第一部分 城市给水工程
一、给水系统总论
1、熟悉城市给水相关技术规范。
城市给水相关技术规范：
（1）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
（2）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）
（3）《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）
标准共有106项，分为水质常规指标38项，水质非常规指标64项，消毒剂常规指标4项。
2、掌握给水系统分类、组成及布置形式，以及影响给水系统布置的因素。
2.1给水系统分类
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：根据系统的性质，可分类如下：
（1）按水源种类，分为地表水（江河、湖泊、苦水库、海洋等）和地下水（浅层地下水、深层地下水、泉水等）给水系统；
（2）按供水方式，分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（压力供水）和混合供水系统。
（3）按使用目的，分为生活用水、生产给水和消防给水系统；
（4）按服务对象，分为城市给水和工业给水系统；在工业给水中，又分为循环系统和复用系统。
2.2给水系统的组成
给水系统由相互联系的一系列构筑物和输配水管网组成。它的任务是从水源取水，按照用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到用水区，并向用户配水： 为了完成上述任务，给水系统常由下列工程设施组成：
（1）取水构筑物，用以从选定的水源（包括地表水和地下水）取水。
（2）水处理构筑彻，是将取水构筑物的来水进行处理，以期符合用户对水质的要求，这些构筑物常集中布置在水厂范围内。
（3）泵站，用以将所需水量提升到要求的高度，可分抽取原水的一级泵站、输送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站等。
（4）输水管渠和管网，输水管渠是将原水送到水厂的管渠，管网则是将处理后的水送到各个给水区的全部管道。
（5）调节构筑物，它包括各种类型的贮水构筑物，例如高地水池、水塔、清水池等，用以贮存和调节水量。高地水池和水塔兼有保证水压的作用：大城市通常不用水塔。中小城市或企业为了贮备水量和保证水压，常设置水塔。根据城市地形待点，水塔可设在管网起端、中间或末端，分别构成网前水塔、网中水塔和对置水塔的给水系统。
2.3给水系统布置
2.3.1统一给水系统，即用同一个系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。
（1）以地表水为水源的给水系统
（2）以地下水为水源的给水系统
2.3.2分系统给水
（1）分质给水系统
（2）分压给水系统
2.4影响给水系统布置的因素
按照城市规划，水源条件，地形，用户对水量、水质和水压要求等方面的具体情况，给水系统可有多种布置方式。影响给水系统布置的因素分述如下：
（1）城市规划的影响
给水系统的布置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到通盘考虑分期建设，既能及时供应生产、生活和消防用水，有能适应今后发展的需要。
水源选择、给水系统布置和水源卫生防护地带的确定，都应以城市和工业区的建设规划为基础。城市规划与给水系统设计的关系极为密切。
（2）水源的影响
任何城市，都会因水源种类、水源距给水区的远近、水质条件的不同，影响到给水系统的布置。
给水水源分地下水和地表水两种。地下水源有浅层地下水，深层地下水和泉水等，我国北方地区普遍采用较多。地表水包括江水、河水、湖泊水、海水等，在南方比较普遍。
当地如有丰富的地下水，则可在城市上游或就在给水区内开凿管井或大口井，井水经消毒后，由泵站加压送入管网，供用户使用。以地表水为水源时，一般从流经城市或工业区的河流上游取水。因地表水多半是浑浊的，并且难免受到污染，如作为生活饮用水必须加以处理，受到污染的水源，水处理过程比较复杂，因而提高给水成本。城市附近的水源丰富时，往往随着用水量的增长而逐步发展成为多水源给水系统，从不同部位向管网供水，它可以从几条河流取水、或从一条河流的不同位置取水，或同时取地表水和地下水，或取不同地层的地下水等。
（3）地形的影响
地形条件对给水系统的布置有很大的影响。中小城市如地形比较平坦，而工业用水量小，对水压又无特殊要求时，可用统一给水系统系统。大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般先分别供给，自成给水系统，随着城市的发展，再考虑将两岸管网相互沟通，成为多水源的给水系统。取用地下水时，可能考虑到就近凿井取水的原则，而采用分地区的供水系统。地形起伏较大的城市，可采用分区给水或局部加压的给水系统。整个给水系统按水压分成高低两区，它比统一给水系统可以降低管网的供水水压和减少动力费用。
3、掌握各类用水量标准、用水量变化规律及变化系数的确定。
3.1用水量标准
给水设计规范表4.0.3-1；表4.0.3-2
3.2用水量变化规律
（1）生活用水随生活习惯和气候而变化
（2）生产用水随气温和水温而变化
3.3变化系数的确定
（1）日变化系数（Kd）
在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫做日变化系数Kd。 根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给排水设施程度，其值约为1.1~1.5。
（2）时变化系数（Kh）
在最高日内，每小时的用水量与平均时用水量的比值，叫做时变化系数Kh，该值在1.3~1.6之间。大中城市的用水量比较均匀，Kh较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。
4、掌握城市给水需水量预测的相关方法。
城市用水量预测有多种方法，在给水排水工程规划时，要根据具体情况，选择合理可行的方法，必要时，可以采用多种方法计算，然后比较确定。
（1）分类估算法
分类估算法先按照用水的性质对用水进行分类，然后分析各类用水的特点，确定它们的用水量标准，并按用水量标准计算各类用水量，最后累计出总用水量。
该方法比较细致，因而可以求得比较准确的用水量，但也因此增加了分析计算的工作量，所以在规划阶段不宜采用，而主要用于设计计算。
（2）单位面积法
单位面积法根据城市用水区域面积估算用水量。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）给出了城市单位面积综合用水量标准。根据居住用地最高日用水量指标可以计算出最高日用水量。
（3）人均综合指标法
根据已有的历史数据，城市总用水量与城市人口具有密切的关系，城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。《给水排水工程规划规范》（GB50282-98）推荐了我国城市每万人最高日综合用水量。
（4）年递增速率法
城市发展进程中，供水量一般呈现逐年递增的趋势，在过去的若干年内，每年用水量可能保持相近的递增比率，可以用如下公式表达：
Qa=Q0(1+δ)t （m3/d）
式中 Q0——起始年份平均日用水量，m3/d；
Qa——起始年份后第t年的平均日用水量，m3/d；
δ——用水量年平均增长率，%；
t——年数，a。
上式实际上是一种指数曲线型的外推模型，可以用来预测计算未来年份的规划预测总用水量。在具有规律性的发展过程中，用该式预测计算城市总用水量是可行的。
（5）线性回归法
城市日平均用水量亦可用一元线性回归模型进行预测计算，公式可写为：
Qa=Q0+∆Q⋅t （m3/d）
式中 Qa——起始年份后第t年的平均日用水量，m3/d；
Q0——起始年份平均日用水量，m3/d；
∆Q——起始年份平均日用水量，m3/d；
t——年数，a。
（6）生长曲线法
总用水量呈现递减的趋 城市发展规律可能呈现在初始阶段发展的很快，
势，而后城市发展趋势缓慢增长到稳定甚至适度减少的趋势，生长曲线可用下式表达：
Q=
式中 a，b——待定参数； L3（m/d） −bt1+ae
Q——预测用水量，m3/d；
L——预测用水量的上限值，m3/d；
5、了解城市供水调度、调度中心、水厂监控中心组成及主要功能。
6、熟悉城市给水处理厂运行过程的监测与自动控制。
6.1水厂监测内容
（1）水源水质：原水的水温、水位、流量、水质（浊度、碱度、溶解氧等）。 （2）投药装置反应沉淀或澄清：水位、流量、pH值、碱度、出水浊度、余氯、泥浆浓度、泥位、泥流量等，以便对机械运转、沉淀池水位、投药、排泥等进行自动控制，从而保证水质、降低能耗。
（3）过滤：水位、水头损失、流量、pH值、余氯、出水浊度、冲洗水箱（水塔）水位等，以便对滤池水位、过滤流量、表面冲洗流量、反冲洗水量和冲洗泵等进行控制。
（4）清水池和供水：水位、流量、浊度、pH值、余氯、漏氯检测和报警、出水厂水压、管网水压遥测，以便于清水池、供水泵（台数、转数）、配水压力和流量等进行自动控制。
6.2水厂常用监测仪表
（1）电磁流量计
（2）电容式压力变送器
（3）电容式液位仪
（4）浊度仪
（5）电容式压差变送器
（6）投入式液位仪
（7）pH计
（8）温度计
（9）余氯分析仪
（10）声波液位仪
6.3水厂自动化控制
6.3.1城市自来水生产过程事实实时数据采集与监控系统（SCADA）
（1）组成
公司控制中心，水厂分控中心，管网测压站，管网加压站，水源井监控站 （2）功能
数据采集控制，数据传输，数据显示及分析，报警，历史数据的储存、检索、查询，报表显示及打印，遥控，网络。
（3）基本组成单元
远程测控终端（RTU），完成现场数据的采集、传输和对现场设备的控制。
6.3.2水厂各构筑物的自动控制
（1）取水泵房
根据原水流量控制原水阀的开度。
（2）加氯间
前加氯根据流量比例投加。后加氯根据流量比例检测。余氯复合控制 （3）加氨现场
由清水出水浊度、pH值控制加氨
（4）絮凝沉淀池
根据生产需要启用或停用沉淀池。根据污泥浓度开关或时间周期进行排泥控制。 （5）滤池
恒水位控制滤池的反冲及运行，根据过滤周期、压差、强制方式控制反冲洗。
7、熟悉城市给水系统（水源、水厂、管网、二次供水）规划设计原则及任务。
7.1城市给水系统规划设计原则
（1）贯彻执行国家和地方的相关政策和法规；
（2）城镇及工业企业规划时应兼顾给水工程；
（3）给水工程规划要服从城镇发展规划；
（4）合理确定近远期规划与建设范围；
（5）要合理利用水资源和保护环境；
（6）规划方案应尽可能经济和高效。
7.2城市给水系统规划设计任务
（1）确定给水系统的服务范围与建设规模；
（2）确定水资源综合利用与保护措施；
（3）确定系统的组成与体系结构；
（4）确定给水系统主要构筑物的位置；
（5）确定给水处理的工艺流程与水质保证措施；
（6）给水管网规划和干管布置与定线；
（7）给水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析。
8、了解3S技术在城市给水中的应用
二、取水工程
1、掌握各类给水水源的特点、选择原则，及水源水质标准、评价方法。
1.1给水水源分类及其特点
表1 地下水与地表水特点 项目 地下水 地表水
水质具有明显的季节性，河水混浊度
水质 水质澄清、变化幅度不大，相对高，尤其是在汛期，水中含沙量大，
地表水不易被污染
水温稳定 色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染 水温
矿化
度和矿化度和硬度较大
硬度
取水取水构筑物和水处理设施构造简
处理设施占地和水单，费用低，便于靠近用户设置取水构筑物构造复杂，
处理及卫生防护，同时便于维护及运大，费用高，维护管理较地下水复杂设施 行管理 矿化度和硬度较地下水小 水温随季节变化幅度较大
1.2给水水源选择原则
（1）水源水量充沛可靠，便于防护；
（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）全面考虑统筹安排，正确处理与给水工程有关部门的关系；
（5）取水、输水及水处理设施安全经济和维护方便；
（6）具备施工条件。
1.3水源水质标准评价方法
生活饮用水水源水质标准CJ 3020-93 项目
一级
色
浑浊度（度）
标准限值 二级 色 色度不超过15度，并不得呈现不应有明显的其他异其他异色 ≤3
总硬度（以碳酸钙计）
（mg/L）
溶解铁（mg/L）
锰（mg/L）
总大肠菌群（个/L） ≤350 ≤0.3 ≤0.1 ≤1000 ≤450 ≤0.5 ≤0.1 ≤10000
一级水源水：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理（如过滤）、消毒后即可供生活饮用者。
二级水源水：水质受轻度污染。经常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤、消毒等），其水质即可达到GB5749规定，可供生活饮用者。
2、熟悉合理利用水源、保护水源的基本方法和措施。
2.1合理利用水源基本方法
（1）工业用水宜采用地表水源，饮用水宜采用地下水源。
（2）利用处理后的污水灌溉农田。
（3）在工业给水系统中采用循环和复用给水，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）水库水源要综合利用。
（6）人工回灌地下水即用地表水补充地下水，以丰水年补充缺水年，以用水少的冬季补充用水多的夏季。
（7）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。
2.2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计划。
（2）加强水资源管理。
（3）进行流域面积内的水土保持工作。
（4）防止水源水质污染。
2.3给水水源卫生防护
（1）生活饮用水的水源，必须设置卫生防护地带。
（2）集中式给水水源卫生防护地带的规定如下。
1）地面水
取水点周围半径100m的水域内，严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动并由供水单位设置明显的范围标志和严禁事项的告示牌。
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得堆放废渣，不得设立有害化学物品仓库、堆栈或装卸垃圾、粪便和有毒物品的码头，不得使用工业废水或生活污水灌溉及施用持久性或剧毒
的农药，不得从事放牧等有可能污染该段水域水质的活动。
水厂生产区的范围应明确划定并设立明显标志，在生产区外围不小于10m范围内不得设置生活居住区和修建禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑，不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道，应保持良好的卫生状况和绿化。
2）地下水
取水构筑物的防护范围，其防护措施与地面水的水厂生产区要求相同。 在单井或井群的影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药，不得修建渗透水厕所、渗水坑、堆放废渣滓或铺设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。如取水层在水井影响半径内不露出地面或取水层与地面水没有互相补充关系时，可根据具体情况设置较小的防护范围。
3、掌握地下水取水构筑物类型及适用条件。
地下取水构筑物的类型及适用条件如下：
3.1管井，井径50-1000mm
（1）适用于含水层厚度大于4m，其底板埋藏深度大于8m；
（2）适应于开采深层地下水，在深井泵性能允许的情况下，不受地下水埋深限制；
（3）适应性强，能用于各种岩性、埋深、含水层厚度和多层次含水层，应用范围最为广泛。
3.2大口井，井径2-12m
（1）适用于取集浅层地下水，底板埋藏深度小于15m，含水层厚度在5m左右； （2）适用于任何砂石、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；
（4）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。
3.3辐射井，集水井直径4-6m，辐射井直径50-300mm
（1）适用于含水层厚度在10m以内；
（2）适应性较强，适用于不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深大的含水层；
3.4渗渠，直径450-1500mm。
（1）适用于底板埋藏深度小于6m，含水层厚度小于5m的浅层地下水； （2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层；
（3）最适宜于开采河床地下水或地表渗透水。
4、熟悉江河、湖泊和水库取水构筑物选择的基本要求。
4.1江河取水构筑物位置选择的基本要求
（1）设在水质较好的点
生活和生产污水排入河流将直接影响取水水质，为了避免污染，取得较好水质的水，取水构筑物的位置，宜位于城镇和工业企业上游的清洁河段。在污水排放口的上游100～150m以上。
取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物。
在沿海地区受潮汐影响的河流上设置取水构筑物时，应考虑到咸潮的影响，应尽量避免吸入咸水。河流入海处，由于海水涨潮等原因，导致海水倒灌，影响水质。设置取水构筑物时，应注意这一现象，以免日后对工业和生活用水造成危害。
