第二章 园林给排水工程.ppt

第二章园林给排水工程,第一节园林给水工程第二节园林喷灌技术第三节园林排水工程,本章主要讲述园林中给水、排水工程设计基本原理、工程计算的简单方法，给排水设施的具体选用和设计及相关内容。,第一节给水工程,一、概述（一）园林给水的分类及要求1．生活用水生活用水是指人们日常生活用水，在园林中指饮用、烹饪、洗涤、清洗卫生等用水，包括办公室、生活区、餐厅、茶室、展览馆、小卖部等用水以及园林卫生清洗设施和特殊供水（如游泳池等）。2．养护用水养护用水是指园林内部植物的灌溉、动物笼舍的清洗以及其他园务用水（如夏季园路、广场的清洗等）。3．造景用水园林中各种水体（包括溪流、湖泊、池塘、瀑布、喷泉等）的补充用水。4．消防用水消防用水指扑灭火灾时所需要的用水。,（二）园林给水特点,1．园林中用水点分散。2．用水点高程变化大。3．水质可以分别处理。4．错开用水高峰时间。,（三）给水水源的选择,1．给水水源的分类与特点1）地表水地表水指江、河、湖、水库等地表水源。2）地下水地下水指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水层介质中的储存运移的水体，地面水按埋藏条件可分为包气带水、潜水、承压水（图2-1-1）。3）城市自来水直接引入作生活用水。,选择给水水源，首先应满足水量、水质的要求，注重安全防护、经济并结合公园和风景区的发展。1）城市公园或近郊风景区可直接从城市的给水管网系统中接入，也可从自来水水厂接入。2）没有城市给水管网或给水管网水量不能满足园林的要求的前提下，可优先考虑地下水（包括泉水），其次考虑江、河、湖、水库等地表水。,2．给水水源选择,（四）水源的保护,1．地表水源的卫生防护2．地下水源的卫生防护,（五）给水系统的组成及布置形式,给水工程可分为三个部分，取水工程、净水工程和输配水工程，并用水泵联系，组成一个供水系统。1）取水工程包括选择水源和取水地点，建造适宜的取水构筑物，其主要任务是保证城市用水量。2）净水工程建造给水处理构筑物，对天然水质进行处理，以满足生活饮用水水质标准或工业生产用水水质标准要求。3）输配水工程将足够的水量输送和分配到各用水地点，并保证水压和水质，为此需敷设输水管道、配水管道和建造泵站以及水塔、水池等调节构筑物。水塔、高位水池常设于地势较高地点，借以调节用水量并保证管网中的水压。给水工程系统根据水源不同其组成有些差异，如图2-1-2（a）b所示。,1．给水系统的组成,,1）统一给水系统各类用水均按生活饮用水水质标准，用统一的给水管网供给用户的给水系统，称为统一给水系统。2）分质给水系统取水构筑物从水源地取水，经过不同的净化过程，用不同的管道分别将不同水质的水供给各用户，这种系统称分质给水系统。3）分区给水系统将整个给水系统分为几个系统，分别建立自己的泵站、管网、水塔，有时系统之间保持适当联系，可保证供水安全和调度的灵活性。另外还有分压给水系统，循环给水系统等。,（六）水厂用地规模,2．给水系统的布置形式,二、园林给水管网的布置,（一）给水管网的布置原则1．按照总体规划布局的要求布置管网，在大型公园或风景区与园林其他建设一样，可以考虑分步建设的可能。2．干管布置方向应按供水主要流向延伸，而供水流向取决于最大的用水点和用水调节设施（如高位水池和水塔）位置，即管网中干管输水距它们距离最近。3．管网布置必须保证供水安全可靠，干管一般按主要道路布置，宜布置成环状，但应尽量避免布置在园路和铺装场地下敷设。4．力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。5．在保证管线安全不受破坏的情况下，干管宜随地形敷设，避开复杂地形和难于施工的地段，减少土方工程量。在地形高差较大时，可考虑分压供水或局部加压，不仅能节约能量，还可以避免地形较低处的管网承受较高压力。6．为保证消火栓处有足够的水压和水量，应将消火栓与干管相连接，消火栓的布置，应先考虑主要建筑。,（二）给水管网的布置形式,1．树枝状管网树状网以引水点至用水点的管线布置成树枝状，管径随用水点的减少而逐步变小。2．环状管网给水管线纵横相互接近，形成闭合的环状管网。,,三、园林给水管网的水力计算,（一）用水量的确定1．用水量标准用水量标准亦称用水定额，它是对不同的用水对象，在一定时期内制订的相对合理的单位用水量的数值标准，是国家根据我国各地区、城镇的性质、生活水平、习惯、气候、建筑卫生设备设施等不同情况而制定的。,居民生活用水定额单位L/人.d,注1．居民生活用水指城市居民日常生活用水，包括居民的饮用、烹调、洗涤等。2．