城市市政工程期末复习Word下载.docx
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ii.公共建筑生活用水量Q2
iii.工业企业职工生活用水量Q3
iv.工业企业职工淋浴用水量Q4
v.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生产车间用水量之和
vi.市政用水量Q6
vii.未预见水量(包括管网漏失水量),一般按以上各项和的10~15%计算
城市规划中,常基于规划人口和规划用地的数量,根据单位人口或单位用地的用水量标准,来预测规划年的总用水量。
总规-人口或建设用地面积;
控规-建设用地面积、建筑面积;
修详规-建筑面积、人口
其他预测方法:
年递增率法;
城市发展增量法;
线性回归法;
生长曲线法
『以上预测方法求单类用水量,再结合在一起进行分类求和求总用水量』
3.城市给水水源规划:
城市水源的选择:
a)水量充沛
天然河流取水量≤河流枯水期可开采量
地下水取水量≤可开采量
b)水质满足《生活饮用水源水质标准》
c)协调于其它用水的关系、结合城市的规划布局注意水源的防护及管理
国家标准《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001)中仍执行该方案。
该方案将地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采量三类:
补给量:
指天然状态或开采条件下,单位时间内,通过各种途径进入含水层(或含水系统)的水量。
一般包括地下水径流补给量、大气降水的入渗补给量、地表水的入渗补给量、和人工补给量等。
储存量:
指地下水在补给及排泄过程中,某一时间段内在含水层(或含水系统)中储存的重力水体积。
允许开采量:
又称可开采量,指通过技术经济合理的取水构筑物,在整个开采期内出水量不会减少,动水位不超过设计要求,水质和水温变化在允许范围内,不影响已建水源地正常开采,不发生危害性环境地质现象等前提下,单位时间内从含水系统或取水地段中能够取得的水量。
简言之,允许开采量就是用合理的取水工程,能从含水系统或取水地段中取得出来,但不会引起一切不良后果的最大出水量。
允许开采量的组成:
由于天然补给量及天然排泄量近似相等,即Q补≈Q排,并且开采量在数值上已接近或等于允许开采量,所以:
Q允开=ΔQ补+ΔQ排+ΔQ可动
这个方程表明,允许开采量实质上是由三部分组成的:
1)增加的补给量(ΔQ补),可称为开采夺取量;
2)减少的天然排泄量(ΔQ排),可称为开采截取量;
3)可动用的储存量(ΔQ可动)。
地表水可开采量:
地表水的水位每年均不相同,表示各年的水量亦不相同,常用某一高程的水位出现的频度来描述水位的变化规律。
1.水位频率的计算方法(经验法):
i.排顺序:
将收集到的各年洪水、枯水水位(或流量)按递减(求洪水水位或流量时)或递增(求枯水水位或流量时)顺序排列成表,并按顺序编号。
ii.算频率:
用经验公式计算低于某一水位(或流量)出现的频率
iii.P=m/(n+1)X100%
P-等于或大于某一水位(或流量)的频率。
m-水位或流量的编号。
n-观测水位(或流量)的总个数。
iv.连曲线:
以洪水、枯水位(或流量)为纵坐标,以频率为横坐标,在概率坐标纸上绘出频率曲线。
v.推求分析:
将概率曲线延长,推求较小或较大频率的水位(或流量)值。
2.设计枯水流量按90%~97%的保证率选取
3.河流较窄而流速小时,可取水量Qk≤(0.3~0.5)Qs
4.一般大河流中Qk≤0.15Qs如果需要修建引水渠的Qk≤0.25Qs
5.Qk及Qp进行水量平衡分析
城市水源的保护:
a)地表水源:
取水点周围半径100米的水域重点保护,严禁捕捞、网箱养殖、停靠船只、游泳和从事其他可能污染水源的任何活动;
取水点上游1000米,下游100米严格保护;
水厂等给水设施生产区周围划定不小于30米的保护范围
b)地下水源
一级保护区开采井周围
二级保护区影响开采井水源的保护区
准保护区二级保护区以外的主要补给区
取水构筑物周围设置不小于10米的保护范围
c)城市水资源开发利用的过程:
自由开发阶段
城市总用水量远低于城市的极限用水量
水资源基本平衡到制约利用阶段
用水量上已经逐步接近水资源的极限
综合开发利用水资源阶段
新的水源开发成本越来越高,迫使人们开始合理利用水和重复利用水
d)城市缺水问题:
资源性缺水:
水资源绝对数量不足
水质性缺水:
由于污染而导致缺少合格用水
工程性缺水:
给水工程设施不足而导致供水不足
e)解决城市缺水的对策:
外地调水及本地再生水对比:
污水的回用:
比长距离调水便宜;
比淡化海水经济;
既节约了水资源,也减少了环境污染
4.城市给水工程设施规划:
给水系统布置形式:
1.统一给水系统:
按照生活用水水质要求,由同一套管网供给生活、生产等用水
2.分质给水系统:
取水构筑物从同一水源或不同水源取水,经过不同程度的净化,用不同的管道,分别将不同水质的水供给给各用户
分质给水系统可分开工业用水和生活用水,也可分开生活用水中的饮用水和非饮用水
可以使城市的水资源优质优用,减少处理费用,节约用水
建设费用增加,管理系统复杂;
适用于水资源紧缺的地区
3.
