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全国勘察设计注册公用设备工程师给水工程,主讲人：杜茂安,主要内容第一章 给水系统总论 第二章 输水和配水工程第三章 取水工程 第四章 给水处理 第五章 水的冷却和循环冷却水水质处理,第一章给水系统总论,1.1.给水系统一.给水系统分类、组成及布置二.影响给水系统布置的因素三.工业给水系统 1.2.设计用水量一.用水量定额二.用水量变化 三.用水量计算1.3.给水系统的工作状况 一.给水系统的流量关系及贮水构筑物容积二.给水系统的水压关系,1.1给水系统一.给水系统分类、组成及布置1.给水系统的分类 给水系统是保证城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。（1）按水源种类可分为1）地表水给水系统（江河、湖泊、蓄水库、海洋等）2）地下水给水系统（浅层地下水、深层地下水、泉水等）（2）按供水方式可分为1）自流供水系统（重力供水）2）水泵供水系统（压力供水）3）混合供水系统（3）按使用目的可分为 1)生活给水系统 2）生产给水系统 3）消防给水系统（4）按服务对象可分为1）城市给水系统 2）工业给水系统在工业给水系统中按用水方式又可分为直流系统、循环系统、复用系统。,2.给水系统的组成 给水系统的任务是从水源取水，按用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到用水区域，并按用户所需的水压向用户供水。给水系统一般有下列工程设施组成：（1）取水构筑物-用以从选定的水源（地表水和地下水）取 水。（2）处理构筑物-用以将原水处理到符合使用要求。一般集中 布置在水厂内。（3）提升泵房-用以将所需的水量提升到符合水用要求的高 度（水压）。（4）输水管渠和管网-用以将原水送至水厂和将处理后的水送至用水区。（5）调节构筑物-用以贮存和调节水量。如：清水池、水塔、高位水池等。3.给水系统的布置,二.影响给水系统布置的因素1.城市规划的影响 2.水源的影响 3.地形的影响三.工业给水系统1.工业给水系统的类型（1）直流给水系统（2）循环给水系统（3）复用给水系统2.工业用水的水量平衡（1）水量平衡的目的和含义 水量平衡的目的是通过对生产工艺用水要求及其变化规律的了解，挖掘重复利用、循环使用的潜力，以做到合理用水、节约用水。水量平衡的含义是指总用水量和总排水量之间的平衡。总用水量包括：新鲜水、循环用水、回用水 总排水量包括：回用水、复用水、清洁废水、污水和废水。（2）水量平衡图的绘制和作用,1.2设计用水量 设计用水量是城市给水系统在设计年限达到的用水量，设计年限符合城市总体规划，近远期结合，以近为主。一般近期宜采用510年，远期宜采用1020年。设计用水量由下列各项组成：（1）综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水；（3）消防用水；（4）浇洒道路和绿地用水；（5）未预见用水量及管网漏失水量；,一.用水量定额1.综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）2.工业企业生产用水和工作人员生活用水 工作人员生活用水包括工业企业工作人员车间生活用水和淋浴用水。工作人员车间生活用水定额一般可采用3050L/（人班），用水时间为8小时时变化系数为1.52.5；淋浴用水根据车间卫生特征确定，一般可采用4060L/（人班），其延续时间为1小时。3.消防用水4.浇洒道路和绿地用水 浇洒道路用水量一般可采用2.03.0L/(m2d);绿化用水量一般可采用1.03.0 L/(m2d)。5.未预见用水量及管网漏失水量 城镇的未预见用水量及管网漏失水量可按最高日用水量的1525合并计算。,二.用水量变化 在一年中最高日用水量与平均日用水量的比值为日变化系数Kd。在一天中最高时用水量于平均时用水量的比值为时变化系数Kh。最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.31.6，日变化系数宜采用1.11.5三.用水量计算 用业生产用水量 Qi=qB(1-n)式中Qi-工业生产生产用水量，m3/d;q-城市工业万元产值用水量，m3/万元 B-城市工业总产值；n-工业用水重复利用率。,1.3给水系统的工作状况一.给水系统的流量关系及贮水构筑物容积1.