城市规模按中华人民共和国城市规划法分类特大城市市区和近郊非农业人口100万及以上的城市大城市市区和近郊非农业人口50万及以上，100万以下的城市中等城市市区和近郊非农业人口20万及以上，50万以下的城市小城市市区和近郊非农业人口20万以下的城市3．一区包括贵、川、鄂、湘、黔、浙、闽、粤、桂、海、沪、云、苏、皖、渝二区包括黑、吉、辽、京、津、冀、晋、豫、鲁、宁夏、陕、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区三区包括新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西地面。,,园林中的用水量，不是固定不变的，一年中随着气候、游人量以及人们不同的生活方式而不同，把一年中用水量最多的一天的用水量称为最高日用水量，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫日变化分数，以Kd表示日变化系数Kd最高日用水量/平均日用水量一天中由于公园的营业时间、游人的需要，每小时用水量也不相同，把用水量最高日那天用水最多的一小时的用水量称为最高时用水量，它与这一天平均时用水量的比值，叫时变系数，以Kh表示。时变化系数Kh最高时用水量/平均时用水量,2．日变化系数和时变化分数,在给水系统的设计中，年限内的各种构筑物的规模是按最高日用水量来确定的，而给水管网的设计中是按最高日最高时用水量来计算确定的，最高日最高时管网中的流量就是给水管网的设计流量。1）最高日用水量Qdm3/dQdmqd/1000M用水单位数（人.床等）qd用水定额（L/人.d等）,3．设计用水量的计算,2）最高时用水量Qhm/h,QhQd/T.KhQp.KhT建筑物或其他用水点的用水时间Kh小时变化系数Qp平均时用水量m3/h在计算用水时间时，要切合实际，否则会造成误差过大，造成管网的供水不足或投资浪费。,3）未预见用水量,这类用水包括未预见的突击用水、管道漏水等，根据室外给水设计规范（GBJ13-86）规定，未预见用水量可按最高日用水量的1525计算。4）计算用水量计算用水量（1.15-1.25）∑Qh换算成管道设计所需的秒流量qgqg1.15-1.25∑Qh1000/3600L/S,（二）管段流量的确定,管网的水力计算主要针对干管网，管网是由多个管段组成，沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿线流量计算得出的并且假设水的流量，管网水力计算，须求出沿线流量和节点流量，并求得各管段的计算流量。1．沿线流量1）长度比流量假定用水量均匀地分布在全部干管上，得出单位长度的流量，称为长度比流量（线比流量）。qsQ∑q/∑L式中qs长度比流量（L/S.m）Q管网总用水量（L/S）∑q集中流量之和（L/S）∑L干管总长度（m）由长度比流量qs，计算出某一管段的沿线流量qlqsl式中ql沿线流量（L/S）l该管段的长度（m）2）面积比流量假定水量均匀分布在整个供水面积的情况下，单位供水面积上的流量，称面积比流量。qAQ/∑q/∑A式中qA面积比流量（L/S.m2）∑A供水面积之和（m2）由面积比流量qA，计算出某一管段的沿线流量qlqA.A式中A管段供水面积（m2）,每一管段的流量包括沿线流量ql和流入下游管线的转输流量qt，ql逐渐减少至零，qt不变（图2-1-6a）。沿线流量是沿管段变化的，难以确定供水管径和水头损失，有必要把沿线流量简化为从节点流出的节点流量，即沿线不再有流量流出，而是从管段的始、末两点流出（图2-1-6b），这样管段的流量不再沿管线变化，就可由流量求出管径。简化的原理是求出一个沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失等于实际上沿管线变化的流量产生的水头损失。qqt1/2ql这样任一节点式的节点流量ql等于该节点相连各管段的沿线流量ql总和的一半。qI0.5∑q1求得节点流量后，管网的计算便只有集中于节点的流量（包括原有的集中流量），而管段的计算流量qqt0.5∑q1,2．节点流量,管网各管段的沿线流量简化成节点流量后，每一管段就可拟定水流方向和计算流量Qj。树枝状管网各管段的计算流量容易确定，供水管网送水至每个用水点只能沿唯一一条管路通道，管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的，每一管段的计算流量等于该管段后的各集中流量和节点流量之和。,,3．管段的计算流量,环状网各管段的计算流量不是唯一确定解，不象树枝网那样容易确定。