分区给水系统:
将给水系统分为几个区,每个区有泵站和管网,管网之间有适当的联系(通常使通过泵站联系)
4.循环给水系统:
工业用水的循环;
生活用水中的洗涤用水,用于冲洗厕所、道路保洁、绿地浇灌
5.区域性给水系统:
在几个工业区或城镇的上游统一取水、统一供水
取水构筑物:
1.地下水取水构筑物:
管井;
大口井;
辐射井;
渗渠
2.地表取水构筑物:
固定式;
移动式
地表取水口位置的选择:
一般位于城镇的上游河段;
海水取水口应避免风浪;
水库取水口应在水库淤积区以外,靠近大坝;
湖泊取水口应离开支流汇入口和藻类集中区,接近湖泊出口处;
河流取水口应避开回水区和死水区;
一般选择在主流稳定河床,水深不小于2.5~3.0m;
弯曲河段,宜设在河流的凹岸;
河流取水口应避开支流影响,在汇入口下游400m以外,在分岔口上游500m以上;
取水口应位于丁坝上游,岸边式距坝前浅滩150~200m
净水常规处理方法:
预处理方法:
预沉淀、生物过滤等
深度处理方法:
吸附、氧化、膜过滤等
水厂的选址:
安全:
工程地质条件好;
不受洪水威胁;
较好的环境卫生条件
经济:
交通方便,靠近电源;
考虑近远期发展,及用水区和取水构筑物距离合适
5.给水管网规划:
城市给水管网包括输水管渠、配水管网、泵站、水塔或高地水池
输水管渠:
指从水源到水厂,或者从水厂到配水管网的管道或渠道
合理选择压力管和重力管
压力管——需要加压设备,暗管,用于地形起伏比较大的情况
重力管——经济方便,可为暗管或明渠(原水输水管),应优先考虑
配水管网:
将输水管送来的水配送给城市用户,可分为干管、分配管(配水管)、接户管
干管:
输水和为沿线用户供水管径>
=200mm
分配管(配水管):
将干管来水配给接户管和消防栓75~200mm
接户管:
从分配管到建筑管径>
=20mm
布置形式:
1.树状管网:
安全性差,易引起水质变化,造价较低;
用于小城镇或小城镇建设初期、用户分散地区、城市的小区和街坊内部
2.环状管网:
可靠性好,管线长度有所增加。
3.一般城市管网为环状及树状结合布置
干管的布置原则:
1.干管布置的主要方向应按供水主要流向延伸,而供水流向取决于最大用水户或水塔等调节构筑物的位置。
2.通常为了保证供水可靠,按照主要流向布置几条平行的干管,其间用连通管连接,这些管线以最短的距离到达用水量大的主要用户。
干管间距视供水区的大小,供水情况而不同,一般为500~800m。
3.一般按规划道路布置,尽量避免在重要道路下敷设。
管线在道路下的平面位置和高程,应符合管网综合设计的要求。
4.应尽可能布置在高地,以保证用户附近配水管中有足够的压力。
5.干管的布置应考虑发展和分期建设的要求,留有余地。
配水管网的布置原则
1.配水管网应均匀的分布在全供水区,在满足用户对水量要求的既方便维修原则下,尽量缩短长度。
2.配水干管应通过两侧用水量较大的地区,并以最短的距离向最大用水户供水。
3.管线应尽量沿着现有道路或规划道路敷设,尽量敷设在人行道下。
给水管网计算……
管径:
利用流量及流速
流量的组成:
1.沿线流量:
供给管段两侧用户所需流量。
2.传输流量:
给水管中流向下一管段,没有在本管段被用户取用的流量。
3.集中流量:
给水管网中大用户的用水量
沿线流量:
是指沿线分配给用户的流量。
比流量法:
假定小用水户的流量沿线均匀分布。
-长度比流量:
假定水量沿管网长度均匀流出。
管线单位长度上的配水流量,称为长度比流量,记作qcb。
(面积这里不用)
『每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分』
节点流量:
(1)集中流量
(2)沿线流量转化成节点流量
流速的确定:
管中流速越小,则管径越大(建设费用高),管中水头损失越小,水泵扬程及耗电越小(运行费用低);
管中流速越大,则管径越小建设费用高),管中水头损失越大,水泵扬程及耗电越大(运行费用低)。
因此,一般采用优化方法求得流速或管径的最优解。