给水系统各部分设计流量的确定（1）取水构筑物，一级泵房，净水构筑物，从水源到水厂的输水管等，按最高日平均时流量水厂自用水量计算：Qh=（m3/h）或Qh=（m3/h）（2）地下水源时，一级泵房按最高日平均时流量计算Qh=（m3/d）（3）管网按最高日最高时流量计算Qh=（m3/h）或Qh=（L/s）（4）输水管 1）网前设有配水厂或水塔，从二级泵站到配水厂或水塔的输水管，按二级泵房大供 水量计算 2）网中或网后设有水量调节构筑物的输水管应按最高日最高时流量减去调节构筑物 输入管网的流量计算 3）输水管同时有消防给水任务时，应分别按包括消防补充水量或消防流量进行复核（5）二级泵房能力以及清水池和管网调节构筑物的调节容积按照用水量曲线 和拟定的二级泵房工作曲线确定 Qd最高日设计流量，m3/d;-水厂自身用水系数，1.051.10，原水含悬浮物较多时取用大值 T一级泵房或水厂每天工作时间（h）,大、中水厂一般为24h连续运行，小水厂有时 为8h或16h;Kh时变化系数。,2.清水池水塔（高低水池）有效容积计算（1）清水池 清水池的主要作用在于调节一级泵站供水和二级泵站供水之间的流量差值，并贮存消防用水和水厂生产用水，因此清水池的有效容积为 W=W1+W2+W3+W4 W清水池的有效容积，m3 W1调节容积，m3;按一、二级泵房供水曲线确定；W2消防贮水量，m3;按2h火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等用水，m3;按最高日用水量的5%10%计 算；W4安全贮量，m3。当水厂外无调节水池、在缺乏资料的情况下，水厂清水池容积一般可按水厂最高日用水量的10%20%计算。清水池应有相等的两座，仅有一座并容积大于500m3时应分成两个。（2）水塔 水塔的作用之一在于调节二级泵站供水和用水量之间的流量差值，并贮存10分钟的室内消防水量，因此水塔的有效容积应为：W=W1+W2 式中W调节容积，m3;W1调节容积，m3;W2消防贮水量，m3;按10min室内消防水量计算。当泵站分级工作时，可按最高日用水量的2.5%3%获5%6%计算，城市大时取低值。,二.给水系统的水压关系1.水泵扬程的确定(1)一级泵房扬程Hp=H0+hs+hd(m)H0静扬程，等于水源吸水井最低水位和处理构筑物起端最高水 位之差，m;hs水泵吸水管、压水管和泵房内的水头损失，m;hd输水管水头损失，m(2)无水塔管网的二级泵房扬程 Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn Zc离泵房远或地形高的控制点C地形标高与清水池最低水位的高 差，m;Hc控制点要求的最小服务水头，m;hs、hc、hn分别表示水泵管路、输水管和管网中的水头损失，m,按最高时水量计算(3)网前水塔管网的水塔高度Ht=H0+hn-(Zt-Zc)(m)二级泵站扬程：Hp=Zt+Hi+H0+hc+hs Zt水塔处地面和清水池最低水位的高差，m;H0水塔水柜的有效水深，m;其余符号意义同上,(4)网后水塔管网，最高用水时，Hp同无水塔管网，Ht和网前水塔管网相同，但控制点C在分界线上最大传输时二级泵房扬程：Hp=Zi+Hi+H0+hs+hc+hn(m)hs,hc,hn分别表示最大传输时，水泵吸水管路、输水管和管网的水头损失（m）,按最大传输时流量计算2.水塔高度的确定 Ht=Hc+hn-(Zt-Zc)式中 Ht水塔水柜底稿与地面的高度差，m;Hc控制点C要求的最小服务水头，m;Hn按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m;Zt设置水塔处的地面标高，m;Zc控制点C处的地面标高，m。,第二章 输水和配水工程2.1管网和输水管渠布置 一.管网和输水管渠的定义二.管网和输水管渠的布置原则2.2管网各管段流量、管径和水头损失一.概述二.沿线流量、节点流量、管段计算流量三.管径计算四.水头损失计算2.3管网水力计算一.树状网水力计算二.环状网水力计算三.输水管渠计算2.4分区给水系统一.分区给水概念二.分区给水基本形式2.5管材、管网附件和附属构筑物2.6管网方案技术经济比较,2.1管网和输水管渠布置一.管网和输水管渠的定义 输水和配水系统是保证输水到所有用户的全部设施。它包括：输水管渠、管网、泵站、水塔和水池等。二.管网和输水管渠的布置原则1.管网的布置 管顶埋深的设计要求：管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度以及与其它管道交叉等因素确定。管径的设计要求：负有消防给水任务管道的最小直径，不应小于100mm；室外消火栓的间距不应大于120m.从管网干管到用户和消 火栓的分配管管径至少为100mm，大城市采用150-200mm。阀门的设计要求：管网上的阀门间距，不应超过5个消火栓的布置长度。在配水管网龙起点和平直端的必要位置，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。