配水干管相互连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿二条或二条以上的管路通道供给，各管环每条配水干管管段的水流方向和流量值都是不确定的，可先人为拟定各管段的流量分配。,环状网最高日最高时的流量分配，将影响据此选择的管径大小，要全面顾及经济和安全供水的要求适当分配，以下是环状给水管网的配水原则。1）顺着管网主要供水方向，使进水点尽量沿最近路线输送到大用水点和边远用水点，以节省投资。2）顺主要供水方向的几条平行干管所分配的计算流量应差别不大，避免各干管管径相差悬殊而留下安全隐患（即万一大管出现意外而造成供水困难）。3）必须满足每一节点进出水流量平衡，假定离开节点的流量为正，流向节点的流量为负，即每一节点必须满足所有流量的代数和为零（也适合树枝状管网），可用公式表示。qj∑Qj0式中qj某节点的节点流量（L/S）∑Qj某节点连接各干管计算流量的代数和（L/S）,,图为某环状管网最高日最高时的节点流量，初步分配的管段计算流量和管径。,（三）管径确定,管网中用水量各管段计算流量分配确定后，一般就作为确定管径d的依据（管网中有的管段从供水安全等考虑，需适当放大管径）。d式中，d管段管径（m）Q管段的计算流量（m3/S）v管内流速（m/s）,４Ｑ,лv,管内流速的确定，应从技术和经济两方面因素恰当选用。从技术上说，给水管为防止流速过大而致管道爆裂，一般流速不得大于2.5-3m/s；浑水输水管为防止泥砂等淤积，流速不得小于0.5m/s。从经济上说，应根据当地的管网造价和输水电价，选用经济合理的流速。一般情况下，经济流速可参照下述范围数值。d100-350mm时，Ve0.6-1.1m/sd350-600mm时，Ve1.1-1.6m/sd600-1000mm时，Ve1.6-2.1m/s,,,,,（四）水头损失计算,水力计算是在前面计算的基础上，根据管道材料和管段长度进行各段水头损失计算，结合整个管网地形情况等，保证管网中供水最不利点的水压，从而确定引水点的水压或加压装置所需扬程及水塔高度。1．水压及水头损失在给水管网上安装一个压力表，可测到一个读数，这数字就是该点的水压。水压通常用kg/cm2或Kpa来表示，1kg/cm2100Kpa，为了便于计算，也把水压称为“水柱高”，力学上又称“水头”，其单位换算关系为1kg/cm210m水头100Kpa。水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失，水头损失包括沿程水头损失和节点水头损失。1）沿程水头损失沿程阻力是发生于水流全部流程的磨擦阻力，为克服这一阻力而引起的水头损失称为沿程水头损失，用hy表示。hyil式中hy管段的沿程水头损失mi单位管段长度的水头损失，或称水力坡降mH2O/ml管段长度（m）2）局部水头损失水流因边界的改变而引起断面流速分布发生急骤的变化而产生的阻力为局部阻力，为克服阻力而引起的水头损失称为局部水头损失，通常用hj表示。,（五）管网水力计算,1．管网设计和计算步骤①图纸、资料的收集公园或风景区的设计图纸、说明书等。了解各用水点的用水要求、标高等等，公园周边城市给水管网情况，包括位置、管径、流量、水压及引用的可能性等等，如大型公园或风景区采取自设取水设施，必须了解水源的水质状况、流量变化以及取水点、储水位置等。②布置管网，可以是树枝网或环状网或两者结合。在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、走向，并对节点进行编号。③定出干管的总计算长度以及各管段的计算长度。④根据输水路线最短的原则，定出各管段的水流方向。⑤确定管网总流量，求出比流量，各管段沿线流量和节点流量。⑥根据管网的总流量，作整个管网的流量分配，并根据经济流速，确定每一管段的管径。除满足经济流速外，要保证公园消防要求。⑦由于初步流量分配不当，使环状管网的闭合环内水头损失不能满足∑hiO，就产生闭合差△hi。经进行平差计算，并将原有的流量分配逐一加以修正，以消除△hi。⑧利用平差后各管段的水头损失和各点地形标高，算出水塔高度和水泵的扬程。,树枝网因每一管段计算流量是确定值，水力计算工作较为简单，从供水量最不利点（即水力控制点）算起，沿线返回，一直算到进水点或二级泵房，算出各管段水头损失、各节点的自由水头以及引水点的水压要求等。公园引水点所需水压值（或水泵扬程）HHH1H2H3H4（mH2O）式中，H1引水点与供水最不利点之间的高程差（m）H2计算配水点与建筑物进水管的高差（m）H3计算配水点所需流出的水头（水压）值mH2O，随阀门类型而定，一般可取1.5-2mH2O高。