在数学上表现为求一定年限t(称为投资偿还期)内管网造价和管理费用(主要是电费)之和为最小的流速,称为经济流速(查表),以此来确定管径。
流速确定:
为了防止管网因水锤现象出现事故,最大设计流速不应超过2.5~3m/s;
为了避免水中悬浮物质在水管内沉积,最低流速通常不得小于0.6m/s;
须在上述流速范围内,根据当地的经济条件,考虑管网的造价和经营管理费用,来选定合适的流速。
给水管网水力计算……
环状管网计算……
给水管道材料:
1.灰铸铁管:
灰铸铁管具有经久耐用、耐腐蚀性强、使用寿命长的优点,但质地较脆,不耐振动和弯折,重量大。
灰铸铁管是以往使用最广的管材,主要用在DN80~1000的地方。
现在已经被逐渐淘汰。
2.钢管:
钢管有较好的机械强度,耐高压,耐振动,重量较轻,单管长度大,接口方便,有强的适应性,但耐腐蚀性差,防腐造价高。
3.球墨铸铁管:
球墨铸铁管强度高,耐腐蚀,使用寿命长,安装施工方便,能适用于各种场合,如高压、重载、地基不良、振动等条件,并较适合于大、中口径管道。
4.预应力钢筒混凝土管
5.玻璃钢管:
玻璃钢管重量轻、运输安装方便、内阻小、耐腐蚀性强,使用寿命可达50年以上。
但价格高、刚度差。
6.塑料给水管
管材的选用:
需根据管道工作压力、管道经过地段的地质资料、有否腐蚀等资料技术经济比较后选用。
DN800以上的管道,可选用球墨铸铁管、PCCP管、钢管等,优先选用PCCP管;
DN200~DN800的,可选用球墨铸铁管、钢管、优质PE管及DN400以上的预应力水泥管等,优先选用球墨铸铁管及球墨铸铁配件;
DN200~DN100的,可选用优质PE管、钢管、钢塑复合管等,优先选用优质PE管,高一等级的PE配件;
DN100以下的,可选用钢塑复合管、优质塑料管等,优先选用钢塑复合管,钢塑配件。
给水管网附属设施:
泵站:
1.一级泵站水源——净水厂
2.二级泵站水厂清水池——给水管网
3.加压泵站管网——管网
4.调节泵房调节水池——管网
水塔和高地水池:
给水系统中调节流量和保证水压的构筑物
1.用水低峰时:
管网——水塔、水池
2.用水高峰时:
水塔、水池——管网
水池:
在一二级泵站间建清水池,目的在于调节一二级泵站流量的相差。
有高地可以利用时,设高地水池,具有保证水压的作用。
大、中、小水厂都应设清水池,以调节水量变化,并贮存消防用水。
井道:
1.阀门井:
阀门是用来调节管线中的流量或水压。
一般把阀门放阀门井内,井口一般700mm。
2.排气阀和排气阀井:
排气阀装在管线的高起部位,用以在投产、平时或检修后排出管内空气。
3.排水阀和排水阀井:
为排除管道中沉淀物检修时放空存水,设在管线最低处
4.消火栓:
分地上式和地下式,地下式适于气温较低的地区,一般安装在阀门井内。
室外消火栓间距在120m以内,连接消火栓的管道直径应大于100m,在消火栓连接管上应有阀门。
消火栓应设在交叉路口的人行道上,距建筑物在5m以上,距离车行道也不大于2m,使消防车易于驶近。
给水管网的敷设:
水管管顶以上的覆土深度:
1.不冰冻地区金属管道一般不小于0.7m,非金属管道不小于1.0m~1.2m。
2.冰冻地面管底在冰冻线以下的深度如下——
管径d=300~600mm时为0.75d,d>
600mm时,为0.5d
给水管道相互交叉时,其净距不应小于0.15m。
及污水管相平行时,间距取1.5m。
生活饮用水给水管道及污水管道或输送有毒液体管道交叉时,给水管道应敷设在上面,且不应有接口重叠。
当给水管敷设在下面时,应采用钢管或钢套管。
城市排水体制及排水系统
排水的种类:
1.生活污水:
人们日常生活中使用过的水,含有较多有机质及菌原微生物,一般不含有毒物质,但含有大量的细菌及寄生虫卵。
2.工业废水
生产废水:
受轻度污染,仅是温度增高的冷却水,可重复使用,可直接排入水体。
生产污水:
生产过程中使用受到较严重污染,需处理才能排放,有机物、无机物、有毒物质。
3.降水:
雨水,冰雪融化水:
初期的较脏,淋洗大气及地表建筑物、地面等而携带污染物。
水量较为集中。
4.冲洗街道,消防后用水可以并入雨水。
污水—污染物:
(一)病原体污染物