集中给水栓的设计要求：集中给水站设置地点，应考虑取水方便，其服务半径一般不大于50m,2.输水管渠的布置输水管渠设计要求：定线：输水管网定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度。选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修。减少与铁路、公路和河流的交叉。远距离输水时，一般情况下往往是加压和重力输水两者的结合形式。设计时应远近期同时考虑、分期实施 设计流量：从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，有水厂所负担供应的水量确定；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。负有消防给水任务的输水管渠尚应包括消防补充流量或消防流量。条数及连通管：输水管渠一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其它安全供水措施时，也可修建一条输水干管，输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%。,附属设施：输水管道应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。在输水管道隆起点和平直段的必要位置上，应装设排（进）气阀，低处应装设进水阀。2.2管网各管段流量、管径和水头损失一.概述如同管网定线一样管网的水力计算也只限于干管。二.沿线流量、节点流量、管段计算流量1.沿线流量和节点流量（1）沿线流量 qs=式中qs比流量，L/(sm);Q管网设计总用水量（最高日最高时），L/s;q大用户集中于节点的总流量，L/s;l干管总长度，m;不包括穿越广场、公园等无建筑物地区的管线；只有一侧 配水管线，长度按一半计算。两节点之间的干管段，其沿线流量等于比流量qs乘以管段长度l(m):ql=qsl 式中ql沿线流量，L/s;l该管段的长度,m。,（2）节点流量 qi=0.5ql2.管段计算流量 单水源的树状网中，每一管段只有唯一的流量，任意管段的流量等于该管段下游所有节点流量的总和。环状网的流量分配比较复杂，必须保持每一节点的流量平衡条件，即流向任一节点的流量必须等于从该节点流出的流量，以满足节点流量平衡条件，qi+qij=0式中qi节点i的节点流量，L/s;qij从节点i到节点j的管段流量，L/s。假定从节点流出的流量为正，流向节点的流量为负。,三.管径计算 D=式中D管段直径，m;q管段流量，m3/s;v流速，m/s。流速确定条件：（1）最高和最低允许流速：为防止管网发生水锤现象，最大流速不超过。输送原水，为避免管内淤积，最小流速通常不得小于0.6m/s。（2）经济流速：经济流速的概念：在一定年限（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。经济流速值应按当地管材材料的价格、施工费用、电费等来确定，不能直接套用其他地方的数据。由于实际工程的复杂性，从理论上计算管网造价和管理费用来求经济流速的办法在设计中很少应用。（3）平均经济流速：设计中可采用平均经济流速来确定管径，一般大管径可取较大的平均经济流速，小管径则取较小的平均经济流速。平均经济流速值：中小管径DN=100400mm时为0.61.0m/s，大管径DN400是为0.91.4m/s。,四.水头损失计算1.旧钢管和旧铸铁管当v1.2m/s时：i=当v1.2m/s是：i=式中 i每米管道的水头损失，m;dj管道的计算内径，m;v平均流速，m/s。,2.混凝土管、钢筋混凝土管和各种渠道 i=式中i每米管道（渠）的水头损失，m;v平均流速，m/s;R水力半径，m;C流速系数。混凝土管和钢筋混凝土管的流速系数C可按下式计算：C=n粗糙系数，混凝土管和钢筋混凝土管一般采用 0.0130.014。对各种渠道，流速系数C可按下式计算:C=式中 n与渠槽材料和状况有关的粗糙系数；y与R和n有关的指数，按下列公式确定：y=,2.3管网水力计算一.树状网水力计算二.环状网水力计算1.环状网水力基础方程对于任何环状网，管段数P、节点数J（包括泵站、水塔等水源节点）和环数L之间存在下列关系：P=J+L-12.计算方法分类3.环状网计算 按下式：qi=求出校正流量。如闭合差为正，校正流量即为负，反之则校正流量为正。校正流量的符号以顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向与校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量。