (排水系统)

给水排水系统功能： 向各种不同地用户供应满足需要地水质水量
承担用户排出地废水地收集、输送、处理
水量保障 给水：满足用水量

水质保障



给水地用途：生活用水、工业生产用水、市政消防用水
排水地用途：生活污水、工业废水、雨水
给水排水系统功能组成：
排水：满足排水量
给水：符合水质质量要求
排水：达到排放标准
排水：有足够地高程和压力
水压保障 给水：符合标准用水压力
1.1 给水排水系统的功能与组成
给排水 系统功能关系示意图
自然降水
城市
给水
管网
企业
给水
管网
居民生活用水
公共设施用水
市政用水
城市消防用水
工业企业生 产用水
工业企业生活用水
工业企业消防用水
城市
雨水
管网
城 市
污水
管网
工业
废水
管网
城市
污水
处理< br>设施
工业
废水
处理
设施
水
源
取
水< br>设
施
给
水
处
理
设
施
供
水< br>泵
站
受
纳
水
体

子系统 1 2 3 4 5 6
1原水取水 2 给水处理 3给水管网 4 排水管网 5废水处理 6 排放和重复利用
环境科学与工程系
给排水管网系统课件
8 15

1.2 城市用水量和用水量变化
140-210L人·d 210-340L人·d

①居民生活
②公共设施
城市用水量分类：

③企业生产生活
④消防
⑤市政
⑥泄漏
⑦未预见
*数据为一区特大城市平均日

3×100Ls
浇路2-3Lm
2
·d
绿化1-3L m
2
·d
(①+②+③+⑤)地10%~12%

(①+②+③+⑤+⑥)地8%~12%

城市综合生活用水量
城市综合用水量
用水量表达：

(最高年)平均日用水量Q
ad
=Q
y
365 (水资源规划、设计污水量)
最高日平均时用水量Q
ah
=Q
d
24
最高日最高时用水量Q
h
(给水管网工程规划设计)
(最高年)最高日用水量Q
d
(取水工程、水处理工程规划设计)
用水量变化系数：日变化系数
K
d

Q
d
Q
365
d
=1.1~1.5
Q
ad
Q
y
Q
h
Q
 24
h
=1.2~1.6
Q
ah
Q
d
时变化系数
K
h

用水量计算：
（1）城镇或居住区最高日生活用水量
Q
1


(q
i
N
i
)
(按综合生活用水计算)
（2）工业企业用水量
Q< br>2


(Q
I
Q
II
Q
III
)
(生产、生活、淋浴)
（3）浇洒道路绿地用水量
Q
3


(q
L
N
L
)

（4）管网漏失水量
Q
4
(0.1~ 00.12)
1
(QQ
2
Q
3
)

（5）未预见水量
Q
5
(0.0 ~80.12)
1
(QQ
2
Q
3
Q
4
)

（6）消防用水量
Q
6


(q
s
N
s
)

（7）最高日设计用水量
Q
d
Q
1< br>Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
(m
3
d)

Q
d
(m
3
s

)
86400
Q
d
(m
3
s)
（9）最高日平均时设计用水量
Q
h
'

86400
（8）最高日最高时设计用水量
Q
h
K
h
9 15

用水量变化曲线



1.3 给水排水系统工作原理
1.2 给水排水系统的工作原理
给水排水系统地流量关系：
1.2.1 给排水系统的流量关系
水塔
q
3
取水
系统
Q
1给水
处理
系统
q
1
排放或者
复用系统
Q
8
排水处
理系统
q
7
环境科学与工程系
给水排水系统地水质关系
Q
2
清水池
Q
3
给水管网系统
q
2
Q
4
用户
Q
5
q
4
Q
7
均和池
Q
6
排水管
q
6
网 系统
q
5
调
节
池

给排水管网系统课件
三个水质标准 原水水质标准 国家饮用水水源标准
给水水质标准 国家生活饮用水水质卫生标准、相关行业水质标准
排放水水质标准 国家废水排放水质标准、受纳水体承受能力
三个水质变化过程 给水处理—将原水净化,加入有益物质
用户用水—水质受到污染
废水处理—去除污染物,达标排放

给水排水系统地水压关系 全重力给水—水源地势高
一级加压给水—水源地势高、水厂地势高、水源无需处理
二级加压给水—水源加压到水厂,水厂加压到用户
多级加压给水—距离很长、用水区域很大或狭长型
排水系统—间接承受给水压力(地势)、管埋太深要提升

1.4 给水排水管网系统地功能与组成
给水排水管网系统地功能 水量输送—将一定水量位置迁移,满足用水排水地点要求
水量调节—采用贮水措施,解决供、用、排水量不平衡
水压调节—加压或减压措施调节水地压力
10 15

给水管网系统地构成 输水管渠—不向外供水,远距离时铺2条并行管线
水压调节设施—泵站 减压阀
1.3.2给 水管网系统的构

成
水量调节设施—清水池 水塔
统给水管网系
1.3 给 排
,< br>水管网系统的功能与组成
配水管网—主干干,支,连接,分配等,安消防栓、阀门、仪表
加压泵站
减压阀


取
水
设
施
处
泵
理
站
厂
输
水
管
道
污水处理厂
城市配水管网

给排水管网系统课件
环境科学与工程系
排水管网系统地构成 废水收集设施—污水收集 雨水收集 窨井
排水管网—主干,干,支,雨水井,检查井,非满流满流
排水调节池—水量调节,水质调节
提升泵站—降低埋管深度,水提升至处理设施或排放高程
废水输送管渠—长距离输送废水至水体下游
废水排放口—防冲刷、与接纳水体混匀

