《給排水工程講義》課件

給排水工程講義本課件旨在為學(xué)生全面介紹給排水工程的基本概念、設(shè)計原理和實踐應(yīng)用。從水資源管理、環(huán)境保護和居民生活福祉的角度出發(fā),深入探討給排水系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)。什么是給排水工程？供水系統(tǒng)給水工程負責(zé)從水源取水、處理、運輸和配送至各類用戶。排水系統(tǒng)排水工程負責(zé)收集和處理生活污水、工業(yè)廢水以及雨水。綜合管理給排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,需要規(guī)劃、建設(shè)和運營維護。給排水工程的重要性保障公共衛(wèi)生給排水工程確保居民用水安全,有效處理生活污水,維護城市衛(wèi)生環(huán)境。支持城市發(fā)展完善的給排水系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,促進城市化進程。提升生活質(zhì)量便捷的自來水供應(yīng)和污水排放,讓居民享有更舒適的生活環(huán)境。保護生態(tài)環(huán)境科學(xué)的污水處理技術(shù)可減少對水體的污染,維護區(qū)域生態(tài)安全。給排水工程的發(fā)展歷程1工業(yè)革命時期給排水設(shè)施的初步建立220世紀初期供水管網(wǎng)和污水處理系統(tǒng)的發(fā)展320世紀中期中水回用等新技術(shù)的應(yīng)用421世紀智能化管理、水資源綜合利用給排水工程的發(fā)展歷程經(jīng)歷了從初級到先進的變革。從工業(yè)革命時期的簡單設(shè)施,到20世紀初期的系統(tǒng)建立,再到20世紀中期的新技術(shù)應(yīng)用,最終發(fā)展到21世紀的智能化管理和綜合利用。這一歷程反映了人類對給排水需求的不斷提高和技術(shù)進步。給水工程的基本概念供水系統(tǒng)概述給水工程是提供安全、潔凈飲用水的基礎(chǔ)設(shè)施,包括取水、凈化、輸配水等環(huán)節(jié),確保水質(zhì)水量滿足居民和工業(yè)需求。飲用水標準給水工程必須遵守國家標準,確保供水水質(zhì)達到衛(wèi)生要求,滿足人體健康和生活需求。水源多樣性給水工程可利用地表水、地下水、雨水等多種水源,根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件選擇最適合的供水水源。給水工程的主要任務(wù)供水保障確保城鄉(xiāng)居民及各類用戶的用水需求得到可靠、經(jīng)濟、衛(wèi)生的供水服務(wù)。水源開發(fā)合理利用和開發(fā)各類水資源,提高水資源的利用效率。水質(zhì)管理通過凈水處理,確保供水水質(zhì)符合國家相關(guān)標準,保障公眾身體健康。配水管網(wǎng)建設(shè)和維護合理、安全、經(jīng)濟的供水管網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)全天候供水。給水工程的基本工藝流程1取水從水源(地表水或地下水)抽取原水,并經(jīng)過初步沉淀和除雜。2凈化處理采用絮凝沉淀、過濾、消毒等工藝,去除水中的污染物質(zhì),使之達到飲用水標準。3輸配水通過管網(wǎng)系統(tǒng)將凈化后的水送到各用水單位,并保證管網(wǎng)的水質(zhì)和水壓。供水水源的選擇1地表水河流、湖泊、水庫等地表水體是最常見的供水水源，可以提供穩(wěn)定的水量和良好的水質(zhì)。2地下水井水、泉水等地下水源通常水質(zhì)較好,但需要特別注意水源的持續(xù)性和水量的穩(wěn)定性。3海水淡化在沿海地區(qū),海水淡化是一個重要的備用水源,可以有效補充淡水供給。4雨水集蓄在某些地區(qū),雨水集蓄可以作為補充供水,尤其是在缺水的干旱地區(qū)。各類供水水源的特點1地表水水量充沛、水質(zhì)較好,但易受污染影響,需要有效的凈化處理。2地下水水質(zhì)較好,受污染的風(fēng)險相對較低,但水量有限且開發(fā)成本較高。3海水水源量大,但需要進行海水淡化處理,工藝復(fù)雜、能耗高。4再生水可大幅節(jié)約用水,但需要完善的中水回用系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施。取水工程的設(shè)計要求水源選擇從水源的可靠性、水質(zhì)、水量、環(huán)境影響等方面綜合考慮,選擇適宜的水源作為取水對象。構(gòu)筑物設(shè)計根據(jù)水源特點,合理布置取水口、沉砂池、泵房等構(gòu)筑物,保證取水安全可靠。管線敷設(shè)輸水管線應(yīng)考慮地形地質(zhì)、管材腐蝕等因素,合理選線路、管徑,確保輸水暢通。取水工程的主要構(gòu)筑物取水口負責(zé)從水源中吸取原水,是整個取水工程的起點。其設(shè)計需考慮水文水動特性、水質(zhì)、防護等因素。抽水站將取得的原水通過泵送至后續(xù)處理設(shè)施。需根據(jù)水量、揚程等參數(shù)選擇合適的泵機設(shè)備。