Qij(1)=qij(0)+qs(0)+qn(0)式中 qs(0)-本环的校正流量；qn(0)-邻环的校正流量。每个小环闭合差小于0.5m,大环闭合差小于1.0m。,三.输水管渠计算 从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。向管网输水的管道的设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定（输水管道的设计水量应为最高日最高时供水量减去调节构筑物每小时供应的水量）；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。上述输水管渠，当负有消防给水任务时，应分别包括消防补充流量或消防流量。输水管渠应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%。,1.重力供水时的压力输水管 假定输水量为Q,平行的输水管线为n条，则每条管线的流量为Q/n。设平行管线的管材、直径和长度均相同，则该系统的水头损失为：H=式中 S每条管线的摩阻。当一条管线损坏时，该系统使用其余管线运行时的水头损失为：H=式中Qa管线损坏时的流量或允许的事故流量。由上两式的事故时流量为：Qa=当平行管线数n=2时，则=(2-1)/2=0.5，这样事故流量只有正常供水量的一半。图1-2-9表示采用两条输水管线平行供水，其中设有两个连接管，各供水管段的直径和长度相等，每一段管线的摩阻均为S。正常工作时水头损失为：H=某一段损坏时水头损失为：H=得事故时与正常工作时的流量比例为：,2.水泵供水时的压力输水管 图1-2-10表示水泵特性曲线H=f(Q)和输水管特性曲线的联合工作情况：I为输水管正常工作时的Q-(H0+h)特性曲线；II为事故时，当输水管任一段损坏时，阻力增大，是曲线的交点从正常工作时的b点移到a点，与a点相应的横坐标即表示事故时流量Qa。(1)输水管正常工作时正常工作时的输水管特性 H=H0+(Sp+Sd)Q2式中 H输水管正常工作时水泵工作点的实际扬程；H0水泵静扬程，等于泵站及水井水面与输水终点处水压标高的 高差；Q输水管正常工作时的输水流量；Sp泵站内管线的摩阻；Sd两条输水管的当量摩阻。Sd与两条输水管摩阻的基本关系和计算是如下：或式中 S1、S2每条输水管的摩阻。对于两条平行输水管管径相同的情况，,输水管正常工作时的水泵H=f(Q)特性 输水管正常工作时的水泵Q-H特性方程为：式中 Hx水泵在流量为零时的虚总扬程；Sx水泵泵体内虚摩阻。输水管正常工作时的输水流量 联立求解式（1-2-23）和式（1-2-25），得到输水管正常工作时的输水流量：（2）当两根平行输水管的任意一段损坏时输水管任一段损坏时的输水管工作状态 式中 Ha事故时水泵工作点的水泵扬程；n输水管分段数；当输水管之间只有一条连接管 时，分段数为2，余类推；Qa事故时的流量。,输水管任一段损坏时的水泵特性方程 输水管任一段损坏时的水泵特性方程为：Ha=Hx-SxQa2输水管任一段损坏时的事故流量 联立求解式（1-2-27）和式（1-2-28），得到事故时的输水量：（3）事故流量与正常输水量之比 事故输水量应大于等于70%设计输水量的要求，即0.70，所需分段数的计算式为：n,2.4分区给水系统一.分区给水概念二.分区给水基本形式2.5管材、管网附件和附属构筑物一.管材1.铸铁管2.钢管3.预应力和自应力钢筋混凝土管4.玻璃钢管5.塑料管二.管网附件1.阀门2.止回阀3.排气阀和泄水阀4.消火栓三.管道防腐,四.管网附属构筑物1.阀门井2.支墩和基础（1）管道截面计算外推力 考虑接口允许承受内水压后的管道截面计算外推力：式中 P外推力，KN;D管道内径，m;P0水压力，KN/m2;Ps各种接口（石棉水泥接口、自应力水泥接口和橡胶圈接口等）允许承受内水压力，KN/m2;k考虑接口不均匀性等因素取用的设计安全系数（k1）.(2)截面计算外推力P对支墩产生的压力水平弯管式中 R对支墩产生的压力，KN;弯管的角度，度；P外推力，KN。丁字管及堵头 R=P叉管 R=Psin3.管线穿越障碍物2.6管网方案技术经济比较一.技术经济比较的目的二.方案技术经济比较 评价中最为普遍的比较参数是：初投资；使用成本；投资分析（即投资偿还期）；总的寿命周期成本。,第三章 取水工程3.1取水工程概论一.水资源概述及取水工程任务二.给水水源3.2地下水取水构筑物一.地下水源概述二.地下水取水构筑物的类型及适用条件3.3地表水取水构筑物一.江河水水源特征与取水构筑物的关系二.江河取水构筑物位置的选择三.江河固定式取水构筑物四.江河移动式取水构筑物五.