其它如农田污水灌溉，农作物及果园施加杀虫剂，有害废料堆场等都可能造成污染水源，在选择取水构筑物位置时应予以注意。
电厂冷却水要求取得温度尽可能低的河水。通常水深较大的河流，夏季表层温度较高，底层水温较低。水流较缓的大河（不受潮汐影响时），河心水温较低，岸边水温较高。为了取得低温水，宜从底层和河心取水。
（2）具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深。
在弯曲河段上，取水构筑物位置宜设在河流的凹岸，但如果在凸岸的起点，主流尚未偏离时，或在凸岸的起点或终点，主流虽已偏离，但离岸不远有不淤积的深槽时，仍可设置取水构筑物。
（3）具有良好的地质、地形及施工条件。
（4）靠近主要用水地区。
（5）应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物。
（6）避免冰凌的影响。
（7）应与河流的综合利用相适应。
4.2江河水取水构筑物
4.2.1固定式取水构筑物
（1）岸边式取水构筑物（包括合建式和分建式）
适用于大、中、小型取水量，宜建在岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。
（2）河床式取水构筑物
适用于河床稳定、河岸平坦、枯水期主流离岸较远、岸边水深不够或水质不好、而河中又具有足够水深或较好水质时。
取水方式：自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水、桥墩式取水。
4.2.2移动式取水构筑物
（1）浮船式取水构筑物
适用条件：水位变化幅度在10～40m，涨落速度小于2m/h的江河水取水；临时供水的取水构筑物或允许断水的永久性取水构筑物；投资受到限制，难以修
建固定式取水构筑物。
取水位置的选择：河岸有适宜坡度；设在水流平缓、风浪小的地方，以利于浮船的锚固和减小颠簸；尽量避开河漫滩和浅滩地段。
（2）缆车式取水构筑物
适用条件：水位变化幅度在10～35m，涨落速度小于2m/h的江河中取水；作为永久性取水构筑物；水位变化幅度大且水流急、风浪大，不宜用浮船取水；受牵引设备限制，每部泵车的取水流量小于10万m3/d；取水河道漂浮物少、无冰凌、无船只碰撞可能。
取水位置的选择：宜选择在河岸地质条件较好，岸坡稳定的位置；宜选择在岸坡倾角为10～280的地段；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。
4.3湖泊和水库取水构筑物
（1）不要选择在湖岸芦苇丛生处附近。
（2）不要选择在夏季主风向的向风面的凹岸处。
（3）为了防止泥沙淤积取水头部，取水构筑物位置应选在靠近大坝附近，在远离支流的汇入口。
（4）取水构筑物应建在稳定的湖岸或库案处。
5、熟悉水源水质监测系统的组成及主要监测内容。
水质自动监测系统一般由一个中心站和几个子站组成。
（1）提水装置
（2）预处理装置
（3）监测仪器
（4）数据采集
（5）数据处理与传输装置
（6）远程数据管理中心
主要监测内容：水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、高锰酸盐指数、
、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮、磷酸化学需氧量（COD）
盐、硝酸盐氮
三、输水和配水工程
1、掌握管网和输水管的布置原则以及管网的水力计算方法。
3.1 管网布置原则
3.1.1布置原则
（1）按照城市规划布置，考虑分期建设可能，留有充分的发展余地。 （2）城市配水管网宜设计成环状，当允许间断供水时，可设计为树状网，
但应考虑将来有连成环状网的可能。在树枝状管段的末端应装置排水阀。
（3）工业企业配水管网的形状，应根据厂区总图布置和供水安全要求等因素确定。
（4）城镇生活饮用水的管网，严禁与非生活饮用水的管网连接。城镇生活饮用水管网，严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统连接。
（5）管线遍布在整个给水区内，管网中的干管应以最近距离输水到用户和调节构筑物，保证用户有足够的水量和水压。
（6）配水管网应按最高日最高时用水量及设计水压进行计算，并应分别按下列三种情况和要求进行校合：发生消防时的流量和水压要求；最大转输时的流量和水压要求；最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求。
（7）城市内一般建筑物可以从管网引一条进水管，用水较高的建筑物或建筑物群可从管网不同方位引入两条或数条水管。
3.1.2 定线
（1）城市管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。
（2）干管定线时其延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，以最近的距离，将一条或几条干管平行地布置在用水量较大的街区。平行的干管间距约为500～800m，干管之间的连接管间距考虑在800 ～1000m左右。
（3）干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面和重要道路下通过。
（4）生活饮用水管道应尽量避免穿过毒物污染及腐蚀性等地区，如必须穿过时应采取防护措施。
（5）城镇给水管道的平面布置和竖向标高，应符合城镇的管道综合设计要求；工业企业给水管道的平面布置和竖向标高，应符合厂区的综合设计要求。
（6）城镇给水管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距，应根据建筑物基础的结构、路面种类、卫生安全、管道埋深、管径、管材、施工条件、管内工作压力、管道上附属构筑物的大小及有关规定等条件确定。
（7）给水管应设在污水管上方。当给水管与污水管平行设置时，管外壁净距不应小于1.5m。当给水管设在污水管测下方时，给水管必须采用金属管材，并应根据土壤的渗水性及地下水位情况，妥善确定净距。
（8）给水管道相互交叉时，其净距不应小于0.15m。生活饮用水给水管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，应采用钢套管，套管伸出交叉管的长度每边不得小于3m，套管两端应采用防水材料封闭。
3.1.3管顶埋深
管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度以及与其他管道交叉等因素确定。当有热力计算和技术经济论证时才允许埋设在土壤冰冻线以上或露天敷设，并应采取调节管道伸缩和防寒保暖措施。
3.1.4管径
（1）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。
（2）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。
（3）通过水力计算确定管径。
3.1.5管材
管材可分为金属管（铸铁管和钢管等）和非金属管（预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管和塑料管）。管材的选择，取决于承受的水压、外部荷载、土的性质、施工维护和材料供应等条件确定。
3.1.6阀门
（1）给水管网应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。管网上的阀门间距，不应超过5个消火栓的布置长度。
（2）在配水管网隆起点和平直段的必要位置，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。
3.1.7集中给水栓
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。
3.1.8管道支墩与基础
（1）承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置，应根据管径、转弯角度、试压标准和接口摩擦力等因素通过计算确定。
（2）在土基上，管道一般应敷设在未经扰动的原状土层上；在岩基上，应铺设砂垫层；对于淤泥和其他承载能力达不到设计要求的地基，必须进行基础处理。
3.2 输水管布置原则
3.2.1定线
（1）输水管定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和维护，保证供水安全。
（2）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。
（3）减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。
（4）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，根据地形高差、管线长度和水管承压能力等情况确定加压泵站。
（5）设计时应远近期同时考虑，分期实施。
3.2.2设计流量
（1）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。
（2）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，由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。
（3）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。
3.2.3条数及连通管
（1）输水管渠一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其他安全供水措施时，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%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定，当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。
（2）为保证在输水管渠局部损坏时仍能保证事故水量，可在平行的2条或3条输水管渠之间设置连通管，并装置必要的阀门。
3.2.4附属设施
（1）输水管道应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。
（2）在输水管道隆起点和平直段的重要位置上，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。
（3）设计满流输水管道时，应考虑发生水锤的可能，必要时应采取消除水锤的措施。
3.3管网的水力计算方法。
3.3.1沿线流量和节点流量
管网计算时并不包括全部管线，而是只计算经过简化后的干管网。管网图形由许多管段组成，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折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在管网水力计算中，首先需求出沿线流量和节点流量。
（1）沿线流量
城市给水管线，干管和分配管上接出许多用户，沿管线配水，用水情况复杂，难以按实际用水情况来计算管网。因此，计算时往往加以简化，即假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量：
qs＝ Q－Σq
Σl
式中 qs —比流量，L/（s·m）；
Q —管网设计总用水量（最高日最高时），L/s；
Σq —大用户集中于节点的总流量；
Σl — 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。
最高日最高时用水量和最大转输时或事故时的比流量不同，所以在管网计算时须分别计算。
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）： q1= qsl （式2）
式中q1—沿线流量，L/s；
l—该管段的长度，m。
需要说明的是，按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求出比流量的方法，存在一定的缺陷，因为它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。
（2）节点流量
节点流量类型：
工业企业和公共建筑等大用户集中流量，可作为节点流量；
城镇居民用水比较分散，经比流量，沿线流量和节点流量计算后，分配到节点，作为节点流量。
沿线流量化成节点流量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。
管网任一节点由沿线流量折半作为节点流量公式为：
qi ＝ 0.5Σq1
即任一节点i的节点流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。在城市管网中，大用户集中流量可直接作为接入大用户节点的节点流量。
管网按消防流量核算时，消防用水量加在最不利的节点。
3.3.2管段计算流量
流量分配方法：
单水源的树状网中，每一管段只有唯一的流量，任一管段的流量等于该管段下游所有节点流量的总和。根据管段流量即可选用管径和进行水头损失计算。
环状网的流量分配比较复杂，不可能像树状网一样，对每一管段得到唯一的流量值。分配流量时，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的条件，公式表示为：
qi ＋Σqij ＝ 0
式中qi — 节点i的节点流量，L/s；
Σqij —从节点i到节点j的管段流量，L/s。
环状网流量分配的步骤是：
A．按照管网的主要供水方向，先拟定每一段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点；
B．流量分配时，一般在环状网平行的干管线中分配大致相同的流量，因而采用相近或相同的管径，这样一条干管损坏，流量由其他干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多；
C．相互平行的干管之间的连接管，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，不必分配过大的流量。
D．多水源管网，可从不同水源节点开始分配，位于分界线上各节点流量，由几个水源同时供给。各水源供水范围的节点流量总和加上分界线上由该水源供应的节点流量，应等于该水源的供水量。
环状网流量分配后，即可得出各管段的计算流量，由此流量即可确定管径。
3.3.3管网水力计算
(1)树状网水力计算
树状网的计算比较简单，主要原因是树状网中每一管段的流量容易确定，只要在每一节点应用节点流量平衡条件。任一管段的流量确定后，即可按平均经济流速的条件求出管径，并求得水头损失。控制点的选择很重要，在保证控制点水压达到最小服务水头时，整个管网不会出现水压不足的地区。如果控制点选择不当而出现某些地区水压不足时，应重新选定控制点进行计算。
支线计算可依据接出支线处节点的水压标高（等于节点处地面标高加服务水头）与支线终点的水压标高（终点地面标高与服务水头之和）差除以支线长度，即得支线的水力坡度，再从支线每一管段的流量并参照此水力坡度选定管径。
（2）环状网水力计算
A.环状网水力基础方程
首先分析环状网水力计算的条件。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+ I-1
给水环状网水力计算是联立求解连续性方程、能量方程和压降方程。
连续性方程、能量方程和压降方程
名称 计算公式 说明
连方
续性
程
能量
方程 在一节点，流向该节点的流量等于从该节点流出的流量，假定从节点流出的流量为正，流向节点的流量为负，得： qi ＋Σqij ＝ 0 管网每一环中各管段的水头损失总和等于零。一般假定，水流顺时针方
向的管段，水头损失为正，逆时针方
向的为负，得: Σhij ＝0
表示管段流量和水头损失的关系，公
式为：qij ＝（（Hi－Hj）/ Sij） 1/2
qi — 节点i的节点流量，L/s； Σqij —从节点i到节点j的管段流量，L/s。 hij—管段水头损失，m。 压降方程 Hi—节点i对某一基准点的水压，m； Hj—节点j对某一基准
点的水压，m；
Sij—管段摩阻
B.计算方法分类
在管网水力计算时，根据求解的未知数是管段流量还是节点水压，可以分为解环方程、解节点方程和解管段方程三类：
在初步分配流量后，调整管段流量以满足能量方程，得出各管段流量的环方程组解法；
应用连续性方程和压降方程解节点方程组，得出各节点的水压；
应用连续性方程和能量方程解管段方程组，得出各管段的流量。
解管网方程
所解方程
解环方程 求解方法 经流量分配后，环网各节点已满足连续性方程，可由
该流量求出的管段水头损失，并不同时满足L个环的
能量方程，用校正流量△q调整管段流量，使其满足能
量方程。一般假定校正流量△q以顺时针方向为正，逆
时针方向为负。
假定每一节点水压的条件下，应用连续性方程以及管
段压降方程，通过计算调整，求出每一节点的水压，
再据此求出管段的水头损失和流量。
应用连续性和能量方程，求得各管段流量和水头损失，
再根据已知节点水压求出其余各节点水压。
解节点方程 解管段方程
2、掌握城市给水管网的运行维护方法。
2.1日常管网运行管理内容主要包括：
（1）检漏和修漏；
方法有实地观察法、听漏法和分区检漏法。
（2）水管清垢和防腐蚀；
采用非金属管材时，防腐蚀方法有在金属表面上涂油漆、水泥砂浆等、阴极保护等。