1.5 给水排水管网系统类型与体制
给水管网系统类型 单水源给水管网系统 多水源给水管网系统










统一给水给水管网系统 分区给水给水管网系统(串并)
重力输水管网系统 压力输水管网系统
分流制排水系统(完全分流制,不完全分流制)
排水管网系统地体制 合流制排水系统 (直排式合流制,截流式合流制)
11 15

第2章 给水排水管网工程规划 (2h)
2.1 给水排水工程规划原则和工作程序
工作任务： (1)确定服务范围、建设规模
(2)确定水资源综合利用与保护措施
(3)确定系统组成与体系结构
(4)确定系统主要构筑物地位置
(5)确定工艺流程与水质保证措施
(6)管网规划和干管布置与定线
(7)确定废水地处置方案及环境影响评价
(8)技术经济比较
规划原则： (1)贯彻国家、地方法律法规
(2)城镇及企业规划兼顾给水排水工程
(3)给水排水工程规划服从城镇发展规划
(4)合理确定远近期规划与建设范围
(5)合理利用水资源和过保护环境
(6)规划方案尽量经济高效
工作程序： (1)明确任务,确定编制依据
(2)收集资料,现场踏勘
(3)估算用水排水量,保障数据地科学性
(4)制定给水排水工程规划方案
(5)根据规划期限,提出分期实施步骤和措施
(6)编制规划文件,绘制规划图纸

2.2 城市用水量预测计算
(1)分类估算法
(2)单位面积法 1~1.6×10
4
m
3
(km
2
·d) 一区特大城市
(3)人均综合指标法 0.8~1.2 m
3
(cap·d) 一区特大城市
(4)年递增率法
Q
a
Q
0
(1δ)
t

(5)线性回归法
Q
a
Q
0
ΔQt

(6)生长曲线法
Q
a

L

-bt
1ae
12 15

2.3 给水管网系统规划布置
给水管网布置原则 (1)按照城市总体规划,结合实际情况,多方案技术经济比较
(2)主次明确,先布置输水灌渠,再布置一般管线与设施
(3)尽量缩短管线长度,节约工程投资与运行管理费用
(4)协调好与其它管线、道路等工程关系
(5)供水适当地安全可靠
(6)减少拆迁,少占农田
(7)管渠施工、运行维护方便
(8)远近期结合,留发展余地,考虑分期实施地可能行
给水管网布置基本形式 树状网 环状网
输水管渠定线 选择和确定输水管渠线路地走向和位置
原
(1)与城市建设规划相结合,缩短线路,减少拆迁,少占农田,少毁植被

(2)选择最佳地形地质条件,尽量沿现有道路或规划道路定线,便于施工维护

(3)减少与铁路、公路、河流交叉,避免穿越沼泽、滑坡、岩石、高地下水位、
则
河水淹没区、冲刷地区,保证供水安全

要
(1)建不少于2条输水灌渠或建1条管渠而在用水区附近加建水池
求
(2)输水管坡度大于1:5D,若小于1:1000,应每隔0.5~1Km装排气阀

输
(1)重力式
水
方
(2)压力式
式

给水管网定线 在地形平面图上确定管线地走向和位置
(1)只限于干管以及干管之间地连接管
(2)管网形状随城市总平面布置图而定

要



求
(1)干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户地水流方向一致
(2)干管沿城市规划道路定线,避免在高级路面或重要路面下通过
(3)生活饮用水管网严禁与非饮用水管网、自备水源直接连通
(4)生活饮用水管网应避免穿越毒物污染机腐蚀性地段,无法避免应采取保护
措施
13 15

2.4 排水管网系统规划布置
排水管网布置原则 (1)按照城市总体规划,结合实际情况,多方案技术经济比较
(2)先确定排水区域和排水体制,再从干管到支管顺序布排水管网
(3)充分利用地形,用重力排除污水雨水,管线最短,埋深最小
(4)协调好与其它管线、道路等工程关系,考虑与企业管网衔接
(5)考虑管渠施工、运行、维护方便
(6)远近期结合,留发展余地,考虑分期实施地可能行
排水管网布置基本形式 (1)平行式 干管与等高线平行(坡度大地城市)
(2)正交式 干管与等高线垂直(地形平坦略项一边倾地城市)
【大流量干管坡度小,小流量支管坡度大】
排水管道连接方式 (1)检查井 用于管道交汇、管径、方向变化
(2)跌水井 用于管道高程变化,消落差
污水管网布置

(1)划分排水区域与排水流域 (根据地形和城市竖向规划)
(2)干管布置与定线 (树状,低处,沿道路布置)
(3)支管布置与定线 (低边式,围坊式,穿坊式)
雨水管渠布置

(1)利用地形,就近排入水体
(2)尽量避免设泵站
(3)结合街道规划布置
(4)明渠与暗管相结合
(5)雨水口设置 (分散式、集中式)
(6)调蓄水体布置 (结合景观、消防)
(7)靠近山麓地区设排洪沟
废水综合治理和区域排水系统 (1)合理规划
(2)护理利用自然环境地自净能力
(3)严格控制污染
(4)区域综合治理、区域排水系统

14 15

2.5 给水排水工程技术经济分析
方法 (1)数学模型法
(2)方案比较法 静态年计算费用法
W
1
CY

T
i%(1i%)
T
动态年计算费用法
WCY

+
(1i%)
T
1
15 15