湖泊、水库取水构筑物六.山区浅水河取水构筑物七.海水取水构筑物,3.1取水工程概论一.水资源概述及取水工程任务1.水资源概念及我国水资源概况（1）水资源概念 1)广义概念 2）狭义概念 3）工程概念（2）我国水资源概况2.取水工程任务二.给水水源1.给水水源分类及其特点（1）给水水源分类（2）给水水源的特点2.给水水源选择及水源的合理利用（1）给水水源选择的一般原则 1）水源水量充沛可靠 2）原水水质符合要求 3）符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水的水源 4）与农业、水利综合利用 5）取水、输水、净水设施安全经济和维护方便 6）具有施工条件（2）水源的合理利用 1）工业用水宜采用地表水源，饮用水宜采用地下水源。2）利用经处理后的污水灌溉农田。3）在工业给水系统中采用循环给水，提高水的重复利用率，减少水源取水量。4）利用海水作为某些工业的给水水源 5）人工回灌地下水即用地表水补充地下水；6）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。,3.给水水源的保护（1）保护水源的一般措施 1）配合有关部门制定水资源开发利用规划。2）加强水资源管理 3）进行流域内的水土保持工作。4）防止水源水质污染（2）给水水源卫生防护 1）地表水源卫生防护取水点周围半径100m的水域内，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1000m至下游100m的水域不得排入工业废水和生活污水；其沿岸防护范围内不准堆放废渣。以河流为给水水源的集中式供水，由供水单位及其主管部门会同卫生、环保、水利等部门，根据实际需要，可把取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区，严格控制上游污染物排放量。受潮汐影响的河流、其生活饮用水取水点上下游及其沿岸的水源保护区范围应相应扩大。作为生活饮用水水源的水库和湖泊，应根据不同情况，将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸划为水源保护区。对生活饮用水水源的输水明渠、暗渠，应重点保护，严防污染和水量流失。2）地下水源的卫生防护,3.2地下水取水构筑物一.地下水源概述1.地下岩层的构造2.地下水的种类3.地下径流二.地下水取水构筑物的类型及适用条件1.地下水取水构筑物类型（1）管井 管井直径一般为501000mm，管井深一般在200m以内。（2）大口井 井径一般为58m，最大不宜超过10m，但可小于5m。大口井井深一般不宜大于15m，单井出水量一般为50010000m3/d。(3)渗渠 多孔集水管直径一般为6001000mm，埋深一般46m。出水量一般1030m3/(dm)。,2.地下水取水构筑物的适用条件（1）管井1）适用于含水层厚度大于5m,其底板埋藏深度大于15m；2）在深井泵性能允许的状况下，不受地下水埋深限制；3）适用于任何沙层、卵石层、砾石层、构造裂隙、溶岩裂隙等含水层，应用范围最为广泛。（2）大口井1）适用于含水层厚度515m，地下水埋深在10m以内；2）适用于任何砂、卵石、砾石层，但渗透系数最好大于20m/d；3）含水层厚度大于10m时应做成非完整井。非完整井由井壁和井底同 时进水，不易杜塞，应尽可能采用4）在水量丰富、含水层较深时，以增加穿孔辐射管做成辐射井；5）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。（3）渗渠1）适用于含水层厚度小于5m，地下水进而深小于2m时，渠底埋深度小于6m；2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层；3）最适宜于开采河床渗透水,3.3地表水取水构筑物一.江河水水源特征与取水构筑物的关系1.江河水水源特征（1）江河的径流特征（2）泥沙运动（3）河床演变影响河床演变的主要因素有：1）河段的来水量及其变化2）河段的来沙量和来沙的组成及其变化3）河段的水面比降4）河床地质情况（4）漂浮物和冰冻2.江河水取水构筑物的类型3.江河水水源与取水构筑物的关系,二.江河取水构筑物位置的选择1.位于水质较好的地带2.靠近主流，有足够的水深，由稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件在取水构筑物处应有不小于2.53.0m的水深。3.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响4.靠近主要用水地区5.