（3）用户接管的安装、清洗和防水冻；
（4）管网事故抢修；
（5）检修阀门、消火栓、流量计和水表。
2.2水管防腐蚀
防腐蚀方法有：
采用非金属管材；
在金属表面上涂油漆、水泥砂浆等；
阴极保护等
2.3清垢和涂料
（1）管线清垢的方法有：水气冲洗；气压脉冲射流法；刮管法。
（2）涂料的方法有：离心法和压缩空气法。
2.4维持管网水质：
（1）定期排放管网的死水；
（2）管网延伸时，应在管网中途加氯；
（3）尽量采用非金属管道；
（4）定期冲洗水塔、水池和屋顶高位水箱；
（5）无论在新敷管线还是旧管线检修应冲洗消毒。
3、熟悉输水管技术经济计算方法。
输水管的技术经济计算是指在投资偿还期内，求年费用折算值最小的经济管径。 年费用折算值是按照年计的管网建造费用和管理费用
管网年折算费用＝管网建造费用/投资偿还期＋每年管理费用
每年管理费用＝动力费＋折旧大修理费
年费用折算值：
100⎞⎛αW0=⎜p+bDLPQh+∑ij⎟∑ijijt⎠⎝
式中P=8.76βEρgb,α−−单位长度管线造价公式中的系数和指数；
Dij−−管径，m；
Lij−−管径长度，m；
t−−投资偿还期，a；
Q−−输入水网的总流量，Ls；
3. 1压力输水管技术经济计算
对W0求导数。得到
经济管径：
Dij=(fQq1nα+mij)
f=mPk8.76βEρgkm= 100⎞100⎞⎛⎛pαbp++⎜⎟⎜⎟αbηt⎠t⎠⎝⎝
F称之为经济因素，是包含多种指标的综合参数。
3.2重力输水管技术经济计算
重力输水管不需要供水动力费用。技术经济计算的问题是：求出利用现有水头并使管线建造费用最低的管径。
年费用折算值： 100⎞⎛αW0=⎜p+bDL⎟∑ijijt⎠⎝
α
⎛kql100⎞⎛W0=⎜p+⎟∑blij⎜⎜ht⎠⎝⎝ij
hij=knqij
mDijnijij⎞m ⎟⎟⎠lij
4、熟悉城市给水管网水质监测系统的构成及监测的主要内容。
3.41水质监测系统组成
每个水质点配置在线式浊度仪和余氯仪，水质数据无线传到调度中心进入数据处理系统。
4.4.2 管网水质监测点的选点原则
（1）监测点必须设置在供水干管上，由于水质仪表对取水量和水压有一定的要求且必须连续采样，因此取样点至检测仪表间的取样管上不能接其它的用户，以免用户用水造成水压的变化，影响取水水量和水压造成测量误差，而且只有在干管上取样的水质数据才具有代表性，能反映附近较大区域的水质情况。
（2）水厂供水的接合部、水厂供水的接合部由于水流方向经常改变，又往往处在管网末梢，是水质波动较大，水质较差的地方，可以称为水质最不利点。
（3）干管末梢“一般来说，干管末梢水质较差，居民投诉比较集中，设置水质监测点是必要的。一旦发现浊度升高余氯下降可定期提前采取管网排污措施，确保水质。
（4）用水比较集中的地区和国家要害部门，在每个水厂的主要供水干管上
实时监测用户水质的变化情选择1个大的住宅小区或要害部门附近设置水质点，
况。
（5）安装方便，便于维护。
5、熟悉城市给水管网服务压力的确定，及管网测压系统的组成。
（1）给水管网服务压力的确定
用户要求
管网性质
运行费用
管网渗漏
（2）管网测压系统
测压点以设在大中口径的干管线上为主，不宜设在进户支管上或有大量用水的用户附近。测压时可将压力表装在消火栓或给水龙头上，采用自动记录压力仪记录，通过通讯设备传到调度中心。
6、熟悉降低管网漏失率的技术措施和管理措施。
技术措施和管理措施：
（1） 降压减漏，一般情况下，系统的漏水量与其水压力的大小成正比，所以，通过降低系统的设计压力，就可减少渗漏，还可起到节水的作用。
（2）避免在输水干管附近进行强度大的施工，以防大的震动使管道破裂而漏水。
（3）对那些已遭腐蚀的管线、阀门以及管件等，要及时维护、维修，对已发生严重腐蚀的要及时更换，以免漏水严重，造成地基沉陷或产生更严重的后果。
（4）选择优质管材，选择那些防爆、抗震、防腐能力强，以及内壁光滑、接口合格、壁厚均匀等质量过关的优质产品。
（5）提高施工质量，施工时对管沟内的淤泥、块石硬物进行换土夯实，对管线接口严格把关，若是焊接钢管则要求焊缝宽厚均匀，焊缝没有夹渣、气孔，铸铁承插口接口应将打密实，法兰接口要注意法兰与管子垂直，两片法兰对准，垫圈就位准确等，对管道要加强防腐措施。
（6）对设在室外的水表、管线、管件要采取防冻措施，在冬季，北方容易
发生用水设备冻结、冻坏的现象，造成漏水，要做好设备的防冻保温工作，合理选择检漏方法。
7、了解城市二次供水的组成及影响水质的因素。
四、给水处理
1、熟悉给水常规处理工艺及其适用范围，了解深度处理工艺和适用范围。
1.1 给水处理可分为两大类：饮用水处理和工业用水处理。
1.2 饮用水常规处理工艺及适用范围
（1）地表水为水源
饮用水常规处理的主要去除对象是水中的悬浮物质、胶体物质和病原微生物，所需采用的技术包括：混凝、沉淀、过滤、消毒。
混凝是向源水中投加混凝剂，使水中难于自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体（俗称矾花）。
沉淀将混凝形成的大颗粒絮体通过重力沉降作用从水中分离。也可以采用澄清替代混凝和沉淀，把这两个过程集中在同一个处理构筑物中进行。
过滤是利用颗粒状滤料截留经过沉淀后水中残留的颗粒物，进一步去除水中的杂质，降低水中的混浊度。
消毒是饮用水处理的最后一步，向水中加入消毒剂（一般用液氯）来灭活水中的病原微生物。
（2）地下水为水源
饮用水常规处理的主要去除对象是水中可能存在的病原微生物。对于不含有特殊有害物质（如过量铁、锰等）的地下水，饮用水处理只需进行消毒处理就可以达到饮用水水质要求。
1.3 饮用水深度处理及适用范围
深度处理主要有以下几种方法：
（1）粒状活性炭吸附法；
（2）臭氧－粒状活性炭联用法；
（3）生物活性炭法；
（4）光化学氧化法；
（5）超声波－紫外线联用法；
（6）膜滤法。
采用臭氧－活性炭联用技术去除水中微量有机污染物十分有效，但基建投资和运行费用较高；
光化学氧化法、超声波－紫外线联用法宜用于小型饮水净化装置；
超滤法及纳滤法不能去除水中小分子有机物，且纳滤和超滤装置成本及运行
费用较高。
深度处理方法的基本作用原理是吸附、氧化、生物降解、膜滤等4种，即或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂及物理化学氧化法的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者以膜滤法滤除大分子有机物。
2、熟悉混凝机理；熟悉影响混凝效果的主要因素及反应池（絮凝池）的设计原理，了解加药设备及控制原理、方法。
2.1混凝机理
（1）压缩双电层
水处理所去除的胶体主要为带负电的胶体（粘土、细菌等），常用的铝盐铁盐混凝剂产生的带正电荷的高价金属羟基聚合离子，可以起到压缩双电层的作用。
由于加入的铝盐、铁盐中的铝或铁在pH中性的水中并不是以三价金属离子的形式存在，因此在某些论著中认为水的混凝处理机理不含有压缩双电层作用。但是根据加入混凝剂后胶体的电动电位下降、含有较多高价的Al、Fe羟基聚合离子的混合混凝剂的混凝效果好的现象，在水的混凝处理机理中仍应包括压缩双电层的机理。
（2）电性中和
胶体表面通过与带异号电荷的离子、带异号电荷的胶粒或大分子中带异号电荷部分的静电吸附，中和了原来胶粒所带的电荷。铝盐、铁盐混凝剂产生的带正电荷的氢氧化铝、氢氧化铁胶体、带正电荷的单核或多核羟基配合物或聚合物等，都能与负电胶体很好地吸附，使水中胶体的电动电位下降，胶体脱稳凝聚。对于在表面不同部位含有许多电荷的胶体，在相互吸附电中和时，由于空间效应，多个不同电性的胶体颗粒就可以相互吸附与桥联，形成空间网架结构大的絮状聚合体（水处理中又称为矾花）。
（3）吸附架桥
不仅正负电胶体间可以相互吸附架桥，一些不带电荷甚至是带有与胶粒同性电荷的高分子物质，通过氢键、范德华力等与胶粒也有吸附作用，一个高分子聚合物的分子可以吸附多个胶粒，起到桥联作用。一些线形高分子聚合物，如聚丙烯酰胺就是很有效的高分子助凝剂。
（4）沉淀物的卷扫或网捕
铝盐铁盐产生的大量氢氧化铝、氢氧化铁沉淀物能够直接网捕卷扫水中的胶体颗粒，即水中胶体颗粒直接吸附在已形成的大絮体上，而不是从胶体小颗粒相互凝聚长大。
在水的混凝处理中，以上几种机理可能都会起作用，只是各种机理所起作用的程度会有所不同，与处理条件、工艺设备、混凝剂种类及投药量、源水浊度、
水的pH值等有关。
2.2影响混凝效果的主要因素
（1）水温影响
水温对混凝效果有明显影响。我国气候寒冷区，冬季地表水温有时低达0~2°C，尽管投加大量混凝剂也难获得良好的混凝效果，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散。
为提高低温水混凝效果，常用方法是增加混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。常用的助凝剂是活化硅酸，对胶体起吸附架桥作用。它与硫酸铝或三氯化铁配合使用时，可提高絮凝体密度和强度，节省混凝剂用量。
（2）水的pH值和碱度影响
水的pH值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。对硫酸铝而言，水的pH值直接影响Al3＋的水解聚合反应。用以直接去除浊度时，最佳pH值在
6.5~7.5之间，絮凝作用主要是氢氧化铝聚合物的吸附架桥作用和羟基配合物的电性中和作用；用以去除水的色度时，pH值宜在4.5~5.5之间。采用硫酸铝混凝除色时，pH值应趋于低值。
采用三价铁盐混凝剂时，适用的pH值范围较宽，用以去除水的浊度时，pH值在6.0~8.4之间；用以去除水的色度时，pH值在3.5~5.0之间。
使用硫酸亚铁作混凝剂时，应首先将二价铁氧化成三价铁方可，通常用氯化法。高分子混凝剂的混凝效果受水的pH值影响较小，例如聚合氯化铝。
从铝盐（铁盐类似）水解反应可知，水解过程不断产生H+，从而导致水的pH值下降。为此，应投加碱剂（如石灰）以中和混凝剂水解过程中所产生的氢离子。
（3）水中悬浮物浓度的影响
从混凝动力学方程可知，水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减小，凝效果差。为提高低浊度原水的混凝效果，通常采用以下措施：
1）在投加铝盐或铁盐同时，投加高分子助凝剂，如活化硅酸或聚丙烯酰胺等；
2）投加矿物颗粒（如粘土等）以增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率，并增加凝絮体密度；
3）采用直接过滤法，即原水投加混凝剂后经过混合直接进入滤池过滤，滤料（砂和无烟煤）即成为絮凝中心。
如果原水悬浮物含量过高，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需铝盐或铁盐助凝剂量将相应大大增加。为减少助凝剂用量，通常投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺及活化硅酸等。聚合氯化铝作为高浊度水的混凝剂也可以获得较好效果。
2.3絮凝反应池设计原理
在絮凝反应设备中要求有适当的搅拌或紊流强度，平均速度梯度20～70s-1，
并且沿着池长方向，随着矾花的长大，流速或搅拌强度逐渐减小。
絮凝反应池的水力停留时间一般为10～30min，GT值在104～105。对于处理难度较大的低浊水应采用较长的停留时间。
按搅拌方式分类，常用的絮凝反应池的类型可分为机械搅拌与水力搅拌两大类。
（1）机械搅拌
采用机械搅拌的絮凝反应池称为机械搅拌絮凝反应池或机械反应池。机械搅拌絮凝池沿池长方向一般设3－4（档），用栅墙或穿孔花墙分隔，水从其中串联流过。每级设有搅拌机，带动池中的浆板缓慢转动，搅拌水流起反应作用。根据转轴的布置方式，分为水平轴和垂直轴两种，其中水平轴可用于较大宽度的反应池，采用较广。
机械搅拌絮凝池的反应效果好，水头损失小，可以适应水质水量的变化，便于调整。不足之处是与水力搅拌反应池相比，增加了机电维护工作量，且部分设备在水下，不便维护。
机械搅拌絮凝池的主要设计参数是：总的水力停留时间一般为15－20min，浆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
隔板反应池
隔板反应池是目前我国应用极为广泛的一种反应池，分为往复式和回转式两种，池中设多道隔板，形成狭长回转的廊道，水流在廊道中曲折前进，水流转向的角度为：往复式180度，回转式90度，由水流转向产生主要的搅拌作用。
廊道中水流的流速按从大到小计算，起端流速一般为0.5~0.6m/s，末端流速一般为0.2－0.3m/s，用改变隔板之间的间距来达到改变流速的要求。为便于施工，隔板间的净间距一般需大于0.5m。隔板反应池水力停留时间20~30min，总的水头损失0.3~0.5m。
折板反应池
折板反应池又分成单通道折板反应池和多通道折板反应池。多通道折板反应池也可以用波纹板填料做折板，又称为波纹板反应池。折板反应池中流速应逐段降低。分段数一般不宜小于三段，各段的流速可分别为：
第一段：0.25～0.3m/s；
第二段：0.15～0.25m/s；
第三段：0.10～0.15m/s；
折板反应池中折板的角度采用90°～120°，排列方式分为同波排列和异波排列两种，以同波排列为多。
折板反应池的絮凝效果明显优于隔板反应池，水力停留时间较短，一般为6～15min。
单通道折板反应池适合于小型水厂，波纹板反应池和多通道折板反应池适合
于大中型水厂。
3、熟悉沉淀理论；熟悉沉淀、澄清构筑物的类型及特点；掌握平流沉淀池、辐流沉淀池、斜管沉淀池运行及管理；熟悉机械搅拌加速澄清池的设计计算。
3.1沉淀理论
沉淀分类：
（1）自由沉淀：适用于低浓度的离散颗粒，颗粒在沉降过程中，其形状、尺寸、质量均不变，颗粒之间无相互干扰，因此，在沉降过程中颗粒的沉速不变。
（2）絮凝沉淀：絮凝性颗粒在沉淀过程中发生凝絮作用，沉速逐渐增加。 （3）拥挤沉淀（受阻沉淀）：因颗粒的浓度过高，颗粒在沉淀的过程中相互干扰，不同颗粒以相同的速度成层下降，并形成明显的固液界面。
（4）压缩沉淀：在颗粒浓度极高的情况下（如污泥浓缩池底部附近），颗粒在相互支撑的条件下受重力的作用被进一步挤压。
在以上四种沉淀类型中：自由沉淀是沉淀法的基础，沉淀池的理论分析与设计都是基于自由沉淀的。
拥挤沉淀理论在给水处理中主要用于高浊度水源水（如黄河水）的预沉淀。压缩沉淀主要用于污泥浓缩池的设计。
3.2沉淀池的类型
沉淀池的池型主要有：平流式沉淀池、斜板（管）沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池。给水处理中常用的池型是平流式沉淀池和斜板（管）沉淀池，辐流式沉淀池可用于高浊度水（如黄河水）的预沉淀。
（1）平流式沉淀池
平流式沉淀池是水处理中应用最早、最广泛的沉淀池池型。平流式沉淀池采用狭长的矩形水池。进水通过穿孔花墙或配水栅缝，均匀分布在沉淀区的过水断面上。在沉淀池的末端水面设有溢流堰和出水槽，水在池中沿池长方向缓缓地水平流动，水中的颗粒逐渐沉向池底。
平流式沉淀池的主体部分一般为平底，采用机械刮泥或吸泥。沉淀池的池数不得小于2个。
平流式沉淀池具有处理效果稳定，运行管理简便，易于施工等优点，不足之处是占地面积较大。平流式沉淀池的水力停留时间一般为1.0~3.0h。
（2）斜板（管）沉淀池
优点：停留时间短、沉淀效率高、占地省等。
缺点：
1）运行中斜板（管）易产生积泥和藻类滋生问题，需定期放空对斜板进行冲洗，积泥过多还易发生斜板压塌事故。
2）斜板（管）材料的费用高，且使用数年后，因老化还需要更换。
3）因水流在斜板之间停留时间极短（几分钟），斜板沉淀池的缓冲能力及稳
定性较差，对沉淀前面的混凝处理运行稳定性要求较高。
（3）竖流式沉淀池
进水从中心进水管流入池内后，在竖流向上流动的过程中进行颗粒的分离，池底为泥斗重力排泥。
竖流式沉淀池不适用于给水的混凝沉淀工艺，而主要用于小型污水处理。 （4）辐流式沉淀池
辐流式沉淀池适用于大水量的沉淀处理，池型为圆形，直径在20m以上，一般在30m~50m，周边水深一般在2.5m－3.5m。进水从中心进水管进入池中心后，经整流筒整流，再以辐射方向从池中心流向池周边的出水堰。辐流式沉淀池的池底采用机械排泥，刮泥机每小时旋转几周，把污泥刮到中心，再用静水压力排除池外。
辐流式沉淀池主要用于污水处理，不适用于混凝后的沉淀，多用于废水处理。辐流式沉淀池再给水处理中主要用于高浊度水（黄河水）的预沉淀处理。
3.3澄清池的类型及特点：
澄清池将絮凝和沉淀综合在一个构筑物内完成。
分为两大类：泥渣悬浮型；泥渣循环型
泥渣悬浮型有：悬浮澄清池和脉冲澄清池两种。
泥渣循环型有：机械搅拌澄清池和水力循环澄清池
悬浮澄清池受水质、水量变化较大，上升流速小，一般用于小型水厂。 脉冲澄清池受水质、水量和水温影响较大，构造复杂、现基本被淘汰。 水力循环澄清池受水量、水质、水温影响较大，池子直径和高度有一定比例，适合中小水厂。
3.4沉淀池运行及管理
（1）平流/辐流沉淀池
要及时掌握原水水质变化情况，确定混凝剂的投加量。如果沉淀池底积泥过多将减少沉淀池容积，并影响沉淀效果，故应及时排泥。有机械连续吸泥或有其他排泥设备的沉淀池，应将沉淀池底部泥渣连续地或定期进行排除。无排泥设备的沉淀池，一般采取停池排泥，把池内水放空采用人工排泥，人工排泥至少应有1～2次，可在供水量较小期间利用晚间进行。
（2）斜板（管）沉淀池
斜板（管）设置在平流沉淀池中，效果最为显著，但仍存在着占地面积大的弊病。一些村自来水厂常采用占地面积小的斜管沉淀池。混合反应的好坏对斜板（管）沉淀效果有很大影响。考虑沉淀和排泥两个因素。水在斜板（管）内停留时间一般为2～5min。
斜板（管）长度常用0.9～1m。
