水景及游泳池给水排水工程设计教程.ppt

水景及游泳池给水排水工程,Charpter12WaterSupplyandSewerageEngineeringforWaterscapeandSwimmingPool,概述,喷泉是以人工制造的水景，具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园又名长春园中的“西洋楼”建筑群中就包括有三组大型喷泉和若干小喷泉。它是用水力传动的龙尾车将水从低处提升到高处的蓄水池180m3里，然后通过管道供给喷泉。,近代，国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。因而水景的艺术形式和规模都有很大发展。特别是现代电子技术赋予水景的活力，水景中各种音乐喷泉相继出现，雕塑、绿化、灯光、喷泉和瀑布的巧妙配合，构成一幅五光十色、华丽壮观、悦耳动听的美景。,水景的基本形态,镜池、溪流、叠流、瀑布、水幕喷泉、冰塔、涌泉、水膜、水雾孔流、珠泉,12－1水景给水排水设计,水景利用水的哪些特性创造优美的环境,流动聚散蒸发等等,水景四种常用的水景形式和给水系统,,,1.直流给水系统,图1,4,直流给水系统的特点,如图所示，将喷头直接与给水管网连接，喷头喷射出的水即排放，不循环使用。该系统具有系统简单，造价低，维护简单等优点，但存在耗水量大的缺点，常与假山盆景配合做小型喷泉、瀑布、孔流等，适合在小型庭院、大厅内设置。,2.陆上水泵循环给水系统,图2,陆上水泵循环给水系统的特点,如图2所示，系统设有贮水池、循环水泵房和循环管道。喷头喷射后的水多次循环使用。具有耗水量少，运行费用低的优点。但系统较复杂．占地较多，管材用量较大，投资费用高，维护管理麻烦。系统适合各种规模和形式的水景，一般用于较开阔的场所。,3.潜水泵循环给水系统,图3.,潜水泵循环给水系统的特点,如图3所示，系统设有贮水池，将成组喷头和潜水泵直接放在水池内作循环使用。这种系统具有占地少，投资低，维护管理简单，耗水量少的优点。但水姿花形控制调节较困难，适合各种形式的中、小型喷泉、水塔、涌泉、水膜等。,4.盘式水景循环给水系统,图4,盘式水景循环给水系统的特点,如图4所示，系统设有集水盘、集水井和水泵房。盘内铺砌踏石构成两路。喷头设在石隙间，适当隐蔽。此系统具有人可在喷泉间穿行，满足人们的亲水感，增加欢乐气氛的特点。系统不设贮水池，给水均循环利用，耗水量少，运行费用低，但存在循环水易被沾污，维护管理较麻烦的缺点。此系统宜在公园中采用，可设计成各种中、小型喷泉、冰塔、孔流、水膜、瀑布、水幕等形式。,应注意的技术要点,上述4种系统的配水管道宜以环状形式布置在水池内，小型水池也可埋人池底，大型水池可设专用管廊。配水管的水头损失一般采用510mm／m为宜。配水管道接头要求严密平滑，转弯处应采用大转弯半径的光滑弯头。每个喷头前应有不小于20倍喷管口径的直线管段；每组喷头要设调节装置，以调节射流的高度或形状。循环水泵应靠近水池。以减少管道的长度。,控制方式,为增加水景的观赏效果，通常使水姿有一定的变换，有时需要使水的姿态变换与灯光色彩、照度以及音乐的旋律节奏相谐调。这就要求采取较复杂的自动控制措施。,常用的水景控制方式1.手动控制,在水景设备运行后，喷水姿态固定不变，一般只需设置必要的手动调节阀，待喷水姿态调节满意后就不再变换。这是常见的简单的控制方式。,2.时间继电器控制,设置多台水泵或用电磁阀、气动阀、电动阀等控制各组喷头。利用时间继电器控制水泵，电磁阀、气动阀或电动阀的开关，从而实现各组喷头的姿态变换，照明灯具的色彩和照度也可同样实现变换。,3.音响控制,①简易音响控制法一般是在一个磁带上同时录上音乐信号和控制信号。为使音乐与水姿同步变化，应根据管道布置情况，使控制信号超前音乐信号一定的时间。在播放音乐的同时，控制信号转换成电气信号，控制和调节电磁阀的开关、电动调节阀的开启度、水泵的转速等，从而达到变换喷水姿态的目的。