(二)耗氧污染物(三)富营养化(四)有毒污染物(五)石油类污染物(六)放射性污染物(七)酸、碱、盐无机污染物(八)热污染
城市排水工程系统分类及组成:
分类:
生活污水排水系统;
工业废水排除系统;
雨水排除系统
组成:
管网收集系统;
污水处理系统;
出水口及事故排出口
排水体制:
由于生活污水,工业废水,降水各类排水水质不同,可以采用不同的排水方式,这些各种不同的方式,我们称之为不同的排水体制,
有合流制和分流制。
1.合流制:
将生活污水,工业废水,降水用一套管渠汇集输送的称为合流制排水系统。
a)直排式合流制:
混合的污水不经处理直接排入水体
b)截流式合流制:
如右图,有溢流井。
2.分流制:
将生活污水,工业废水,降水分别在两个或两个以上的管渠系统收集和输送。
a)完全分流制完善的雨水和污水系统。
b)半分流制(截流式分流制):
有完善的雨水和污水系统,而且把初期的雨水引入污水管道
c)不完全分流制:
没有完善的雨水系统,雨水利用地形排入水体
这种体制只有污水排水系统,没有完整的雨水排水系统。
各种污水通过污水排水系统送至污水厂,经过处理后排入水体;
雨水沿道路边沟,地面明渠和小河,然后进入较大的水体。
如城镇的地势适宜,不易积水时,或初建城镇和小区可采用不完全分流制,先解决污水的排放问题,待城镇进一步发展后,再建雨水排水系统,完成完全分流制的排水系统。
这样可以节省初期投资,有利于城镇的逐步发展。
适用情况:
1.一般新建的排水系统应采用分流制
2.下面几种情况,可酌情考虑采用合流制:
城镇旧城,难以新建管道,可进一步完善合流体制;
降雨量稀少的地区,城市规模较小
城市污水工程规划
城市污水量的预测和计算:
包括城市综合生活污水量+工业废水量
污水量=用水量×
污水排放系数
1.污水排放系数:
排供比,指一定时段内,污水排放量及用水量(平均日)之比。
根据分别预测的居民生活用水量、公建用水量及工业用水量等,分别乘以相应污水排放系数进行加和。
2.变化系数:
变化系数有日变化系数、时变化系数和总变化系数
a)日变化系数Kd=最高日污水量/平均日污水量
b)时变化系数Kh=最高日最高时污水量/最高日平均时污水量
c)总变化系数Kz=Kd×
Kh
污水管道布置原则:
1.充分利用地形,尽可能采用重力流形式,避免提升,减小管道埋深,节约管道长度。
2.主干管的走向和数目应根据污水处理厂的位置和数目确定。
3.管道应减少及河流、山谷、铁路及各种地下构筑物相交叉,并考虑地质条件的影响。
4.污水干管一般沿城市道路布设。
道路宽度大于40米时,可以考虑在道路两侧各设一条污水管。
污水管网布置主要内容:
1.确定排水区界,划分排水流域;
2.选定污水厂和出水口的位置;
3.进行污水管道系统的定线;
4.确定需要抽升区域的泵站位置;
5.确定管道在街道上的位置等(修详规)
『一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置』
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干个排水流域。
1.在丘陵和地形起伏的地区:
流域的分界线及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。
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100m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,并及出水口尽量靠近,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,并及城市、工矿企业和农村居民点保持300m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。
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