上向流斜板（管）沉淀池的垂直上升流苏，一般情况下可采用2.5～3.0mm/s。 斜板于斜管比较，当上升流速小于5mm/s时，两者净水效果相差不多；当上升流速大于5mm/s时，斜管优于斜板。
上向流斜板（管）沉淀池的运行操作大体与平流式沉淀池相同，但必须特别注意不间断地加注混凝剂和及时排泥。
3.5 机械搅拌加速澄清池的设计计算
由于机械搅拌澄清池为混和、混凝和分离三种工艺在一个构筑物中的综合工艺设备，各部分相互牵制、相互影响，所以计算工作往往不能一次完成，必须在设计过程中作相应的调整。主要设计参数和设计内容如下：
1）清水区上升流速一般采用0.8～1.1mm/s。
2）水在澄清池内总停留时间可采用1.2~1.5h。
3）叶轮提升流量可为进水流量的3～5倍。叶轮直径可为第二絮凝室内径的70％～80％，并应设调整叶轮转速和开启度的装置。
4）原水进水管、配水槽
原水进水管的管中流速一般在lm/s左右。
进水管进入环形配水槽后向两侧环流配水，故三角配水槽的断面应按设计流量的一半确定。配水槽和缝隙的流速均采用0.4m/s左右。
5）絮凝室
目前在设计中，第一絮凝室、第二絮凝室（包括导流室）和分离室的容积比一般控制在2：1：7左右。第二絮凝室和导流室的流速一般为40～60mm/s。
6）集水槽
集水槽用于汇集清水。集水均匀与否，直接影响分离室内清水上升流速的均匀性．从而影响泥渣浓度的均匀性和出水水质。因此，集水槽布置应力求避免产生局部地区上升流速过高或过低现象。在直径较小的澄清池中，可以沿池壁建造环形槽；当直径较大时，可在分离室内加设辐射形集水槽。辐射槽数大体如下：当澄清池直径小3.6m时可用4～6条，直径大于6m时可用6～8条。环形槽和辐射槽的槽壁开孔。孔径可为20～30mm。孔口流速一般为0.5～0.6m/s。
穿孔集水槽的设计流量应考虑流量增加的余地，超载系数一般取1.2～1.5。 a．孔口总面积
根据澄清池计算流量和预定的孔口上的水头，按水力学的孔口出流公式．求出所需孔口总面积：
Σf=βQ
µ2gh
式中 Σf——孔口总面积，m2；
β——超载系数；
µ——流量系数，其值因孔眼直径与槽壁厚度的比值不同而异，对薄壁孔口可采用0.62。
Q——澄清池总流量，即环形槽和辐射槽穿孔集水流量，m3/s。
g——重力加速度，m/s；
h——孔口上的水头，m。
选定孔口直径，计算一只小孔的面积f，按下式算出孔口总数n：
n=Σf
f
或按孔口流速计算孔口面积和孔口上作用水头。
b. 穿孔集水槽的宽度和高度 假定芽孔集水槽的起端水流截面为正方形，也即宽度等于水深。代入H=1.73Q得到穿孔集水榴的宽度为： gB2
B=0.9Q0.4
式中 Q——穿孔集水槽的流量，m3/s。
B——穿孔集水槽的宽度，m。
穿孔集水槽的总高度，除了上述起端水深以外，还应加上槽壁孔口出水的自由跌落高度（可取7～8cm）以及集水槽的槽壁外孔口以上应有的水深和保护高。
7）泥渣浓缩室
泥渣浓缩室的容积大小影响排出泥渣的浓度和排泥间隔的时间。根据澄清他的大小，可设浓缩室1～4个、其容积约为澄清池容积的1％～4％。当原水浊度较高时，应选用较大容积。
4、熟悉过滤理论，了解滤池分类；熟悉滤料选用及反冲洗主要方法。
4.1过滤机理
首先以单层砂滤为例，其滤料粒径通常为0.5mm至1.2mm，滤层层厚一般为70cm。经过反冲洗水力分选后，滤料直径自上而下大致按由细到粗依次排列，称滤料的水力分级，滤层中孔隙尺寸也因此由上而下逐渐增大。
水流中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒表面上，涉及两个问题。首先，被水流携带的颗粒如何与滤料表面接近或接触，这就涉及颗粒脱离水流流线而向滤料颗粒表面靠近的迁移机理；第二，当颗粒与滤料表面接触或接近时，依靠哪些力的作用使得它们粘附于滤料表面上，这就涉及粘附机理。
（1）颗粒迁移
在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态，被水流挟带的颗粒随着水流流线运动。它之所以会脱离流线而与滤粒表面接触，完全是一种物理－力学作用。一般认为由以下几种作用引起：拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用等。
（2）颗粒粘附
粘附作用是一种物理化学作用。当水中杂质颗粒迁移到滤料表面上时，则在范德华引力和静电力相互作用下，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，被粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤粒表面上原先粘附的颗粒上。此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。因此，粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质。
4.2 滤池分类
（1）普通快滤池
普通快滤池采用大阻力配水系统，设有：滤池进水、滤后清水、反冲洗进水、反冲洗排水四个阀门。普通快滤池采用大阻力配水系统，反冲洗水头约7米，设公用的反冲洗水塔或水泵轮流进行冲洗。滤池单池面积小于100平方米，一般在20～50平方米，滤池池深一般为3.2~3.6米，包括承托层、滤料层、砂面上水深（1.5－2.0m）和超高（0.3m）。
普通快滤池可采用石英砂滤料或无烟煤石英砂双层滤料。普通快滤池的应用广泛，运行稳定可靠，适用于大、中、小型水厂。缺点是阀门多，运行操作与检修工作量大。
（2）虹吸滤池
虹吸滤池采用小阻力配水系统，6~8个滤间组成一个系统，一般采用石英砂滤料，过滤运行方式为变水头恒速过滤，冲洗前的最大水头损失一般采用1.5m。虹吸滤池建的很深，以抬高滤后出水水位，用滤后水渠的水位和同组其他滤间产生的滤后水流量进行滤间的反冲。每个滤间均设有滤池进水和反冲出水两个虹吸管。虹吸滤池适用于大中型水厂。
优点：不需大型阀门，不设单独的反冲水塔或水泵，可以通过控制虹吸管实现水力自动控制。
缺点：土建结构复杂，池深较大。
（3）重力式无阀滤池
重力式无阀滤池（也称作无阀滤池）采用小阻力配水系统，单个滤间就可以构成过滤与反冲的完整运行系统。无阀滤池的过滤运行方式为变水头恒速过滤，最大过滤水头一般采用1.5m。多采用石英砂滤料。无阀滤池每个滤间在滤料层上面设有顶盖，利用顶盖上冲洗水箱储存的滤后水的水量和水位进行反冲，反冲后的水通过反冲排水虹吸管排出池外。为减小顶盖上冲洗水箱的体积，一般是两个相邻滤间的水箱连通共用。
无阀滤池的反冲洗可以通过水射器控制反冲排水虹吸管，实现无阀滤池的水力自动控制。
重力式无阀滤池不需设置大型阀门，运行可以实现水力，管理方便，单个滤间（相邻滤间冲洗水箱联通时是2个滤间）能独立运行，适用于小型水厂。不足之处是：池深较大，单池面积较小（一般小于25m2），滤料上面有顶盖不便维护，
在反冲洗时进水不停，浪费水。
（4）移动罩滤池
移动罩滤池是由许多滤格为一组构成的滤池，它采用小阻力配水系统，利用一个可以移动的冲洗罩轮流对各滤格进行冲洗。
冲洗方法是：移动罩先移动到待冲洗的滤格处，然后“落床”扣在该滤格上，启动虹吸排水系统（也有采用泵吸式排水系统的）从所冲洗的滤格上部向池外排水，使其他滤格的滤后水从该滤格下面的配水系统逆向流入，向上冲洗滤格中的滤料层。每个滤间的过滤运行方式为恒水头减速过滤。每组移动罩滤池设有池面水位恒定装置，控制滤池的总出水水量，设计过滤水头可采用1.2~1.5m。
移动罩滤池适用于大中型水厂，池深浅，结构简单，造价低。缺点是：移动罩维护工作量大，罩体与隔墙顶部间的密封要求高。
（5）均质滤料滤池
法国德利满公司V型滤池是一种典型的均质滤料滤池，该池型采用气水不膨胀反冲，并在反冲时滤池继续进水作为表面横向扫洗。滤池底部是配水配气室，上面的钢筋混凝土板上安装长柄滤头，所用长柄滤头在长管上有进气孔和进气缝，反冲时可同时配水配气。滤池中间只设一个很大的冲洗排水槽。过滤运行方式是几个滤间为一组，减速过滤。
V型滤池的特点是：滤层纳污能力高，过滤周期长，反冲耗水量低，冲洗效果好等。
4.3滤料的选用
给水处理所用的滤料，必须符合以下要求：
（1）具有足够的机械强度，以防冲洗时滤料产生磨损和破碎现象；
（2）具有足够的化学稳定性，以免滤料与水产生化学反应而恶化水质。尤其不能含有对人类健康和生产有害的物质；
（3）具有一定的颗粒级配和适当的空袭率。
（4）滤料应尽量就地取材，货源充足，廉价。
4.4反冲洗主要方法
（1）高速水流反冲洗
利用流速较大的反向水流冲洗滤料层，使整个滤层达到流态化状态，且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的污物，在流水剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池。冲洗效果决定于冲洗流速。冲洗流速过小，滤层孔隙中水流剪力小；冲洗流速过大，滤层膨胀度过大，滤层孔隙中水流剪力也会降低，且由于滤料颗粒过于离散，碰撞摩擦机率也减小。故冲洗流速过大或过小，冲洗效果均会降低。
高速反冲洗方法操作方便，池子结构和设备简单，是当前我国广泛采用的一种冲洗方法。
（2）气、水反冲洗
高速水流反冲洗虽然操作方便，池子和设备较简单，但冲洗耗水量大，冲洗结束后，滤料上细下粗分层明显。采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果，又节省冲洗水量。同时，冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀，冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗分层现象，即保持原来滤层结构，从而提高滤层含污能力。 但气、水反冲洗
（3）表面助冲加高速水流反冲洗
需增加气操作也较复杂。国外采用气、水反冲洗比较普遍，我国近年来气水反冲也日益增多。
气、水反冲效果在于：利用上升空气气泡的振动可有效的将附着于滤料表面污物擦洗下来，使之悬浮于水中，然后再用水反冲，把污物排出池外。因为气泡能有效地使滤料表面污物破碎、脱落，故水冲强度可降低，即可采用所谓“低速反冲”。气、水反冲操作方式有以下几种：
1）先用空气反冲，然后再用水反冲。
2）先用气－水同时反冲，然后再用水反冲。
。 3）先用空气反冲，然后用气－水同时反冲，最后再用水反冲或（漂洗）
5、掌握氯 （氨）消毒原理；掌握氯（氨）消毒工艺及设备；掌握加氯（氨）控制及方法，了解加氯副产物的生成及控制方法。
5.1氯（氨）消毒原理
氯容易溶解于水（20℃和98kPa时，溶解度为7160mg/L）。当氯溶解在清水中，下列两个反应几乎瞬时发生：
Cl2+H2O→HOCl+HCl
次氯酸部分水解为氢离子和次氯酸根：
HOCl→H++OCl−
氯消毒作用的机理，一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用，HOCl为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl分子达到细菌内部时，能起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。OCl-1虽亦具有杀菌能力，但是带有负电荷，难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差的多。生产实践表明，PH值越低则消毒作用越强，证明HOCl是消毒的主要因素。
实际上，很多地表水源中，由于有机污染而含有一定的氨氮。一般讲，当PH值大于9时，一氯胺占优势；当PH值为7.0时，一氯胺和二氯胺同时存在，近似等量；当PH值小于6.5时，主要是二氯胺；而三氯胺只有在PH值低于4.5时才存在。
从消毒效果而言，水中有氯胺时，仍可以理解为依靠次氯酸起消毒作用。当水中存在氯胺时，消毒作用比较缓慢，需要较长的接触时间。
氯胺消毒法：
尽管氯胺的消毒作用比游离氯缓慢，但氯胺消毒也具有一系列优点：氯胺的稳定性好，可以在管网中维持较长时间，特别适合于大型或超大型管网；氯胺消毒的氯嗅味和氯酚味小（当水中含有有机物，特别是酚时，游离氯消毒的氯酚味很大）；氯胺产生的三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物少；在氯的替代消毒剂中（二氧化氯、臭氧等），氯胺消毒法的费用最低。
5.2氯（氨）消毒工艺及设备
人工操作的加氯设备主要包括加氯机（手动）、氯瓶和校核氯瓶重量（也即校核氯重）的磅秤等。加氯设备除了加氯机（自动）和氯瓶外，还相应设置了自动检测（如余氨自动连续检测）和自动控制装置。
手动加氯机往往存在加氯量调节滞后、余氨不稳定等缺点，影响制水质量。自动加氯机配以相应的自动检测和自动控制设备，能随着流量、氯压等变化自动调节加氯量，保证了制水质量。
5.3加氯（氨）控制及方法
水中加氯量，可以分为两部分，即需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。
我国饮用水标准规定，出厂水游离性余氯在接触30min后，不应低于0.3mg/L，在管网末梢，不应低于0.05 mg/L。当原水游离氨在0.3mg/L以下时，通常加氯量控制在折点以后；原水游离氨在0.5mg/L以上时，峰点以前的化合性余氨量已够消毒，加氯量可控制在峰点前已节约加氯量；原水游离氨在0.3～0.5mg/L范围内，加氯量难以掌握，如控制在峰点前，往往化合性余氨减少，有时达不到要求；控制在折点后则浪费加氯量。
一般的地面水经混凝、沉淀和过滤后或清洁的地下水、加氯量可采用1.0～
1.5mg/L；一般的地面水经混凝、沉淀而未经过滤时可采用1.5～2.5mg/L。
6、熟悉其它消毒方法。
6.1二氧化氯消毒
二氧化氯既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。作为消毒剂，ClO2对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，从而有效地破坏细菌内含巯基的酶，故ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。ClO2的最大优点是不会与水中有机物作用生成三卤甲烷。
ClO2 消毒还有以下优点：消毒能力比氯强，故在相同条件下，投加量比Cl2少；ClO2余量能在管网中保持很长时间，即衰减速度比氯慢；由于ClO2不水解，故消毒效果受水的pH值影响极小。ClO2能有效地去处或降低水的色、嗅及铁、懵、酚等物质。它与酚起氧化反应，不会生成氯酚。ClO2本身和副产物ClO2-1对人体红细胞有损害。
6.2漂白粉消毒
漂白粉由氯气和石灰加工而成，漂白粉加水反应后生成HOCl，因此消毒原
理与氯气相同。漂白粉需配成溶液加注，融解时先调成糊状物，然后再加水配成1.0%~2.0%（以有效氯计）浓度的溶液。当投加在滤后水中时，溶液必须经过约2~24h澄清，以免杂质带进清水中；若加入浑水中，则配制后可立即使用。
漂白粉消毒一般用于小水厂或临时性给水。
6.3次氯酸钠消毒
次氯酸钠（NaOCl）是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得。次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯强。次氯酸钠消毒作用仍依靠HOCl。次氯酸钠消毒通常用于小型水厂。
6.4臭氧消毒
臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器放电产生的。臭氧既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。在水中投入臭氧，进行消毒或氧化通称臭氧化。作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易消失，故在臭氧消毒后，往往仍需投加少量氯、二氧化氯或氯胺以维持水中剩余消毒剂。臭氧化可迅速杀灭细菌、病毒等。
臭氧作为消毒剂或氧化剂的主要优点是不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。把臭氧与粒状活性炭联用，一方面可以避免副作用产生，同时也改善了活性炭吸附条件。
臭氧生产设备较复杂，投资较大，电耗也较高。
6.5紫外线消毒法：
紫外线消毒是一种物理消毒方法，它利用紫外线的杀菌作用对水进行消毒处理。紫外线消毒处理是用紫外灯照射流过的水，以照射能量的大小来控制消毒效果。由于紫外线在水中的穿透深度有限，要求被照射的水的深度或灯管之间的间距不得过大。
与上面的化学消毒法相比，紫外线消毒的优点是：杀菌速度快，管理简单，不需向水中投加化学药剂，产生的消毒副产物少，不存在生剩余消毒剂所产生的味道。不足之处是：费用较高，紫外灯管寿命有限，无剩余保护，消毒效果不易控制等。
目前，紫外线消毒仅用于食品饮料行业和部分规模极小的小型供水系统。
7、熟悉水厂回流水系统及污泥处理系统的组成和工作原理。
7.1 回流水系统
回流水是指来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池反冲洗废水。回流水回用分为直接回用和处理后回用两种方式。
直接回用是指不经处理直接将废水回流到澄清工艺前。
处理后回用是指将废水经过膜滤、臭氧等工艺处理后在回到过滤工艺前。
7.2污泥处理系统
污泥处理的目的是降低污泥含水率，以达到运输。堆放和最终处置的要求。 处置方法：
排泥水收集＋浓缩＋机械脱水＋泥饼填埋
北京第九水厂污泥处理工艺
8、了解水厂工艺过程自动化控制系统的组成及优化控制。
9、了解水厂工艺过程自动化控制及出厂水的水质检测内容及系统组成。
10、了解膜处理的工艺的机理、适用条件、提高处理效率的分析。
11、了解取出地下水四高物质（氟、砷、盐、氨氮）的处理工艺。