不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求6.注意避开河流上的人工构筑物或天然障碍物1）取水构筑物应设在桥梁上游0.51.0Km或下游1.0Km以上的地方。2）当取水构筑物与丁坝同岸时，则应设在丁坝的上游3）取水构筑物不宜设在码头附近，距码头边缘不得小于100m。三.江河固定式取水构筑物1.岸边式取水构筑物岸边式取水构筑物的设计要点：1）进水间的设计进水孔的设计 当河流水位变幅在6m以上，一般设置两层进水孔，侧面进水孔不得小于0.5m，顶面进水孔不得小于1.0m。取水构筑物进水孔上缘在设计最低水位下的淹没深度：顶面进水时，不得小于0.5m，侧面进水时不得小于0.3m。上层进水孔的上缘应在洪水位以下1.0m。,进水孔上格栅的设计 栅条厚度或直径一般采用10mm，栅条间静距小型取水构筑物一般为3050mm，中型取水构筑物一般为80120mm。过栅流速有冰絮时为0.20.6m/s；无冰絮时为0.41.0m/s。格栅的阻塞面积应按25%考虑。格栅面积按以下公式计算：式中F0进水孔或格栅面积，m2;Q-进水孔的设计流量，m3/s;V0-进水孔设计流速，m/s;K1栅条引起的面积减少系数：b为栅条净距，s为栅条厚度（或直径）K2-格栅阻塞系数，采用0.75水流通过格栅的水头损 失一般采用0.050.1m。,格网的设计 平板式格网的阻塞面积应按50%考虑，通过流速不应大于0.5m/s。平板式格网的面积可按下式计算：式中 F1-平板格网的面积，m3;Q-通过格网的流量，m3/s;V1-通过格网流速，一般采用0.20.4m/s；K1-网丝引起的面积减少系数：K2-格网阻塞后面积减少系数，一般采用0.5m；-水流收缩系数，一般采用0.640.80。通过平板格网的水头损失，一般采用0.10.2m。旋转格网的有效过水面积（即水面以下的格网面积）可按下式计算：式中 F2-旋转格网有效过水面积，m2;v2-过网流速，一般采用0.71.0m/s；K2-格网阻塞系数，一般采用0.75m；K3-由于框架引起的面积减少系数，采用0.75，其余符合同平板式格网。旋转格网在水下的深度当为网外或网内双侧进水时，可按下式计算：式中H格网在水下部分的深度，mm；B格网宽度，m;F2旋转格网有效过水面积，m2；R格网下部弯曲半径，目前使用的标准滤网的R值为0.7m。当为直流进水时，水流通过旋转格网的水头损失一般采用0.150.30m。,吸水室的设计排泥、冲洗启闭及起吊设备2）取水泵房的设计水泵的选择泵房的平面布置泵房的高程布置 当泵房在渠道边时，为设计最高水位加0.5m；当泵房在江河边时，为设计最高水位加浪高，再加0.5m，必要时上应增设防止浪爬高的措施。泵房的抗浮、防渗2.河床式取水构筑物取水头部的形式及适用条件取水头部的设计与计算 顶向进水时，不小于0.5m；侧向进水时，不小于0.3m；虹吸进水时，一般不宜小于1.0m，当水体封冻时，可减至0.5m。进水孔的流速：有冰絮时为0.10.3m/s，无冰絮时为0.20.6m/s。进水管有自流管、进水暗渠、虹吸管等。,四.江河移动式取水构筑物1.浮船式取水构筑物（1）适用条件1）水位变化幅度在1040m，涨落速度小于2m/h的江河水取水；2）临时供水的取水构筑物或允许断水的永久性取水构筑物；3）投资受到限制，难以修建固定式取水构筑物时。（2）取水位置的选择 浮船式取水构筑物的位置，应选择在河岸较陡和停泊条件良好的地段。1）河岸有适宜的坡度（2060）河床较稳定，无明显的冲刷或淤积痕迹，离供水点较近，水质较好，施工方便之处。2）设在水流平缓，风浪小，河道平直，水面开阔，漂浮物少，无冰凌的河段上，应避开大急流、顶冲和大风浪区，应与航道保持一定距离。3）尽量避开河漫滩和浅滩地段。（3）浮船和水泵设置（4）连络管和输水管1）连络管阶梯式连接 摇臂式连接2）输水管,2.缆车式取水构筑物（1）适用条件1）水位变化幅度在1035m，涨落速度小于2m/h的江河中取水；2）作为永久性取水构筑物；3）水位变化幅度大且水流急、风浪大，不宜用浮船取水时；4）受牵引设备限制，每部泵车的取水流量小于10万m3/d;5)取水河道漂浮物少、无冰凌、无船只碰撞可能。（2）取水位置的选择1）宜选择在河岸地质条件较好，岸坡稳定的位置。2）宜选择在岸坡倾角为1028的地段。3）应选在凹岸的顺直河段上，主流近岸，水深足够，避免设在回水 区或凸岸，以防淤积。（3）泵车的位置（4）坡道的设置（5）输水斜管 一般一部泵车设置一条输水管。（6）牵引设备（7）安全设备五.湖泊、水库取水构筑物1.湖泊、水库的特征2.湖泊、水库取水构筑物位置的选择3.湖泊河水库取水构筑物的类型（1）隧洞式取水和引水明渠取水（2）分层取水的取水构筑物（3）自流管式取水构筑物,六.山区浅水河取水构筑物1.