沉淀池利用重力作用去除原水中的懸浮顆粒物。沉淀池的設(shè)計需考慮水力條件、停留時間等因素。凈水廠采用絮凝、沉淀、過濾等工藝處理原水,確保出水水質(zhì)達標。需根據(jù)水源特點選用合適的處理工藝。凈水工藝及主要設(shè)備沉淀處理采用絮凝沉淀工藝，利用混凝劑和絮凝劑沉淀去除水中的懸浮物和部分溶解物質(zhì)。主要設(shè)備包括混合池、反應(yīng)池和沉淀池。過濾處理采用砂濾或膜濾工藝，進一步去除水中殘留的懸浮物和微小顆粒。主要設(shè)備包括快速砂濾池和超濾/微濾膜系統(tǒng)。消毒處理使用氯、臭氧或紫外線等處理去除水中微生物。確保出水安全飲用。主要設(shè)備包括氯消毒接觸池和臭氧發(fā)生器。軟化處理采用離子交換技術(shù)去除水中的鈣、鎂離子。主要設(shè)備包括軟化罐和再生系統(tǒng)。配水管網(wǎng)的設(shè)計原則合理布局管網(wǎng)應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃、建筑分布、地形等合理布局,滿足供水功能的同時最大限度地減少管線長度和管材用量。適度規(guī)模管網(wǎng)規(guī)模的選擇應(yīng)平衡經(jīng)濟性和供水安全性,既要滿足當(dāng)前用水需求,又要考慮未來發(fā)展。防風(fēng)險合理設(shè)置管線路徑,減少管網(wǎng)交叉點,采用合適的管材和管徑,做好抗震、防腐蝕等措施,提高管網(wǎng)可靠性。監(jiān)控智能利用自動監(jiān)測和遠程控制技術(shù),實時掌握管網(wǎng)狀況,及時發(fā)現(xiàn)和處理問題,提升管網(wǎng)調(diào)控能力。配水管網(wǎng)的敷設(shè)要求合理線路選擇配水管網(wǎng)應(yīng)根據(jù)地形條件、施工難易程度等因素，選擇最優(yōu)合理的鋪設(shè)線路，減少工程量和施工難度。合理管徑選擇管網(wǎng)設(shè)計應(yīng)充分考慮供水需求，選用適當(dāng)管徑，既能滿足供水要求，又不造成管網(wǎng)資源的浪費。適當(dāng)管材選擇根據(jù)管網(wǎng)使用環(huán)境和要求，選用耐腐蝕、耐壓、使用壽命長的優(yōu)質(zhì)管材，確保管網(wǎng)安全可靠運行。用水量及其預(yù)測方法150L人均日用水城市居民人均日用水量通常在150L左右。50%居民占比居民用水占全市水用量的50%左右。2.5%增長率城市用水需求每年平均增長2.5%左右。準確預(yù)測用水量是給排水工程設(shè)計的基礎(chǔ)。主要通過統(tǒng)計歷史用水?dāng)?shù)據(jù)、分析人口增長趨勢、調(diào)研居民用水習(xí)慣等手段進行預(yù)測。既要滿足當(dāng)前用水需求,也要兼顧未來10-20年的發(fā)展。配水管網(wǎng)的水力計算流量(L/s)管徑(mm)單位長度損失(m/km)通過對配水管網(wǎng)的水力參數(shù)進行計算分析,可以確定合適的管徑尺寸,以實現(xiàn)有效的供水。配水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計管網(wǎng)分析利用水力模型對現(xiàn)有管網(wǎng)進行分析,了解其運行情況、水壓分布、流量分布等關(guān)鍵參數(shù)。需求預(yù)測根據(jù)人口增長、用水結(jié)構(gòu)變化等因素,準確預(yù)測未來用水需求,為管網(wǎng)規(guī)劃提供依據(jù)。優(yōu)化設(shè)計結(jié)合實際需求、地形條件等因素,運用數(shù)學(xué)模型優(yōu)化管網(wǎng)布局,提高管網(wǎng)水力性能。經(jīng)濟效益在滿足用水需求的前提下,采用最優(yōu)方案降低管網(wǎng)建設(shè)和運行成本,提高投資效益。排水工程的基本概念排水工程概述排水工程是指建設(shè)和運營各類排水設(shè)施,包括雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)、污水處理廠等,以有效收集和處理城市和建筑物的廢水。排水工程的目標排水工程的主要目標是保護城市環(huán)境,預(yù)防洪澇災(zāi)害,確保排水系統(tǒng)的安全和高效運行。排水工程的重要性排水工程直接關(guān)系到城市的排水防澇能力,以及水環(huán)境的綜合治理,是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。排水工程的主要任務(wù)收集排水通過雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)等系統(tǒng)收集和輸送城市內(nèi)各類廢水。處理排水對收集的廢水進行處理,去除污染物,確保排放水質(zhì)達標。防洪排澇通過排水系統(tǒng)及時疏導(dǎo)暴雨徑流,防止城市內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生。