12、了解低温、低浊、高藻、高嗅水源水的工艺处理特点。
第一部分 城市给水工程
一、给水系统总论
1、熟悉城市给水相关技术规范。
城市给水相关技术规范：
（1）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
（2）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）
（3）《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）
标准共有106项，分为水质常规指标38项，水质非常规指标64项，消毒剂常规指标4项。
2、掌握给水系统分类、组成及布置形式，以及影响给水系统布置的因素。
2.1给水系统分类
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：根据系统的性质，可分类如下：
（1）按水源种类，分为地表水（江河、湖泊、苦水库、海洋等）和地下水（浅层地下水、深层地下水、泉水等）给水系统；
（2）按供水方式，分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（压力供水）和混合供水系统。
（3）按使用目的，分为生活用水、生产给水和消防给水系统；
（4）按服务对象，分为城市给水和工业给水系统；在工业给水中，又分为循环系统和复用系统。
2.2给水系统的组成
给水系统由相互联系的一系列构筑物和输配水管网组成。它的任务是从水源取水，按照用户对水质的要求进行处理，然后将水输送到用水区，并向用户配水： 为了完成上述任务，给水系统常由下列工程设施组成：
（1）取水构筑物，用以从选定的水源（包括地表水和地下水）取水。
（2）水处理构筑彻，是将取水构筑物的来水进行处理，以期符合用户对水质的要求，这些构筑物常集中布置在水厂范围内。
（3）泵站，用以将所需水量提升到要求的高度，可分抽取原水的一级泵站、输送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站等。
（4）输水管渠和管网，输水管渠是将原水送到水厂的管渠，管网则是将处理后的水送到各个给水区的全部管道。
（5）调节构筑物，它包括各种类型的贮水构筑物，例如高地水池、水塔、清水池等，用以贮存和调节水量。高地水池和水塔兼有保证水压的作用：大城市通常不用水塔。中小城市或企业为了贮备水量和保证水压，常设置水塔。根据城市地形待点，水塔可设在管网起端、中间或末端，分别构成网前水塔、网中水塔和对置水塔的给水系统。
2.3给水系统布置
2.3.1统一给水系统，即用同一个系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。
（1）以地表水为水源的给水系统
（2）以地下水为水源的给水系统
2.3.2分系统给水
（1）分质给水系统
（2）分压给水系统
2.4影响给水系统布置的因素
按照城市规划，水源条件，地形，用户对水量、水质和水压要求等方面的具体情况，给水系统可有多种布置方式。影响给水系统布置的因素分述如下：
（1）城市规划的影响
给水系统的布置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到通盘考虑分期建设，既能及时供应生产、生活和消防用水，有能适应今后发展的需要。
水源选择、给水系统布置和水源卫生防护地带的确定，都应以城市和工业区的建设规划为基础。城市规划与给水系统设计的关系极为密切。
（2）水源的影响
任何城市，都会因水源种类、水源距给水区的远近、水质条件的不同，影响到给水系统的布置。
给水水源分地下水和地表水两种。地下水源有浅层地下水，深层地下水和泉水等，我国北方地区普遍采用较多。地表水包括江水、河水、湖泊水、海水等，在南方比较普遍。
当地如有丰富的地下水，则可在城市上游或就在给水区内开凿管井或大口井，井水经消毒后，由泵站加压送入管网，供用户使用。以地表水为水源时，一般从流经城市或工业区的河流上游取水。因地表水多半是浑浊的，并且难免受到污染，如作为生活饮用水必须加以处理，受到污染的水源，水处理过程比较复杂，因而提高给水成本。城市附近的水源丰富时，往往随着用水量的增长而逐步发展成为多水源给水系统，从不同部位向管网供水，它可以从几条河流取水、或从一条河流的不同位置取水，或同时取地表水和地下水，或取不同地层的地下水等。
（3）地形的影响
地形条件对给水系统的布置有很大的影响。中小城市如地形比较平坦，而工业用水量小，对水压又无特殊要求时，可用统一给水系统系统。大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般先分别供给，自成给水系统，随着城市的发展，再考虑将两岸管网相互沟通，成为多水源的给水系统。取用地下水时，可能考虑到就近凿井取水的原则，而采用分地区的供水系统。地形起伏较大的城市，可采用分区给水或局部加压的给水系统。整个给水系统按水压分成高低两区，它比统一给水系统可以降低管网的供水水压和减少动力费用。
3、掌握各类用水量标准、用水量变化规律及变化系数的确定。
3.1用水量标准
给水设计规范表4.0.3-1；表4.0.3-2
3.2用水量变化规律
（1）生活用水随生活习惯和气候而变化
（2）生产用水随气温和水温而变化
3.3变化系数的确定
（1）日变化系数（Kd）
在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫做日变化系数Kd。 根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给排水设施程度，其值约为1.1~1.5。
（2）时变化系数（Kh）
在最高日内，每小时的用水量与平均时用水量的比值，叫做时变化系数Kh，该值在1.3~1.6之间。大中城市的用水量比较均匀，Kh较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。
4、掌握城市给水需水量预测的相关方法。
城市用水量预测有多种方法，在给水排水工程规划时，要根据具体情况，选择合理可行的方法，必要时，可以采用多种方法计算，然后比较确定。
（1）分类估算法
分类估算法先按照用水的性质对用水进行分类，然后分析各类用水的特点，确定它们的用水量标准，并按用水量标准计算各类用水量，最后累计出总用水量。
该方法比较细致，因而可以求得比较准确的用水量，但也因此增加了分析计算的工作量，所以在规划阶段不宜采用，而主要用于设计计算。
（2）单位面积法
单位面积法根据城市用水区域面积估算用水量。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）给出了城市单位面积综合用水量标准。根据居住用地最高日用水量指标可以计算出最高日用水量。
（3）人均综合指标法
根据已有的历史数据，城市总用水量与城市人口具有密切的关系，城市人口平均总用水量称为人均综合用水量。《给水排水工程规划规范》（GB50282-98）推荐了我国城市每万人最高日综合用水量。
（4）年递增速率法
城市发展进程中，供水量一般呈现逐年递增的趋势，在过去的若干年内，每年用水量可能保持相近的递增比率，可以用如下公式表达：
Qa=Q0(1+δ)t （m3/d）
式中 Q0——起始年份平均日用水量，m3/d；
Qa——起始年份后第t年的平均日用水量，m3/d；
δ——用水量年平均增长率，%；
t——年数，a。
上式实际上是一种指数曲线型的外推模型，可以用来预测计算未来年份的规划预测总用水量。在具有规律性的发展过程中，用该式预测计算城市总用水量是可行的。
（5）线性回归法
城市日平均用水量亦可用一元线性回归模型进行预测计算，公式可写为：
Qa=Q0+∆Q⋅t （m3/d）
式中 Qa——起始年份后第t年的平均日用水量，m3/d；
Q0——起始年份平均日用水量，m3/d；
∆Q——起始年份平均日用水量，m3/d；
t——年数，a。
（6）生长曲线法
总用水量呈现递减的趋 城市发展规律可能呈现在初始阶段发展的很快，
势，而后城市发展趋势缓慢增长到稳定甚至适度减少的趋势，生长曲线可用下式表达：
Q=
式中 a，b——待定参数； L3（m/d） −bt1+ae
Q——预测用水量，m3/d；
L——预测用水量的上限值，m3/d；
5、了解城市供水调度、调度中心、水厂监控中心组成及主要功能。
6、熟悉城市给水处理厂运行过程的监测与自动控制。
6.1水厂监测内容
（1）水源水质：原水的水温、水位、流量、水质（浊度、碱度、溶解氧等）。 （2）投药装置反应沉淀或澄清：水位、流量、pH值、碱度、出水浊度、余氯、泥浆浓度、泥位、泥流量等，以便对机械运转、沉淀池水位、投药、排泥等进行自动控制，从而保证水质、降低能耗。
（3）过滤：水位、水头损失、流量、pH值、余氯、出水浊度、冲洗水箱（水塔）水位等，以便对滤池水位、过滤流量、表面冲洗流量、反冲洗水量和冲洗泵等进行控制。
（4）清水池和供水：水位、流量、浊度、pH值、余氯、漏氯检测和报警、出水厂水压、管网水压遥测，以便于清水池、供水泵（台数、转数）、配水压力和流量等进行自动控制。
6.2水厂常用监测仪表
（1）电磁流量计
（2）电容式压力变送器
（3）电容式液位仪
（4）浊度仪
（5）电容式压差变送器
（6）投入式液位仪
（7）pH计
（8）温度计
（9）余氯分析仪
（10）声波液位仪
6.3水厂自动化控制
6.3.1城市自来水生产过程事实实时数据采集与监控系统（SCADA）
（1）组成
公司控制中心，水厂分控中心，管网测压站，管网加压站，水源井监控站 （2）功能
数据采集控制，数据传输，数据显示及分析，报警，历史数据的储存、检索、查询，报表显示及打印，遥控，网络。
（3）基本组成单元
远程测控终端（RTU），完成现场数据的采集、传输和对现场设备的控制。
6.3.2水厂各构筑物的自动控制
（1）取水泵房
根据原水流量控制原水阀的开度。
（2）加氯间
前加氯根据流量比例投加。后加氯根据流量比例检测。余氯复合控制 （3）加氨现场
由清水出水浊度、pH值控制加氨
（4）絮凝沉淀池
根据生产需要启用或停用沉淀池。根据污泥浓度开关或时间周期进行排泥控制。 （5）滤池
恒水位控制滤池的反冲及运行，根据过滤周期、压差、强制方式控制反冲洗。
7、熟悉城市给水系统（水源、水厂、管网、二次供水）规划设计原则及任务。
7.1城市给水系统规划设计原则
（1）贯彻执行国家和地方的相关政策和法规；
（2）城镇及工业企业规划时应兼顾给水工程；
（3）给水工程规划要服从城镇发展规划；
（4）合理确定近远期规划与建设范围；
（5）要合理利用水资源和保护环境；
（6）规划方案应尽可能经济和高效。
7.2城市给水系统规划设计任务
（1）确定给水系统的服务范围与建设规模；
（2）确定水资源综合利用与保护措施；
（3）确定系统的组成与体系结构；
（4）确定给水系统主要构筑物的位置；
（5）确定给水处理的工艺流程与水质保证措施；
（6）给水管网规划和干管布置与定线；
（7）给水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析。
8、了解3S技术在城市给水中的应用
二、取水工程
1、掌握各类给水水源的特点、选择原则，及水源水质标准、评价方法。
1.1给水水源分类及其特点
表1 地下水与地表水特点 项目 地下水 地表水
水质具有明显的季节性，河水混浊度
水质 水质澄清、变化幅度不大，相对高，尤其是在汛期，水中含沙量大，
地表水不易被污染
水温稳定 色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染 水温
矿化
度和矿化度和硬度较大
硬度
取水取水构筑物和水处理设施构造简
处理设施占地和水单，费用低，便于靠近用户设置取水构筑物构造复杂，
处理及卫生防护，同时便于维护及运大，费用高，维护管理较地下水复杂设施 行管理 矿化度和硬度较地下水小 水温随季节变化幅度较大
1.2给水水源选择原则
（1）水源水量充沛可靠，便于防护；
（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）全面考虑统筹安排，正确处理与给水工程有关部门的关系；
（5）取水、输水及水处理设施安全经济和维护方便；
（6）具备施工条件。
1.3水源水质标准评价方法
生活饮用水水源水质标准CJ 3020-93 项目
一级
色
浑浊度（度）
标准限值 二级 色 色度不超过15度，并不得呈现不应有明显的其他异其他异色 ≤3
总硬度（以碳酸钙计）
（mg/L）
溶解铁（mg/L）
锰（mg/L）
总大肠菌群（个/L） ≤350 ≤0.3 ≤0.1 ≤1000 ≤450 ≤0.5 ≤0.1 ≤10000
一级水源水：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理（如过滤）、消毒后即可供生活饮用者。
二级水源水：水质受轻度污染。经常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤、消毒等），其水质即可达到GB5749规定，可供生活饮用者。
2、熟悉合理利用水源、保护水源的基本方法和措施。
2.1合理利用水源基本方法
（1）工业用水宜采用地表水源，饮用水宜采用地下水源。
（2）利用处理后的污水灌溉农田。
（3）在工业给水系统中采用循环和复用给水，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）水库水源要综合利用。
（6）人工回灌地下水即用地表水补充地下水，以丰水年补充缺水年，以用水少的冬季补充用水多的夏季。
（7）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。
2.2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计划。
（2）加强水资源管理。
（3）进行流域面积内的水土保持工作。
（4）防止水源水质污染。
2.3给水水源卫生防护
（1）生活饮用水的水源，必须设置卫生防护地带。
（2）集中式给水水源卫生防护地带的规定如下。
1）地面水
取水点周围半径100m的水域内，严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动并由供水单位设置明显的范围标志和严禁事项的告示牌。
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得堆放废渣，不得设立有害化学物品仓库、堆栈或装卸垃圾、粪便和有毒物品的码头，不得使用工业废水或生活污水灌溉及施用持久性或剧毒
的农药，不得从事放牧等有可能污染该段水域水质的活动。
水厂生产区的范围应明确划定并设立明显标志，在生产区外围不小于10m范围内不得设置生活居住区和修建禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑，不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道，应保持良好的卫生状况和绿化。
2）地下水
取水构筑物的防护范围，其防护措施与地面水的水厂生产区要求相同。 在单井或井群的影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药，不得修建渗透水厕所、渗水坑、堆放废渣滓或铺设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。如取水层在水井影响半径内不露出地面或取水层与地面水没有互相补充关系时，可根据具体情况设置较小的防护范围。
3、掌握地下水取水构筑物类型及适用条件。
地下取水构筑物的类型及适用条件如下：
3.1管井，井径50-1000mm
（1）适用于含水层厚度大于4m，其底板埋藏深度大于8m；
（2）适应于开采深层地下水，在深井泵性能允许的情况下，不受地下水埋深限制；
（3）适应性强，能用于各种岩性、埋深、含水层厚度和多层次含水层，应用范围最为广泛。
3.2大口井，井径2-12m
（1）适用于取集浅层地下水，底板埋藏深度小于15m，含水层厚度在5m左右； （2）适用于任何砂石、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；
（4）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。
3.3辐射井，集水井直径4-6m，辐射井直径50-300mm
（1）适用于含水层厚度在10m以内；
（2）适应性较强，适用于不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深大的含水层；
3.4渗渠，直径450-1500mm。
（1）适用于底板埋藏深度小于6m，含水层厚度小于5m的浅层地下水； （2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层；
（3）最适宜于开采河床地下水或地表渗透水。
4、熟悉江河、湖泊和水库取水构筑物选择的基本要求。
4.1江河取水构筑物位置选择的基本要求
（1）设在水质较好的点
生活和生产污水排入河流将直接影响取水水质，为了避免污染，取得较好水质的水，取水构筑物的位置，宜位于城镇和工业企业上游的清洁河段。在污水排放口的上游100～150m以上。
取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物。
在沿海地区受潮汐影响的河流上设置取水构筑物时，应考虑到咸潮的影响，应尽量避免吸入咸水。河流入海处，由于海水涨潮等原因，导致海水倒灌，影响水质。设置取水构筑物时，应注意这一现象，以免日后对工业和生活用水造成危害。