山区河流的特点（1）水量和水位变化幅度较大（2）水质变化异常剧烈（3）河床由砂、鹅卵石或岩石组成（4）北方某些地方潜流时间长2.山区浅水河取水构筑物的设置要求取水量所占的比例要大，要能抬高水位或从底部取水，要具有防止颗粒堵塞的措施。3.山区浅水河取水构筑物的类型（1）低坝式取水构筑物1）固定式低坝取水2）活动式低坝取水（2）低栏栅取水构筑物七.海水取水构筑物1.海水的特点与取水构筑物的设计要求（1）海水具有腐蚀性（2）海洋生物的影响（3）潮汐和波浪的影响（4）泥沙淤积2.海水取水构筑物的主要形式（1）引水渠或自流管取水（2）岸边式取水（3）潮汐式取水,第四章 给水处理4.1给水处理概论一.给水水质指标二.水质标准三.给水处理的基本方法与基本工艺 4.2混凝一.胶体的基本性质二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应三.水的混凝机理与混凝过程四.混凝剂与助凝剂五.混合设备六.絮凝反应池七.影响混凝效果的因素4.3沉淀一.颗粒沉淀特性二.理想沉淀池特性分析三.沉淀池的基本结构与基本设计参数四.沉淀池五.澄清六.气浮,4.4过滤一.过滤原理二.滤池的运行三.滤料四.滤池的基本构造五.滤池4.5消毒一.消毒概论二.氯消毒三.二氧化氯消毒4.6地下水除铁除锰一.含铁含锰地下水二.地下水除铁除锰原理三.地下水除铁除锰工艺与设备4.7水的软化与除盐一.软化与除盐概述二.药剂软化法三.离子交换法四.膜分离法除盐与纯水生产的基本方法4.8给水厂的设计一.水厂的厂址选择二.设计步骤与设计原理三.水厂工艺流程与主要处理构筑物的选择四.水厂平面与高程布置五.水厂生产过程监测与自动控制,4.1给水处理概论一.给水水质指标1.物理指标（1）浊度（2）悬浮物（3）臭和味 2.化学指标（1）杂质或污染物质的单项指标（2）无机特性的综合指标（3）有机污染物的综合指标3.微生物指标4.放射性指标二.水质标准1.生活饮用水水质标准（1）饮用水水质项目大为增加，从原35项增加到96项（2）把检测项目分为常规检测项目（34项）和非常规检测项目（62项）（3）提高了对浊度的要求（4）在饮用水常规检测项目中增加了耗氧量（高锰酸盐指数）：耗氧量（以O2计）不超过3mg/L，特殊情况下不超过5mg/L。（5）在无机物、有机物单项项目的选择和限制的确定上，既借鉴国外标准（WHO、欧盟、美国），又考虑中国国情。（6）重视消毒剂和消毒副产物的危害，从原有的1项，增加到13项。（7）对部分原有项目的限制提出更严格的要求，共4项：浊度、铅、镉、四氯化碳。（8）增加了粪性大肠菌群的项目。2.工业用水水质标准3.其他重要水质标准（1）地表水环境质量标准（2）其他水质标准,三.给水处理的基本方法与基本工艺1.给水处理的基本方法（1）去除颗粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）、膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）（2）去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法 处理方法有：石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法）、水质稳定（水中溶解离子的平衡，防止结垢和腐蚀等，详见本书第五章）、除氟（高氟水的饮用水除氟）、氟化（低氟水的饮用水加氟）、吹脱（去除游离二氧化碳、硫化氢等）、曝气（充氧）、除气（锅炉水除氧等）等（3）去除有机物的处理方法 方法有：粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附（用于工业纯水、高纯水制备中有机物的去除）等（4）消毒方法 方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等（5）冷却方法2.给水处理的基本工艺 饮用水处理的工艺分成：（1）饮用水常规处理工艺（2）在饮用水常规处理工艺的基础上，增加预处理和（或）深度处理的饮用水处理工艺（3）其他特殊处理工艺,4.2混凝一.胶体的基本性质1.胶体的特性 水中杂质按其颗粒大小，可以分成为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三大类。2.胶体的结构3.胶体的稳定与凝聚,二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应1.水解反应 Al3+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)3+H+2.