排水管網(wǎng)的設(shè)計原則科學(xué)規(guī)劃排水管網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃和用地規(guī)劃等進行整體規(guī)劃,滿足現(xiàn)有和未來排水需求。因地制宜設(shè)計應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病夂驐l件以及排水特點,采用適合當(dāng)?shù)氐墓懿暮褪┕すに?。安全可靠管網(wǎng)應(yīng)設(shè)計足夠強度和抗壓性,確保長期安全穩(wěn)定運行,同時滿足防洪排澇等要求。經(jīng)濟合理在確保質(zhì)量和安全的前提下,應(yīng)選擇經(jīng)濟實用的工藝和材料,降低建設(shè)和運營成本。雨水管網(wǎng)的設(shè)計要求防洪能力雨水管網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)考慮防洪能力,確保在強降雨條件下能順利排放雨水,避免城市內(nèi)澇。排水效率管網(wǎng)設(shè)計要合理布局,做到快速有效地排出雨水,減少積水時間和范圍。環(huán)境協(xié)調(diào)在設(shè)計時應(yīng)充分考慮管網(wǎng)對城市環(huán)境的影響,盡量減少管線對公共設(shè)施和綠化的占用。經(jīng)濟合理在滿足防洪和排水要求的前提下,設(shè)計要合理控制投資成本,確保工程的經(jīng)濟性。污水管網(wǎng)的設(shè)計要求合理布局污水管網(wǎng)應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃合理布局,遵循重力流原則,從高處向低處排放。管材選擇應(yīng)選用耐腐耐壓、防滲漏的管材,如鋼塑復(fù)合管、陶瓷管等。設(shè)置檢查井在管網(wǎng)上設(shè)置檢查井,便于日常維護和故障檢修。檢查井間距一般控制在40-100米。排水管網(wǎng)的水力計算水力元素計算方法應(yīng)用場景管網(wǎng)水頭損失采用達西-魏斯巴赫公式計算管道的水力損失用于確定管道平面布置、管徑選擇和泵站揚程計算管網(wǎng)水量分配采用連續(xù)性方程和能量方程進行管網(wǎng)水量分配用于確定各管段的流量和壓力分布管網(wǎng)壓力分析采用杜布斯公式或能量方程計算管網(wǎng)各節(jié)點壓力用于評估管網(wǎng)中的壓力狀況，確保滿足用戶用水要求排水構(gòu)筑物的主要形式檢查井用于檢查維護和清理排水管網(wǎng),設(shè)置在管道轉(zhuǎn)彎、管徑變化等位置。雨水口位于路面低洼處,用于收集和引導(dǎo)雨水進入排水管網(wǎng)。污水提升泵站用于向上調(diào)節(jié)污水流向,確保污水有足夠的勢能進入污水處理廠。排水口排水管網(wǎng)的末端構(gòu)筑物,將處理后的廢水排放至自然水體。排水泵站的基本結(jié)構(gòu)1進水泵房位于泵站的進水端,負責(zé)接收和調(diào)節(jié)進水流量。2泵體及電機房泵體和電動機均設(shè)置在該區(qū)域,實現(xiàn)排水的動力輸送。3出水管線連接泵體與外部排水管網(wǎng),用于輸送排出的污水或雨水。4控制室管理和控制整個泵站的運行狀態(tài),確保安全高效運轉(zhuǎn)。污水處理的基本工藝1收集通過管網(wǎng)收集污水2預(yù)處理去除大顆粒雜質(zhì)3初級處理物化處理降低污染負荷4生化處理微生物降解有機污染物污水處理的基本工藝包括收集、預(yù)處理、初級處理和生化處理等步驟。收集通過管網(wǎng)將污水匯集,預(yù)處理去除大顆粒雜質(zhì),初級處理采用物化手段降低污染負荷,最后通過生化方法徹底降解有機污染物,實現(xiàn)污水的高效凈化。中水回用的意義和方法中水回用的意義中水回用能有效緩解淡水資源短缺的問題。通過中水回用，可以減少淡水的消耗，提高水資源的利用效率。這對于緩解城市供水壓力、保護生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。中水回用的方法收集和處理家用污水處理并循環(huán)利用工業(yè)廢水收集和利用雨水采用分質(zhì)供水系統(tǒng)給排水工程建設(shè)的質(zhì)量控制材料與設(shè)備的審查對建筑材料、管線材料和專用設(shè)備進行嚴格的質(zhì)量審查，確保符合設(shè)計要求。施工過程的監(jiān)控加強施工現(xiàn)場管理，落實各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢查措施，及時發(fā)現(xiàn)并糾正問題?？⒐を炇张c調(diào)試對完工的給排水系統(tǒng)進行全面檢測驗收，確保各項性能指標都達到設(shè)計標準。運行監(jiān)測與維護建立完善的運行監(jiān)測機制，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。給排水工程的運營維護1日常檢查定期對管網(wǎng)、設(shè)備進行巡檢,及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)各種故障。2定期維護