其它如农田污水灌溉，农作物及果园施加杀虫剂，有害废料堆场等都可能造成污染水源，在选择取水构筑物位置时应予以注意。
电厂冷却水要求取得温度尽可能低的河水。通常水深较大的河流，夏季表层温度较高，底层水温较低。水流较缓的大河（不受潮汐影响时），河心水温较低，岸边水温较高。为了取得低温水，宜从底层和河心取水。
（2）具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深。
在弯曲河段上，取水构筑物位置宜设在河流的凹岸，但如果在凸岸的起点，主流尚未偏离时，或在凸岸的起点或终点，主流虽已偏离，但离岸不远有不淤积的深槽时，仍可设置取水构筑物。
（3）具有良好的地质、地形及施工条件。
（4）靠近主要用水地区。
（5）应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物。
（6）避免冰凌的影响。
（7）应与河流的综合利用相适应。
4.2江河水取水构筑物
4.2.1固定式取水构筑物
（1）岸边式取水构筑物（包括合建式和分建式）
适用于大、中、小型取水量，宜建在岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。
（2）河床式取水构筑物
适用于河床稳定、河岸平坦、枯水期主流离岸较远、岸边水深不够或水质不好、而河中又具有足够水深或较好水质时。
取水方式：自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水、桥墩式取水。
4.2.2移动式取水构筑物
（1）浮船式取水构筑物
适用条件：水位变化幅度在10～40m，涨落速度小于2m/h的江河水取水；临时供水的取水构筑物或允许断水的永久性取水构筑物；投资受到限制，难以修
建固定式取水构筑物。
取水位置的选择：河岸有适宜坡度；设在水流平缓、风浪小的地方，以利于浮船的锚固和减小颠簸；尽量避开河漫滩和浅滩地段。
（2）缆车式取水构筑物
适用条件：水位变化幅度在10～35m，涨落速度小于2m/h的江河中取水；作为永久性取水构筑物；水位变化幅度大且水流急、风浪大，不宜用浮船取水；受牵引设备限制，每部泵车的取水流量小于10万m3/d；取水河道漂浮物少、无冰凌、无船只碰撞可能。
取水位置的选择：宜选择在河岸地质条件较好，岸坡稳定的位置；宜选择在岸坡倾角为10～280的地段；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。
4.3湖泊和水库取水构筑物
（1）不要选择在湖岸芦苇丛生处附近。
（2）不要选择在夏季主风向的向风面的凹岸处。
（3）为了防止泥沙淤积取水头部，取水构筑物位置应选在靠近大坝附近，在远离支流的汇入口。
（4）取水构筑物应建在稳定的湖岸或库案处。
5、熟悉水源水质监测系统的组成及主要监测内容。
水质自动监测系统一般由一个中心站和几个子站组成。
（1）提水装置
（2）预处理装置
（3）监测仪器
（4）数据采集
（5）数据处理与传输装置
（6）远程数据管理中心
主要监测内容：水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、高锰酸盐指数、
、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮、磷酸化学需氧量（COD）
盐、硝酸盐氮
三、输水和配水工程
1、掌握管网和输水管的布置原则以及管网的水力计算方法。
3.1 管网布置原则
3.1.1布置原则
（1）按照城市规划布置，考虑分期建设可能，留有充分的发展余地。 （2）城市配水管网宜设计成环状，当允许间断供水时，可设计为树状网，
但应考虑将来有连成环状网的可能。在树枝状管段的末端应装置排水阀。
（3）工业企业配水管网的形状，应根据厂区总图布置和供水安全要求等因素确定。
（4）城镇生活饮用水的管网，严禁与非生活饮用水的管网连接。城镇生活饮用水管网，严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统连接。
（5）管线遍布在整个给水区内，管网中的干管应以最近距离输水到用户和调节构筑物，保证用户有足够的水量和水压。
（6）配水管网应按最高日最高时用水量及设计水压进行计算，并应分别按下列三种情况和要求进行校合：发生消防时的流量和水压要求；最大转输时的流量和水压要求；最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求。
（7）城市内一般建筑物可以从管网引一条进水管，用水较高的建筑物或建筑物群可从管网不同方位引入两条或数条水管。
3.1.2 定线
（1）城市管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。
（2）干管定线时其延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，以最近的距离，将一条或几条干管平行地布置在用水量较大的街区。平行的干管间距约为500～800m，干管之间的连接管间距考虑在800 ～1000m左右。
（3）干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面和重要道路下通过。
（4）生活饮用水管道应尽量避免穿过毒物污染及腐蚀性等地区，如必须穿过时应采取防护措施。
（5）城镇给水管道的平面布置和竖向标高，应符合城镇的管道综合设计要求；工业企业给水管道的平面布置和竖向标高，应符合厂区的综合设计要求。
（6）城镇给水管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距，应根据建筑物基础的结构、路面种类、卫生安全、管道埋深、管径、管材、施工条件、管内工作压力、管道上附属构筑物的大小及有关规定等条件确定。
（7）给水管应设在污水管上方。当给水管与污水管平行设置时，管外壁净距不应小于1.5m。当给水管设在污水管测下方时，给水管必须采用金属管材，并应根据土壤的渗水性及地下水位情况，妥善确定净距。
（8）给水管道相互交叉时，其净距不应小于0.15m。生活饮用水给水管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，应采用钢套管，套管伸出交叉管的长度每边不得小于3m，套管两端应采用防水材料封闭。
3.1.3管顶埋深
管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度以及与其他管道交叉等因素确定。当有热力计算和技术经济论证时才允许埋设在土壤冰冻线以上或露天敷设，并应采取调节管道伸缩和防寒保暖措施。
3.1.4管径
（1）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。
（2）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。
（3）通过水力计算确定管径。
3.1.5管材
管材可分为金属管（铸铁管和钢管等）和非金属管（预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管和塑料管）。管材的选择，取决于承受的水压、外部荷载、土的性质、施工维护和材料供应等条件确定。
3.1.6阀门
（1）给水管网应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。管网上的阀门间距，不应超过5个消火栓的布置长度。
（2）在配水管网隆起点和平直段的必要位置，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。
3.1.7集中给水栓
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。
3.1.8管道支墩与基础
（1）承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置，应根据管径、转弯角度、试压标准和接口摩擦力等因素通过计算确定。
（2）在土基上，管道一般应敷设在未经扰动的原状土层上；在岩基上，应铺设砂垫层；对于淤泥和其他承载能力达不到设计要求的地基，必须进行基础处理。
3.2 输水管布置原则
3.2.1定线
（1）输水管定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和维护，保证供水安全。
（2）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。
（3）减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。
（4）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，根据地形高差、管线长度和水管承压能力等情况确定加压泵站。
（5）设计时应远近期同时考虑，分期实施。
3.2.2设计流量
（1）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。
（2）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，由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。
（3）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。
3.2.3条数及连通管
（1）输水管渠一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其他安全供水措施时，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%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定，当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。
（2）为保证在输水管渠局部损坏时仍能保证事故水量，可在平行的2条或3条输水管渠之间设置连通管，并装置必要的阀门。
3.2.4附属设施
（1）输水管道应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。
（2）在输水管道隆起点和平直段的重要位置上，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。
（3）设计满流输水管道时，应考虑发生水锤的可能，必要时应采取消除水锤的措施。
3.3管网的水力计算方法。
3.3.1沿线流量和节点流量
管网计算时并不包括全部管线，而是只计算经过简化后的干管网。管网图形由许多管段组成，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折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在管网水力计算中，首先需求出沿线流量和节点流量。
（1）沿线流量
城市给水管线，干管和分配管上接出许多用户，沿管线配水，用水情况复杂，难以按实际用水情况来计算管网。因此，计算时往往加以简化，即假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量：
qs＝ Q－Σq
Σl
式中 qs —比流量，L/（s·m）；
Q —管网设计总用水量（最高日最高时），L/s；
Σq —大用户集中于节点的总流量；
Σl — 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。
最高日最高时用水量和最大转输时或事故时的比流量不同，所以在管网计算时须分别计算。
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）： q1= qsl （式2）
式中q1—沿线流量，L/s；
l—该管段的长度，m。
需要说明的是，按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求出比流量的方法，存在一定的缺陷，因为它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。
（2）节点流量
节点流量类型：
工业企业和公共建筑等大用户集中流量，可作为节点流量；
城镇居民用水比较分散，经比流量，沿线流量和节点流量计算后，分配到节点，作为节点流量。
沿线流量化成节点流量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。
管网任一节点由沿线流量折半作为节点流量公式为：
qi ＝ 0.5Σq1
即任一节点i的节点流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。在城市管网中，大用户集中流量可直接作为接入大用户节点的节点流量。
管网按消防流量核算时，消防用水量加在最不利的节点。
3.3.2管段计算流量
流量分配方法：
单水源的树状网中，每一管段只有唯一的流量，任一管段的流量等于该管段下游所有节点流量的总和。根据管段流量即可选用管径和进行水头损失计算。
环状网的流量分配比较复杂，不可能像树状网一样，对每一管段得到唯一的流量值。分配流量时，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的条件，公式表示为：
qi ＋Σqij ＝ 0
式中qi — 节点i的节点流量，L/s；
Σqij —从节点i到节点j的管段流量，L/s。
环状网流量分配的步骤是：
A．按照管网的主要供水方向，先拟定每一段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点；
B．流量分配时，一般在环状网平行的干管线中分配大致相同的流量，因而采用相近或相同的管径，这样一条干管损坏，流量由其他干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多；
C．相互平行的干管之间的连接管，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，不必分配过大的流量。
D．多水源管网，可从不同水源节点开始分配，位于分界线上各节点流量，由几个水源同时供给。各水源供水范围的节点流量总和加上分界线上由该水源供应的节点流量，应等于该水源的供水量。
环状网流量分配后，即可得出各管段的计算流量，由此流量即可确定管径。
3.3.3管网水力计算
(1)树状网水力计算
树状网的计算比较简单，主要原因是树状网中每一管段的流量容易确定，只要在每一节点应用节点流量平衡条件。任一管段的流量确定后，即可按平均经济流速的条件求出管径，并求得水头损失。控制点的选择很重要，在保证控制点水压达到最小服务水头时，整个管网不会出现水压不足的地区。如果控制点选择不当而出现某些地区水压不足时，应重新选定控制点进行计算。
支线计算可依据接出支线处节点的水压标高（等于节点处地面标高加服务水头）与支线终点的水压标高（终点地面标高与服务水头之和）差除以支线长度，即得支线的水力坡度，再从支线每一管段的流量并参照此水力坡度选定管径。
（2）环状网水力计算
A.环状网水力基础方程
首先分析环状网水力计算的条件。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+ I-1
给水环状网水力计算是联立求解连续性方程、能量方程和压降方程。
连续性方程、能量方程和压降方程
名称 计算公式 说明
连方
续性
程
能量
方程 在一节点，流向该节点的流量等于从该节点流出的流量，假定从节点流出的流量为正，流向节点的流量为负，得： qi ＋Σqij ＝ 0 管网每一环中各管段的水头损失总和等于零。一般假定，水流顺时针方
向的管段，水头损失为正，逆时针方
向的为负，得: Σhij ＝0
表示管段流量和水头损失的关系，公
式为：qij ＝（（Hi－Hj）/ Sij） 1/2
qi — 节点i的节点流量，L/s； Σqij —从节点i到节点j的管段流量，L/s。 hij—管段水头损失，m。 压降方程 Hi—节点i对某一基准点的水压，m； Hj—节点j对某一基准
点的水压，m；
Sij—管段摩阻
B.计算方法分类
在管网水力计算时，根据求解的未知数是管段流量还是节点水压，可以分为解环方程、解节点方程和解管段方程三类：
在初步分配流量后，调整管段流量以满足能量方程，得出各管段流量的环方程组解法；
应用连续性方程和压降方程解节点方程组，得出各节点的水压；
应用连续性方程和能量方程解管段方程组，得出各管段的流量。
解管网方程
所解方程
解环方程 求解方法 经流量分配后，环网各节点已满足连续性方程，可由
该流量求出的管段水头损失，并不同时满足L个环的
能量方程，用校正流量△q调整管段流量，使其满足能
量方程。一般假定校正流量△q以顺时针方向为正，逆
时针方向为负。
假定每一节点水压的条件下，应用连续性方程以及管
段压降方程，通过计算调整，求出每一节点的水压，
再据此求出管段的水头损失和流量。
应用连续性和能量方程，求得各管段流量和水头损失，
再根据已知节点水压求出其余各节点水压。
解节点方程 解管段方程
2、掌握城市给水管网的运行维护方法。
2.1日常管网运行管理内容主要包括：
（1）检漏和修漏；
方法有实地观察法、听漏法和分区检漏法。
（2）水管清垢和防腐蚀；
采用非金属管材时，防腐蚀方法有在金属表面上涂油漆、水泥砂浆等、阴极保护等。
（3）用户接管的安装、清洗和防水冻；
（4）管网事故抢修；
（5）检修阀门、消火栓、流量计和水表。