H2H3是表示计算用水点处的构筑物从地面算起所需的水压值，可参考以下数值按建筑物的层数确定从地面算起的最小保证水头值平房10mH2O二层12mH2O三层16mH2O以后每增加一层增加4mH2OH4水管沿程水头损失与局部水头损失之和H4hyhj有条件时，适当考虑一定的富裕水头,2．树枝网的水力计算,首先找出管网供水最不利点，图2-1-8节点4是供水最远最高的控制点，定出了管线0-1-2-3-4是整个管网的主干管线，按经济管径方法选定管径，并从铸铁管水力计算表查得管段的水力坡度1000i和算出水头损失h见下表,仍以图2-1-8为例,树枝管网各管段的水力坡度和水头损失,注水头损失计算未包括局部水头损失,按点4满足自由水头He16w，则节点4的水压高程为44.6916.0060.59。再根据各管段的水头损失和各点的地面高程，可依次算出点3、2、1的水压高程和自由水头，列入下表。,计算最高日最高时引入点的水压或水塔高度HpH1H2H3H444.69-42.08163.896.362.109.5040.46m,支干管段“1-5”、“2-6”的管径，应是在满足支干管各用户不低于要求的自由水头的前提下（如He16m），尽量利用可用的水头值来选择较小管径，降低管网造价。以管段1-5为例。节点5的水压高程不低于44.241660.24m，而1点的高程为78.65m，管段“1-5”之间的可资用水头为78.65-60.2418.41m，管段“1-5”的管长为650m，则可选用1000i尽量接近但不超过18.410.6528.32的较小管径，但考虑为支干管，管径不宜太小，故管段“1-5”选用d75mm，1000i18.8，小于28.32，符合要求，同样选“2-6”管径d100mm，列入前两表中。最后的结果绘成图2-1-11。,,环状网由于管路四周环通，各管段的初步流量分配是某些原则指导下的人为任意分配，完全可以用其他分配方案来取代。理论上，环状网中引水点通过管网沿不同管线输到任一用户的各条路线的总水头损失应相等，但由于环状网初步分配流量任意性，根据其选用的相应管径，并结合管段长度计算出水头损失值，往往出现某些管环中二点间沿不同方向计算的管路水头损失差距△h（称为闭合差）较大的不合理现象。这表明初次分配流量不恰当，应当在满足qi∑Qj0的前提下，适当调整某些管段的流量分配，争取最后结果达到每个管环的闭合差△h0，这样的计算过程叫做环状网的平差。环状网水力计算中，一般假定管环中水流方向为顺时针方向的管线水头损失为正值，逆时针方向为负值，若两个方向不相等，出现差值△h，称闭合差。如△h0，说明沿顺时针方向的流量嫌多；相反，△h0，说明逆时针方向的流量偏多，由此出发，适当调整管段流量。每次调整不要太大，不超过2L/S，进行平差。人工计算靠经验计算，分析环状管网中各管段造成闭合差的作用大小，选择恰当的管环平差路线与闭合差方向相反的校正流量值△q，争取消除各环闭合差，逐次平差计算，最后能使各环闭合差减小到满足要求为止。一般工程实践中，环状网水力平差计算只要达到每一小环的闭合差△h0，所以顺时针方向流量嫌大，应适当减少顺时针方向的流量。设调整2L/S，则各管段的流量为管段1-239-237L/S管段2-410-28L/S管段1-310212L/S管段3-4325L/S,调整后按新流量计算△h0.04，符合要求，不必再进行修正。最后结果见图2-1-12（c）。,上面举例是单环平差计算，如果是多环，则计算很麻烦，有时必须借助计算机进行，保证每个小环的△h0.5m，每个大环的△h600mm时为0.5d。③在土壤耐压力较高和地下水位较低时，水管可直接埋在天然地基上。在岩基上应加垫砂层。对承载力达不到要求的地基土层，应进行基础处理。④给水管道相互交叉时，其净距不小于0.15m，与污水管平行时，间距取1.5m，与污水管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。给水管与其他构筑物间距可参考给排水设计手册。,注公园的管网由于压力小，其规定可适当降低,①熟悉设计图纸熟悉管线的平面布局、管段的节点位置、不同管段的管径、管底标高、阀门井以及其他设施的位置等等。②清理施工场地清除场地内有碍管线施工的设施和建筑垃圾等。③施工定点放线④抽沟挖槽根据给水管的管径确定挖沟的宽度Dd2L式中D沟底宽度（cm）d水管设计管径（cm）L水管安装工作面（cm）（一般为30-40cm）⑤基础处理水管一般可直接埋在天然地基上，不需要作基础处理；遇岩基或承载力达不到要求的地基土层，应作垫砂或基础加固等处理。⑥管道安装⑦覆土填埋管道安装完毕，通水检验管道渗漏情况再填土，填土前用砂土填实管底和固定管道，不使水管悬空和移动，防止在填埋过程中压坏管道。⑧修筑管网附属设施,2.给水管线施工,