缩聚反应 2Al(OH)2+Al2(OH)24+2H2O三.水的混凝机理与混凝过程1.混凝机理（1）压缩双电层（2）吸附电中和（3）吸附架桥（4）沉淀物的卷扫或网捕2.混凝过程 在水处理中，混凝的工艺过程实际上分为“凝聚”与“絮凝”两个过程，对应的工艺或设备称为“混合”与“反应”。（1）凝聚 在水处理工艺中，凝聚主要指加入混凝剂后的化学反应过程（胶体的脱稳）和初步的絮凝过程。（2）絮凝 絮凝是指细小矾花逐渐长大的物理过程。,3.混凝动力学（1）速度梯度 令式中G速度梯度，s-1;du相邻两水层中水流（颗粒）同向运动的速度差；dy相邻两水层垂直与水流方向和距离。推导G的计算公式：式中：F两层水流间的摩擦阻力；A两层水流间的接触面积 水的动力粘度式中p对单位体积水体的搅拌功率，W/m3。得,（2）速度梯度计算对于机械搅拌，对单位容积水体的搅拌功率为:式中N电机功率，KW;1搅拌设备机械效率，约为0.75；2传动系统的效率，0.60.9；总总效率，0.50.7。对于水力搅拌，水流对液体所作的功即为水流的水头损失。式中Q流量，m3/s;水的密度（约为1000kg/m3）h流过水池的水头损失，m;T水力停留时间，s;g重力加速度，9.81m/s2。混凝过程的动力学控制参数如下：对于混合池：G=5001000s-1 T=1030对于絮凝反应池：G=2070s-1 GT=104105,四.混凝剂与助凝剂1.混凝剂（1）硫酸铝 Al2O3的含量不小于15.6，液体产品中Al2O3的含量不小于7.8，适宜PH值为5.58，最佳范围6.57.5。（2）聚合氯化铝 Al2(OH)nCl6-nm,式中m 为聚合度，通常m10，n35。Al2O3的含量不小于32和29，液体产品Al2O3的含量不小于12和10，适宜PH值为59。（3）三氯化铁 PH值的适应范围（511）（4）硫酸亚铁（5）聚合硫酸铁 化学式为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,式中n2,m=f(n)。PH值范围为511，最佳范围69。（6）其他 复合式药剂，如聚合铝铁，聚合铝硅，混凝复合药剂,2.助凝剂（1）活化硅酸（2）聚丙烯酰胺（3）石灰（4）其他3.混凝药剂的投加（1）投加量确定（2）投配系统（3）混凝药剂投加的自动控制1）数学模型法 2）现场模拟试验法 3）特性参数控制法五.混合设备混合时间一般1030s，速度梯度5001000s-1。1.机械混合水力停留时间为12min,平均速度梯度500s-1左右。2.水力混合（1）管式静态混合器（2）压力水管混合（3）其他 有：跌水混合、漩流混合等。,六.絮凝反应池 絮凝反应池的水力停留时间一般为1030min，GT值在1041051.机械搅拌 总的水力停留时间一般为1520min，桨板边缘处的线速度从第一级的0.5m/s降到最后一级的0.2m/s。2.水力搅拌（1）隔板反应池 起端流速一般为0.50.6m/s，末端流速一般为0.20.3m/s,水力停留时间2030min，总的水头损失0.30.5m。（2）折板反应池 各段的流速可分别为：第一段：0.250.35m/s;第二段：0.150.25m/s;第三段：0.100.15m/s。水力停留时间较短，一般为615min。（3）其他形式的反应池3.不同形式絮凝池的组合使用（1）往复式隔板与回转式隔板组合（2）机械反应与隔板反应组合七.影响混凝效果的因素1.水温 2.浊度与悬浮物 3.水的PH值,4.3沉淀一.颗粒沉淀特性1.沉淀分类（1）自由沉淀（2）絮凝沉淀（3）拥挤沉淀（4）压缩沉淀2.离散颗粒沉淀速度（1）颗粒沉速公式对于Re1000的紊流区，有Newton公式：式中 Re雷诺数，u颗粒沉速，d颗粒直径；水的动力粘度；水的密度；s颗粒的密度 g重力加速度,二.理想沉淀池特性分析1.理想沉淀池的构成 在理想沉淀池中，对沉淀过程的基本假设是：（1）沉淀过程属于离散颗粒的自由沉淀，在沉淀过程中各颗粒的沉速不变；（2）理想沉淀池中的水从左向右水平流动，进水均匀分布在整个过水断面上（AC断面）在池中各点水流速度均为v;（3）在沉淀过程中，各颗粒的水平运动分量等于水流的水平流速v；（4）颗粒沉到池底（CD线）就算已被去除。2.理想沉淀池对颗粒的去除率理想沉淀池对水中悬浮颗粒的总的去除率为：3.理想沉淀池中特定颗粒沉速与表面负荷的关系在理想沉淀池中：式中 t0沉淀池的水力停留时间；B池宽；A沉淀池的表面面积；Q水的流量；q0沉淀池的表面负荷，也称为过流率，即单位时间内单位池表面 面积所处理的水量。,三.沉淀池的基本结构与基本设计参数1.基本结构（1）进水区与进水穿孔花墙（2）沉淀区（3）出水区与出水堰（4）缓冲层、污泥区与排泥装置,沉淀池排泥系统：1）多斗池