2.2水管防腐蚀
防腐蚀方法有：
采用非金属管材；
在金属表面上涂油漆、水泥砂浆等；
阴极保护等
2.3清垢和涂料
（1）管线清垢的方法有：水气冲洗；气压脉冲射流法；刮管法。
（2）涂料的方法有：离心法和压缩空气法。
2.4维持管网水质：
（1）定期排放管网的死水；
（2）管网延伸时，应在管网中途加氯；
（3）尽量采用非金属管道；
（4）定期冲洗水塔、水池和屋顶高位水箱；
（5）无论在新敷管线还是旧管线检修应冲洗消毒。
3、熟悉输水管技术经济计算方法。
输水管的技术经济计算是指在投资偿还期内，求年费用折算值最小的经济管径。 年费用折算值是按照年计的管网建造费用和管理费用
管网年折算费用＝管网建造费用/投资偿还期＋每年管理费用
每年管理费用＝动力费＋折旧大修理费
年费用折算值：
100⎞⎛αW0=⎜p+bDLPQh+∑ij⎟∑ijijt⎠⎝
式中P=8.76βEρgb,α−−单位长度管线造价公式中的系数和指数；
Dij−−管径，m；
Lij−−管径长度，m；
t−−投资偿还期，a；
Q−−输入水网的总流量，Ls；
3. 1压力输水管技术经济计算
对W0求导数。得到
经济管径：
Dij=(fQq1nα+mij)
f=mPk8.76βEρgkm= 100⎞100⎞⎛⎛pαbp++⎜⎟⎜⎟αbηt⎠t⎠⎝⎝
F称之为经济因素，是包含多种指标的综合参数。
3.2重力输水管技术经济计算
重力输水管不需要供水动力费用。技术经济计算的问题是：求出利用现有水头并使管线建造费用最低的管径。
年费用折算值： 100⎞⎛αW0=⎜p+bDL⎟∑ijijt⎠⎝
α
⎛kql100⎞⎛W0=⎜p+⎟∑blij⎜⎜ht⎠⎝⎝ij
hij=knqij
mDijnijij⎞m ⎟⎟⎠lij
4、熟悉城市给水管网水质监测系统的构成及监测的主要内容。
3.41水质监测系统组成
每个水质点配置在线式浊度仪和余氯仪，水质数据无线传到调度中心进入数据处理系统。
4.4.2 管网水质监测点的选点原则
（1）监测点必须设置在供水干管上，由于水质仪表对取水量和水压有一定的要求且必须连续采样，因此取样点至检测仪表间的取样管上不能接其它的用户，以免用户用水造成水压的变化，影响取水水量和水压造成测量误差，而且只有在干管上取样的水质数据才具有代表性，能反映附近较大区域的水质情况。
（2）水厂供水的接合部、水厂供水的接合部由于水流方向经常改变，又往往处在管网末梢，是水质波动较大，水质较差的地方，可以称为水质最不利点。
（3）干管末梢“一般来说，干管末梢水质较差，居民投诉比较集中，设置水质监测点是必要的。一旦发现浊度升高余氯下降可定期提前采取管网排污措施，确保水质。
（4）用水比较集中的地区和国家要害部门，在每个水厂的主要供水干管上
实时监测用户水质的变化情选择1个大的住宅小区或要害部门附近设置水质点，
况。
（5）安装方便，便于维护。
5、熟悉城市给水管网服务压力的确定，及管网测压系统的组成。
（1）给水管网服务压力的确定
用户要求
管网性质
运行费用
管网渗漏
（2）管网测压系统
测压点以设在大中口径的干管线上为主，不宜设在进户支管上或有大量用水的用户附近。测压时可将压力表装在消火栓或给水龙头上，采用自动记录压力仪记录，通过通讯设备传到调度中心。
6、熟悉降低管网漏失率的技术措施和管理措施。
技术措施和管理措施：
（1） 降压减漏，一般情况下，系统的漏水量与其水压力的大小成正比，所以，通过降低系统的设计压力，就可减少渗漏，还可起到节水的作用。
（2）避免在输水干管附近进行强度大的施工，以防大的震动使管道破裂而漏水。
（3）对那些已遭腐蚀的管线、阀门以及管件等，要及时维护、维修，对已发生严重腐蚀的要及时更换，以免漏水严重，造成地基沉陷或产生更严重的后果。
（4）选择优质管材，选择那些防爆、抗震、防腐能力强，以及内壁光滑、接口合格、壁厚均匀等质量过关的优质产品。
（5）提高施工质量，施工时对管沟内的淤泥、块石硬物进行换土夯实，对管线接口严格把关，若是焊接钢管则要求焊缝宽厚均匀，焊缝没有夹渣、气孔，铸铁承插口接口应将打密实，法兰接口要注意法兰与管子垂直，两片法兰对准，垫圈就位准确等，对管道要加强防腐措施。
（6）对设在室外的水表、管线、管件要采取防冻措施，在冬季，北方容易
发生用水设备冻结、冻坏的现象，造成漏水，要做好设备的防冻保温工作，合理选择检漏方法。
7、了解城市二次供水的组成及影响水质的因素。
四、给水处理
1、熟悉给水常规处理工艺及其适用范围，了解深度处理工艺和适用范围。
1.1 给水处理可分为两大类：饮用水处理和工业用水处理。
1.2 饮用水常规处理工艺及适用范围
（1）地表水为水源
饮用水常规处理的主要去除对象是水中的悬浮物质、胶体物质和病原微生物，所需采用的技术包括：混凝、沉淀、过滤、消毒。
混凝是向源水中投加混凝剂，使水中难于自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体（俗称矾花）。
沉淀将混凝形成的大颗粒絮体通过重力沉降作用从水中分离。也可以采用澄清替代混凝和沉淀，把这两个过程集中在同一个处理构筑物中进行。
过滤是利用颗粒状滤料截留经过沉淀后水中残留的颗粒物，进一步去除水中的杂质，降低水中的混浊度。
消毒是饮用水处理的最后一步，向水中加入消毒剂（一般用液氯）来灭活水中的病原微生物。
（2）地下水为水源
饮用水常规处理的主要去除对象是水中可能存在的病原微生物。对于不含有特殊有害物质（如过量铁、锰等）的地下水，饮用水处理只需进行消毒处理就可以达到饮用水水质要求。
1.3 饮用水深度处理及适用范围
深度处理主要有以下几种方法：
（1）粒状活性炭吸附法；
（2）臭氧－粒状活性炭联用法；
（3）生物活性炭法；
（4）光化学氧化法；
（5）超声波－紫外线联用法；
（6）膜滤法。
采用臭氧－活性炭联用技术去除水中微量有机污染物十分有效，但基建投资和运行费用较高；
光化学氧化法、超声波－紫外线联用法宜用于小型饮水净化装置；
超滤法及纳滤法不能去除水中小分子有机物，且纳滤和超滤装置成本及运行
费用较高。
深度处理方法的基本作用原理是吸附、氧化、生物降解、膜滤等4种，即或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂及物理化学氧化法的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者以膜滤法滤除大分子有机物。
2、熟悉混凝机理；熟悉影响混凝效果的主要因素及反应池（絮凝池）的设计原理，了解加药设备及控制原理、方法。
2.1混凝机理
（1）压缩双电层
水处理所去除的胶体主要为带负电的胶体（粘土、细菌等），常用的铝盐铁盐混凝剂产生的带正电荷的高价金属羟基聚合离子，可以起到压缩双电层的作用。
由于加入的铝盐、铁盐中的铝或铁在pH中性的水中并不是以三价金属离子的形式存在，因此在某些论著中认为水的混凝处理机理不含有压缩双电层作用。但是根据加入混凝剂后胶体的电动电位下降、含有较多高价的Al、Fe羟基聚合离子的混合混凝剂的混凝效果好的现象，在水的混凝处理机理中仍应包括压缩双电层的机理。
（2）电性中和
胶体表面通过与带异号电荷的离子、带异号电荷的胶粒或大分子中带异号电荷部分的静电吸附，中和了原来胶粒所带的电荷。铝盐、铁盐混凝剂产生的带正电荷的氢氧化铝、氢氧化铁胶体、带正电荷的单核或多核羟基配合物或聚合物等，都能与负电胶体很好地吸附，使水中胶体的电动电位下降，胶体脱稳凝聚。对于在表面不同部位含有许多电荷的胶体，在相互吸附电中和时，由于空间效应，多个不同电性的胶体颗粒就可以相互吸附与桥联，形成空间网架结构大的絮状聚合体（水处理中又称为矾花）。
（3）吸附架桥
不仅正负电胶体间可以相互吸附架桥，一些不带电荷甚至是带有与胶粒同性电荷的高分子物质，通过氢键、范德华力等与胶粒也有吸附作用，一个高分子聚合物的分子可以吸附多个胶粒，起到桥联作用。一些线形高分子聚合物，如聚丙烯酰胺就是很有效的高分子助凝剂。
（4）沉淀物的卷扫或网捕
铝盐铁盐产生的大量氢氧化铝、氢氧化铁沉淀物能够直接网捕卷扫水中的胶体颗粒，即水中胶体颗粒直接吸附在已形成的大絮体上，而不是从胶体小颗粒相互凝聚长大。
在水的混凝处理中，以上几种机理可能都会起作用，只是各种机理所起作用的程度会有所不同，与处理条件、工艺设备、混凝剂种类及投药量、源水浊度、
水的pH值等有关。
2.2影响混凝效果的主要因素
（1）水温影响
水温对混凝效果有明显影响。我国气候寒冷区，冬季地表水温有时低达0~2°C，尽管投加大量混凝剂也难获得良好的混凝效果，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散。
为提高低温水混凝效果，常用方法是增加混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。常用的助凝剂是活化硅酸，对胶体起吸附架桥作用。它与硫酸铝或三氯化铁配合使用时，可提高絮凝体密度和强度，节省混凝剂用量。
（2）水的pH值和碱度影响
水的pH值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。对硫酸铝而言，水的pH值直接影响Al3＋的水解聚合反应。用以直接去除浊度时，最佳pH值在
6.5~7.5之间，絮凝作用主要是氢氧化铝聚合物的吸附架桥作用和羟基配合物的电性中和作用；用以去除水的色度时，pH值宜在4.5~5.5之间。采用硫酸铝混凝除色时，pH值应趋于低值。
采用三价铁盐混凝剂时，适用的pH值范围较宽，用以去除水的浊度时，pH值在6.0~8.4之间；用以去除水的色度时，pH值在3.5~5.0之间。
使用硫酸亚铁作混凝剂时，应首先将二价铁氧化成三价铁方可，通常用氯化法。高分子混凝剂的混凝效果受水的pH值影响较小，例如聚合氯化铝。
从铝盐（铁盐类似）水解反应可知，水解过程不断产生H+，从而导致水的pH值下降。为此，应投加碱剂（如石灰）以中和混凝剂水解过程中所产生的氢离子。
（3）水中悬浮物浓度的影响
从混凝动力学方程可知，水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减小，凝效果差。为提高低浊度原水的混凝效果，通常采用以下措施：
1）在投加铝盐或铁盐同时，投加高分子助凝剂，如活化硅酸或聚丙烯酰胺等；
2）投加矿物颗粒（如粘土等）以增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率，并增加凝絮体密度；
3）采用直接过滤法，即原水投加混凝剂后经过混合直接进入滤池过滤，滤料（砂和无烟煤）即成为絮凝中心。
如果原水悬浮物含量过高，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需铝盐或铁盐助凝剂量将相应大大增加。为减少助凝剂用量，通常投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺及活化硅酸等。聚合氯化铝作为高浊度水的混凝剂也可以获得较好效果。
2.3絮凝反应池设计原理
在絮凝反应设备中要求有适当的搅拌或紊流强度，平均速度梯度20～70s-1，
并且沿着池长方向，随着矾花的长大，流速或搅拌强度逐渐减小。
絮凝反应池的水力停留时间一般为10～30min，GT值在104～105。对于处理难度较大的低浊水应采用较长的停留时间。
按搅拌方式分类，常用的絮凝反应池的类型可分为机械搅拌与水力搅拌两大类。
（1）机械搅拌
采用机械搅拌的絮凝反应池称为机械搅拌絮凝反应池或机械反应池。机械搅拌絮凝池沿池长方向一般设3－4（档），用栅墙或穿孔花墙分隔，水从其中串联流过。每级设有搅拌机，带动池中的浆板缓慢转动，搅拌水流起反应作用。根据转轴的布置方式，分为水平轴和垂直轴两种，其中水平轴可用于较大宽度的反应池，采用较广。
机械搅拌絮凝池的反应效果好，水头损失小，可以适应水质水量的变化，便于调整。不足之处是与水力搅拌反应池相比，增加了机电维护工作量，且部分设备在水下，不便维护。
机械搅拌絮凝池的主要设计参数是：总的水力停留时间一般为15－20min，浆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
隔板反应池
隔板反应池是目前我国应用极为广泛的一种反应池，分为往复式和回转式两种，池中设多道隔板，形成狭长回转的廊道，水流在廊道中曲折前进，水流转向的角度为：往复式180度，回转式90度，由水流转向产生主要的搅拌作用。
廊道中水流的流速按从大到小计算，起端流速一般为0.5~0.6m/s，末端流速一般为0.2－0.3m/s，用改变隔板之间的间距来达到改变流速的要求。为便于施工，隔板间的净间距一般需大于0.5m。隔板反应池水力停留时间20~30min，总的水头损失0.3~0.5m。
折板反应池
折板反应池又分成单通道折板反应池和多通道折板反应池。多通道折板反应池也可以用波纹板填料做折板，又称为波纹板反应池。折板反应池中流速应逐段降低。分段数一般不宜小于三段，各段的流速可分别为：
第一段：0.25～0.3m/s；
第二段：0.15～0.25m/s；
第三段：0.10～0.15m/s；
折板反应池中折板的角度采用90°～120°，排列方式分为同波排列和异波排列两种，以同波排列为多。
折板反应池的絮凝效果明显优于隔板反应池，水力停留时间较短，一般为6～15min。
单通道折板反应池适合于小型水厂，波纹板反应池和多通道折板反应池适合
于大中型水厂。
3、熟悉沉淀理论；熟悉沉淀、澄清构筑物的类型及特点；掌握平流沉淀池、辐流沉淀池、斜管沉淀池运行及管理；熟悉机械搅拌加速澄清池的设计计算。
3.1沉淀理论
沉淀分类：
（1）自由沉淀：适用于低浓度的离散颗粒，颗粒在沉降过程中，其形状、尺寸、质量均不变，颗粒之间无相互干扰，因此，在沉降过程中颗粒的沉速不变。
（2）絮凝沉淀：絮凝性颗粒在沉淀过程中发生凝絮作用，沉速逐渐增加。 （3）拥挤沉淀（受阻沉淀）：因颗粒的浓度过高，颗粒在沉淀的过程中相互干扰，不同颗粒以相同的速度成层下降，并形成明显的固液界面。
（4）压缩沉淀：在颗粒浓度极高的情况下（如污泥浓缩池底部附近），颗粒在相互支撑的条件下受重力的作用被进一步挤压。
在以上四种沉淀类型中：自由沉淀是沉淀法的基础，沉淀池的理论分析与设计都是基于自由沉淀的。
拥挤沉淀理论在给水处理中主要用于高浊度水源水（如黄河水）的预沉淀。压缩沉淀主要用于污泥浓缩池的设计。
3.2沉淀池的类型
沉淀池的池型主要有：平流式沉淀池、斜板（管）沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池。给水处理中常用的池型是平流式沉淀池和斜板（管）沉淀池，辐流式沉淀池可用于高浊度水（如黄河水）的预沉淀。
（1）平流式沉淀池
平流式沉淀池是水处理中应用最早、最广泛的沉淀池池型。平流式沉淀池采用狭长的矩形水池。进水通过穿孔花墙或配水栅缝，均匀分布在沉淀区的过水断面上。在沉淀池的末端水面设有溢流堰和出水槽，水在池中沿池长方向缓缓地水平流动，水中的颗粒逐渐沉向池底。
平流式沉淀池的主体部分一般为平底，采用机械刮泥或吸泥。沉淀池的池数不得小于2个。
平流式沉淀池具有处理效果稳定，运行管理简便，易于施工等优点，不足之处是占地面积较大。平流式沉淀池的水力停留时间一般为1.0~3.0h。
（2）斜板（管）沉淀池
优点：停留时间短、沉淀效率高、占地省等。
缺点：
1）运行中斜板（管）易产生积泥和藻类滋生问题，需定期放空对斜板进行冲洗，积泥过多还易发生斜板压塌事故。
2）斜板（管）材料的费用高，且使用数年后，因老化还需要更换。
3）因水流在斜板之间停留时间极短（几分钟），斜板沉淀池的缓冲能力及稳
定性较差，对沉淀前面的混凝处理运行稳定性要求较高。
（3）竖流式沉淀池
进水从中心进水管流入池内后，在竖流向上流动的过程中进行颗粒的分离，池底为泥斗重力排泥。
竖流式沉淀池不适用于给水的混凝沉淀工艺，而主要用于小型污水处理。 （4）辐流式沉淀池
辐流式沉淀池适用于大水量的沉淀处理，池型为圆形，直径在20m以上，一般在30m~50m，周边水深一般在2.5m－3.5m。进水从中心进水管进入池中心后，经整流筒整流，再以辐射方向从池中心流向池周边的出水堰。辐流式沉淀池的池底采用机械排泥，刮泥机每小时旋转几周，把污泥刮到中心，再用静水压力排除池外。
辐流式沉淀池主要用于污水处理，不适用于混凝后的沉淀，多用于废水处理。辐流式沉淀池再给水处理中主要用于高浊度水（黄河水）的预沉淀处理。
3.3澄清池的类型及特点：
澄清池将絮凝和沉淀综合在一个构筑物内完成。
分为两大类：泥渣悬浮型；泥渣循环型
泥渣悬浮型有：悬浮澄清池和脉冲澄清池两种。
泥渣循环型有：机械搅拌澄清池和水力循环澄清池
悬浮澄清池受水质、水量变化较大，上升流速小，一般用于小型水厂。 脉冲澄清池受水质、水量和水温影响较大，构造复杂、现基本被淘汰。 水力循环澄清池受水量、水质、水温影响较大，池子直径和高度有一定比例，适合中小水厂。
3.4沉淀池运行及管理
（1）平流/辐流沉淀池
要及时掌握原水水质变化情况，确定混凝剂的投加量。如果沉淀池底积泥过多将减少沉淀池容积，并影响沉淀效果，故应及时排泥。有机械连续吸泥或有其他排泥设备的沉淀池，应将沉淀池底部泥渣连续地或定期进行排除。无排泥设备的沉淀池，一般采取停池排泥，把池内水放空采用人工排泥，人工排泥至少应有1～2次，可在供水量较小期间利用晚间进行。
（2）斜板（管）沉淀池
斜板（管）设置在平流沉淀池中，效果最为显著，但仍存在着占地面积大的弊病。一些村自来水厂常采用占地面积小的斜管沉淀池。混合反应的好坏对斜板（管）沉淀效果有很大影响。考虑沉淀和排泥两个因素。水在斜板（管）内停留时间一般为2～5min。
斜板（管）长度常用0.9～1m。
上向流斜板（管）沉淀池的垂直上升流苏，一般情况下可采用2.5～3.0mm/s。 斜板于斜管比较，当上升流速小于5mm/s时，两者净水效果相差不多；当上升流速大于5mm/s时，斜管优于斜板。