a)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。
b)地形较陡,主干管可及等高线垂直,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。
c)避开地质条件差的地区
2.干管
a)尽量设在地势较低处,以便支管顺坡排水;
b)地形平坦或略有坡度,干管及等高线垂直(减小埋深)
c)地形较陡,干管及等高线平行(减少跌水井数量)
d)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,并及街道平行。
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。
污水管道布置形式:
平形式;
正交式;
分区式;
分散式;
环绕式
a)平形式:
干管及等高线平行布设,地形坡度较大
b)正交式:
干管及等高线垂直布设,地形较平坦
c)截流式:
在合流制基础上增加截流干管
d)分区式:
低区干管(平行式、正交式)→高区干管(平形式、正交式)→污水厂
e)分散式:
大型城市,中央地区地势高向四周倾斜,建有几套独立的排水系统
f)环绕式:
中小型城市,用主干管将各区的污水汇集,统一到一个污水厂处理
支管:
低边式;
围坊式;
穿坊式
排水系统布置形式:
由整个城市的地形所决定管网的干管布置形式
排水管道多为重力管;
管道的纵坡和流速必须控制在一定范围内,金属管道≤10m/s,非金属≤5m/s,干砌明渠≤2.0m/s,浆砌明渠≤4.0m/s。
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:
a)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。
b)周边式:
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。
c)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,并及所穿街坊的污水管网相连。
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
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)
确定污水管道在街道下的具体位置:
管道的衔接:
不产生回水;
尽量降低下游管道标高
管道的衔接方法
1.水面平接:
是指在水力计算中,上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平,即上游管段终端及下游管段起端的水面标高相同。
适用于管径相同时的衔接。
2.管顶平接:
是指在水力计算中,使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。
采用管顶平接时,下游管段的埋深将增加。
适用于管径不相同时的衔接。
是较为常用的方法
污水管道的水力计算-----水力计算控制数据
计算流程:
Q、v、i、h/D、D、n(管道摩阻系数)六者之间的关系过于复杂,通常采用查表的方法来计算。
一般先计算出Q,根据地面坡度拟定i,根据上下游管段管径拟定D,根据管道材料确定n;
然后查图得出v和h/D,要求v和h/D的值在规范的允许范围内,否则重新拟定i和D(i和D为拟定值)
充满度:
管道中水深及管径的比值(最大设计充满度)
(污水的流量很难精确确定,而且雨水或地下水可能渗入污水管道增加流量,因此,选用的污水管道断面面积应留有余地,以防污水溢出;
污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体,需留出适当的空间,以利管道内的通风,排除有害气体,便于管道的疏通和维护管理)
h/D<
=0.8明渠的设计水位至渠顶高度不小于0.2m
设计流速(流速规定
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