上向流斜板（管）沉淀池的运行操作大体与平流式沉淀池相同，但必须特别注意不间断地加注混凝剂和及时排泥。
3.5 机械搅拌加速澄清池的设计计算
由于机械搅拌澄清池为混和、混凝和分离三种工艺在一个构筑物中的综合工艺设备，各部分相互牵制、相互影响，所以计算工作往往不能一次完成，必须在设计过程中作相应的调整。主要设计参数和设计内容如下：
1）清水区上升流速一般采用0.8～1.1mm/s。
2）水在澄清池内总停留时间可采用1.2~1.5h。
3）叶轮提升流量可为进水流量的3～5倍。叶轮直径可为第二絮凝室内径的70％～80％，并应设调整叶轮转速和开启度的装置。
4）原水进水管、配水槽
原水进水管的管中流速一般在lm/s左右。
进水管进入环形配水槽后向两侧环流配水，故三角配水槽的断面应按设计流量的一半确定。配水槽和缝隙的流速均采用0.4m/s左右。
5）絮凝室
目前在设计中，第一絮凝室、第二絮凝室（包括导流室）和分离室的容积比一般控制在2：1：7左右。第二絮凝室和导流室的流速一般为40～60mm/s。
6）集水槽
集水槽用于汇集清水。集水均匀与否，直接影响分离室内清水上升流速的均匀性．从而影响泥渣浓度的均匀性和出水水质。因此，集水槽布置应力求避免产生局部地区上升流速过高或过低现象。在直径较小的澄清池中，可以沿池壁建造环形槽；当直径较大时，可在分离室内加设辐射形集水槽。辐射槽数大体如下：当澄清池直径小3.6m时可用4～6条，直径大于6m时可用6～8条。环形槽和辐射槽的槽壁开孔。孔径可为20～30mm。孔口流速一般为0.5～0.6m/s。
穿孔集水槽的设计流量应考虑流量增加的余地，超载系数一般取1.2～1.5。 a．孔口总面积
根据澄清池计算流量和预定的孔口上的水头，按水力学的孔口出流公式．求出所需孔口总面积：
Σf=βQ
µ2gh
式中 Σf——孔口总面积，m2；
β——超载系数；
µ——流量系数，其值因孔眼直径与槽壁厚度的比值不同而异，对薄壁孔口可采用0.62。
Q——澄清池总流量，即环形槽和辐射槽穿孔集水流量，m3/s。
g——重力加速度，m/s；
h——孔口上的水头，m。
选定孔口直径，计算一只小孔的面积f，按下式算出孔口总数n：
n=Σf
f
或按孔口流速计算孔口面积和孔口上作用水头。
b. 穿孔集水槽的宽度和高度 假定芽孔集水槽的起端水流截面为正方形，也即宽度等于水深。代入H=1.73Q得到穿孔集水榴的宽度为： gB2
B=0.9Q0.4
式中 Q——穿孔集水槽的流量，m3/s。
B——穿孔集水槽的宽度，m。
穿孔集水槽的总高度，除了上述起端水深以外，还应加上槽壁孔口出水的自由跌落高度（可取7～8cm）以及集水槽的槽壁外孔口以上应有的水深和保护高。
7）泥渣浓缩室
泥渣浓缩室的容积大小影响排出泥渣的浓度和排泥间隔的时间。根据澄清他的大小，可设浓缩室1～4个、其容积约为澄清池容积的1％～4％。当原水浊度较高时，应选用较大容积。
4、熟悉过滤理论，了解滤池分类；熟悉滤料选用及反冲洗主要方法。
4.1过滤机理
首先以单层砂滤为例，其滤料粒径通常为0.5mm至1.2mm，滤层层厚一般为70cm。经过反冲洗水力分选后，滤料直径自上而下大致按由细到粗依次排列，称滤料的水力分级，滤层中孔隙尺寸也因此由上而下逐渐增大。
水流中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒表面上，涉及两个问题。首先，被水流携带的颗粒如何与滤料表面接近或接触，这就涉及颗粒脱离水流流线而向滤料颗粒表面靠近的迁移机理；第二，当颗粒与滤料表面接触或接近时，依靠哪些力的作用使得它们粘附于滤料表面上，这就涉及粘附机理。
（1）颗粒迁移
在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态，被水流挟带的颗粒随着水流流线运动。它之所以会脱离流线而与滤粒表面接触，完全是一种物理－力学作用。一般认为由以下几种作用引起：拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用等。
（2）颗粒粘附
粘附作用是一种物理化学作用。当水中杂质颗粒迁移到滤料表面上时，则在范德华引力和静电力相互作用下，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，被粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤粒表面上原先粘附的颗粒上。此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。因此，粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质。
4.2 滤池分类
（1）普通快滤池
普通快滤池采用大阻力配水系统，设有：滤池进水、滤后清水、反冲洗进水、反冲洗排水四个阀门。普通快滤池采用大阻力配水系统，反冲洗水头约7米，设公用的反冲洗水塔或水泵轮流进行冲洗。滤池单池面积小于100平方米，一般在20～50平方米，滤池池深一般为3.2~3.6米，包括承托层、滤料层、砂面上水深（1.5－2.0m）和超高（0.3m）。
普通快滤池可采用石英砂滤料或无烟煤石英砂双层滤料。普通快滤池的应用广泛，运行稳定可靠，适用于大、中、小型水厂。缺点是阀门多，运行操作与检修工作量大。
（2）虹吸滤池
虹吸滤池采用小阻力配水系统，6~8个滤间组成一个系统，一般采用石英砂滤料，过滤运行方式为变水头恒速过滤，冲洗前的最大水头损失一般采用1.5m。虹吸滤池建的很深，以抬高滤后出水水位，用滤后水渠的水位和同组其他滤间产生的滤后水流量进行滤间的反冲。每个滤间均设有滤池进水和反冲出水两个虹吸管。虹吸滤池适用于大中型水厂。
优点：不需大型阀门，不设单独的反冲水塔或水泵，可以通过控制虹吸管实现水力自动控制。
缺点：土建结构复杂，池深较大。
（3）重力式无阀滤池
重力式无阀滤池（也称作无阀滤池）采用小阻力配水系统，单个滤间就可以构成过滤与反冲的完整运行系统。无阀滤池的过滤运行方式为变水头恒速过滤，最大过滤水头一般采用1.5m。多采用石英砂滤料。无阀滤池每个滤间在滤料层上面设有顶盖，利用顶盖上冲洗水箱储存的滤后水的水量和水位进行反冲，反冲后的水通过反冲排水虹吸管排出池外。为减小顶盖上冲洗水箱的体积，一般是两个相邻滤间的水箱连通共用。
无阀滤池的反冲洗可以通过水射器控制反冲排水虹吸管，实现无阀滤池的水力自动控制。
重力式无阀滤池不需设置大型阀门，运行可以实现水力，管理方便，单个滤间（相邻滤间冲洗水箱联通时是2个滤间）能独立运行，适用于小型水厂。不足之处是：池深较大，单池面积较小（一般小于25m2），滤料上面有顶盖不便维护，
在反冲洗时进水不停，浪费水。
（4）移动罩滤池
移动罩滤池是由许多滤格为一组构成的滤池，它采用小阻力配水系统，利用一个可以移动的冲洗罩轮流对各滤格进行冲洗。
冲洗方法是：移动罩先移动到待冲洗的滤格处，然后“落床”扣在该滤格上，启动虹吸排水系统（也有采用泵吸式排水系统的）从所冲洗的滤格上部向池外排水，使其他滤格的滤后水从该滤格下面的配水系统逆向流入，向上冲洗滤格中的滤料层。每个滤间的过滤运行方式为恒水头减速过滤。每组移动罩滤池设有池面水位恒定装置，控制滤池的总出水水量，设计过滤水头可采用1.2~1.5m。
移动罩滤池适用于大中型水厂，池深浅，结构简单，造价低。缺点是：移动罩维护工作量大，罩体与隔墙顶部间的密封要求高。
（5）均质滤料滤池
法国德利满公司V型滤池是一种典型的均质滤料滤池，该池型采用气水不膨胀反冲，并在反冲时滤池继续进水作为表面横向扫洗。滤池底部是配水配气室，上面的钢筋混凝土板上安装长柄滤头，所用长柄滤头在长管上有进气孔和进气缝，反冲时可同时配水配气。滤池中间只设一个很大的冲洗排水槽。过滤运行方式是几个滤间为一组，减速过滤。
V型滤池的特点是：滤层纳污能力高，过滤周期长，反冲耗水量低，冲洗效果好等。
4.3滤料的选用
给水处理所用的滤料，必须符合以下要求：
（1）具有足够的机械强度，以防冲洗时滤料产生磨损和破碎现象；
（2）具有足够的化学稳定性，以免滤料与水产生化学反应而恶化水质。尤其不能含有对人类健康和生产有害的物质；
（3）具有一定的颗粒级配和适当的空袭率。
（4）滤料应尽量就地取材，货源充足，廉价。
4.4反冲洗主要方法
（1）高速水流反冲洗
利用流速较大的反向水流冲洗滤料层，使整个滤层达到流态化状态，且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的污物，在流水剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池。冲洗效果决定于冲洗流速。冲洗流速过小，滤层孔隙中水流剪力小；冲洗流速过大，滤层膨胀度过大，滤层孔隙中水流剪力也会降低，且由于滤料颗粒过于离散，碰撞摩擦机率也减小。故冲洗流速过大或过小，冲洗效果均会降低。
高速反冲洗方法操作方便，池子结构和设备简单，是当前我国广泛采用的一种冲洗方法。
（2）气、水反冲洗
高速水流反冲洗虽然操作方便，池子和设备较简单，但冲洗耗水量大，冲洗结束后，滤料上细下粗分层明显。采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果，又节省冲洗水量。同时，冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀，冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗分层现象，即保持原来滤层结构，从而提高滤层含污能力。 但气、水反冲洗
（3）表面助冲加高速水流反冲洗
需增加气操作也较复杂。国外采用气、水反冲洗比较普遍，我国近年来气水反冲也日益增多。
气、水反冲效果在于：利用上升空气气泡的振动可有效的将附着于滤料表面污物擦洗下来，使之悬浮于水中，然后再用水反冲，把污物排出池外。因为气泡能有效地使滤料表面污物破碎、脱落，故水冲强度可降低，即可采用所谓“低速反冲”。气、水反冲操作方式有以下几种：
1）先用空气反冲，然后再用水反冲。
2）先用气－水同时反冲，然后再用水反冲。
。 3）先用空气反冲，然后用气－水同时反冲，最后再用水反冲或（漂洗）
5、掌握氯 （氨）消毒原理；掌握氯（氨）消毒工艺及设备；掌握加氯（氨）控制及方法，了解加氯副产物的生成及控制方法。
5.1氯（氨）消毒原理
氯容易溶解于水（20℃和98kPa时，溶解度为7160mg/L）。当氯溶解在清水中，下列两个反应几乎瞬时发生：
Cl2+H2O→HOCl+HCl
次氯酸部分水解为氢离子和次氯酸根：
HOCl→H++OCl−
氯消毒作用的机理，一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用，HOCl为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl分子达到细菌内部时，能起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。OCl-1虽亦具有杀菌能力，但是带有负电荷，难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差的多。生产实践表明，PH值越低则消毒作用越强，证明HOCl是消毒的主要因素。
实际上，很多地表水源中，由于有机污染而含有一定的氨氮。一般讲，当PH值大于9时，一氯胺占优势；当PH值为7.0时，一氯胺和二氯胺同时存在，近似等量；当PH值小于6.5时，主要是二氯胺；而三氯胺只有在PH值低于4.5时才存在。
从消毒效果而言，水中有氯胺时，仍可以理解为依靠次氯酸起消毒作用。当水中存在氯胺时，消毒作用比较缓慢，需要较长的接触时间。
氯胺消毒法：
尽管氯胺的消毒作用比游离氯缓慢，但氯胺消毒也具有一系列优点：氯胺的稳定性好，可以在管网中维持较长时间，特别适合于大型或超大型管网；氯胺消毒的氯嗅味和氯酚味小（当水中含有有机物，特别是酚时，游离氯消毒的氯酚味很大）；氯胺产生的三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物少；在氯的替代消毒剂中（二氧化氯、臭氧等），氯胺消毒法的费用最低。
5.2氯（氨）消毒工艺及设备
人工操作的加氯设备主要包括加氯机（手动）、氯瓶和校核氯瓶重量（也即校核氯重）的磅秤等。加氯设备除了加氯机（自动）和氯瓶外，还相应设置了自动检测（如余氨自动连续检测）和自动控制装置。
手动加氯机往往存在加氯量调节滞后、余氨不稳定等缺点，影响制水质量。自动加氯机配以相应的自动检测和自动控制设备，能随着流量、氯压等变化自动调节加氯量，保证了制水质量。
5.3加氯（氨）控制及方法
水中加氯量，可以分为两部分，即需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。
我国饮用水标准规定，出厂水游离性余氯在接触30min后，不应低于0.3mg/L，在管网末梢，不应低于0.05 mg/L。当原水游离氨在0.3mg/L以下时，通常加氯量控制在折点以后；原水游离氨在0.5mg/L以上时，峰点以前的化合性余氨量已够消毒，加氯量可控制在峰点前已节约加氯量；原水游离氨在0.3～0.5mg/L范围内，加氯量难以掌握，如控制在峰点前，往往化合性余氨减少，有时达不到要求；控制在折点后则浪费加氯量。
一般的地面水经混凝、沉淀和过滤后或清洁的地下水、加氯量可采用1.0～
1.5mg/L；一般的地面水经混凝、沉淀而未经过滤时可采用1.5～2.5mg/L。
6、熟悉其它消毒方法。
6.1二氧化氯消毒
二氧化氯既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。作为消毒剂，ClO2对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，从而有效地破坏细菌内含巯基的酶，故ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。ClO2的最大优点是不会与水中有机物作用生成三卤甲烷。
ClO2 消毒还有以下优点：消毒能力比氯强，故在相同条件下，投加量比Cl2少；ClO2余量能在管网中保持很长时间，即衰减速度比氯慢；由于ClO2不水解，故消毒效果受水的pH值影响极小。ClO2能有效地去处或降低水的色、嗅及铁、懵、酚等物质。它与酚起氧化反应，不会生成氯酚。ClO2本身和副产物ClO2-1对人体红细胞有损害。
6.2漂白粉消毒
漂白粉由氯气和石灰加工而成，漂白粉加水反应后生成HOCl，因此消毒原
理与氯气相同。漂白粉需配成溶液加注，融解时先调成糊状物，然后再加水配成1.0%~2.0%（以有效氯计）浓度的溶液。当投加在滤后水中时，溶液必须经过约2~24h澄清，以免杂质带进清水中；若加入浑水中，则配制后可立即使用。
漂白粉消毒一般用于小水厂或临时性给水。
6.3次氯酸钠消毒
次氯酸钠（NaOCl）是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得。次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯强。次氯酸钠消毒作用仍依靠HOCl。次氯酸钠消毒通常用于小型水厂。
6.4臭氧消毒
臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器放电产生的。臭氧既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。在水中投入臭氧，进行消毒或氧化通称臭氧化。作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易消失，故在臭氧消毒后，往往仍需投加少量氯、二氧化氯或氯胺以维持水中剩余消毒剂。臭氧化可迅速杀灭细菌、病毒等。
臭氧作为消毒剂或氧化剂的主要优点是不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。把臭氧与粒状活性炭联用，一方面可以避免副作用产生，同时也改善了活性炭吸附条件。
臭氧生产设备较复杂，投资较大，电耗也较高。
6.5紫外线消毒法：
紫外线消毒是一种物理消毒方法，它利用紫外线的杀菌作用对水进行消毒处理。紫外线消毒处理是用紫外灯照射流过的水，以照射能量的大小来控制消毒效果。由于紫外线在水中的穿透深度有限，要求被照射的水的深度或灯管之间的间距不得过大。
与上面的化学消毒法相比，紫外线消毒的优点是：杀菌速度快，管理简单，不需向水中投加化学药剂，产生的消毒副产物少，不存在生剩余消毒剂所产生的味道。不足之处是：费用较高，紫外灯管寿命有限，无剩余保护，消毒效果不易控制等。
目前，紫外线消毒仅用于食品饮料行业和部分规模极小的小型供水系统。
7、熟悉水厂回流水系统及污泥处理系统的组成和工作原理。
7.1 回流水系统
回流水是指来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池反冲洗废水。回流水回用分为直接回用和处理后回用两种方式。
直接回用是指不经处理直接将废水回流到澄清工艺前。
处理后回用是指将废水经过膜滤、臭氧等工艺处理后在回到过滤工艺前。
7.2污泥处理系统
污泥处理的目的是降低污泥含水率，以达到运输。堆放和最终处置的要求。 处置方法：
排泥水收集＋浓缩＋机械脱水＋泥饼填埋
北京第九水厂污泥处理工艺
8、了解水厂工艺过程自动化控制系统的组成及优化控制。
9、了解水厂工艺过程自动化控制及出厂水的水质检测内容及系统组成。
10、了解膜处理的工艺的机理、适用条件、提高处理效率的分析。
11、了解取出地下水四高物质（氟、砷、盐、氨氮）的处理工艺。
12、了解低温、低浊、高藻、高嗅水源水的工艺处理特点。