,②间接音响控制法,间接音响控制法是利用同步调节装置控制音响系统和喷水、照明系统谐调运行。音响系统可采用磁带放音，喷水和照明系统采用程序带、逻辑回路和控制装置进行调节和控制。,③直接音响控制法,直接音响控制法是利用各种外部声源，经声波转换器变换成电信号，再经同步装置谐调后控制喷水和照明的变换运行。,④混合控制法,对于大、中型水景，让一部分喷头的喷水姿态和照明灯具的色彩和强度固定不变．而将其他喷头和灯具分成若干组，使用时间继电器使各组喷头和灯具按一定时间间隔轮流喷水和照明，在任意一组喷头和灯具工作时，得利用音响控制喷水姿态、照明的色彩和强度的变换。这样就可使喷水随着音乐的旋律而舞动，使照明随着音乐的旋律而变换，形成变化万千的水景姿态。,喷头的形式,直流式吸气（水）式旋流式缝隙式环隙式折射式碰撞式组合式,1直流式喷头,直流式喷头是形成喷泉射流的喷头之一，如图1称，喷头内腔类似于消防水枪形式，具有构造简单，价格便宜的优点。在同样水压下可获得较高或较长的射流水柱。,1.,2吸气（水）式喷头,吸气水式喷头是可喷成冰塔形态的喷头。如图2所示，利用喷嘴射流形成的负压，吸入空气或水使水柱中掺人大量的气泡，增大水的表观流量和反光效果。选用时需根据试验确定喷水效果。,,2.,3旋流式喷头,旋流式喷头是制造水雾形态的喷头，有时还可采用消防使用的水雾喷头代替。如图3所示，其构造复杂，加工较为困难。,3.,4缝隙式喷头,缝隙式喷头是能喷出平面或曲面水膜的喷头之一，如图4所示。出水口为较窄的条形缝隙。若缝隙形状不规则，边界粗糙，水压较大时也能喷成水雾。,4.,5环隙式喷头,环隙式喷头的喷水口是环形缝隙，是形成水膜的另一种喷头，如图5所示它可使水柱的表现流量变大、以较少的水量获得较大的观瞻效果。,6折射式喷头,水流在喷嘴外经折射形成水膜。水膜的形态根据喷头折射体形状不同。可喷出各种形状的水膜，如牵牛花形，马蹄莲形，灯笼形，伞形等。如图6所示。,7碰撞式喷头,碰撞式喷头是靠水流相互碰撞或水流与喷头内壁碰撞而雾化；也是喷成水雾的喷头形式之一，如图7所示。,7.,8组合式喷头,由若干个同一形式或者不同形式的喷头组装在一起构成组合式喷头。可喷成固定的姿态，或者经过适当调节，喷出不同的姿态。图8是组合式喷头的一些实例。喷头的材料应选用耐久性好，易于加工、不易锈蚀的材料。常采用黄铜、青铜、不锈钢、铝合金等材料。对于室内小型水景也可选用塑料和尼龙材料加工。,8.,喷头的水力计算,喷头的流动状态类同于管嘴出流，因此，各种喷头的出口流速和出流量的计算公式基本相同，只是公式中的一些系数因喷嘴形状不同而异。基本计算公式如下,1喷头出口流速,水池设计计算,水池是喷泉的贮水设施，也是水景景观的重要组成部分，水池形状可根据水景的特点，布置成各种平面造型。,水池工艺尺寸,喷泉水池的工艺尺寸包括平面尺寸和水池深度两部分。水池的平面尺寸设计应考虑在一定的风速范围内使喷泉的水滴不致被吹到池外，水滴在风力作用下漂移的距离可用下列公式计算,水滴直径,水池的平面尺寸,水池的平面尺寸每边应比计算值大1.0m以上，以减少向池外溅水。,水池的水深和超高,水池的水深一般采用0.4一0.6m，其超高一般采用0.250.30m。如下面图所示。如果水池还兼做其它用途时，应按其特定用途满足水池深度要求。,水量损失、补充量和循环水量,水量损失包括风吹、蒸发、溢流、排污和渗漏等损失。一般按循环流量或水池容积的百分数计算，其数值参考表l22选用。,补充水量,应满足最大损失水量，还应满足运行前的充水要求，充水时间一般按2418h考虑。对于非循环供水的镜池、珠泉等静水景观，每月应排空换水1一2次，或按表l2-2中的溢流排污百分率连续溢流排污，同时不断补入等量的新鲜水。,补充水水质,补给水可使用生活饮用水、生产用水或清洁的天然水体，水质应符合生活饮用水卫生标准的感官性状指标要求。循环水流量应等于各种喷头喷水量的总和。对于镜池、珠泉等静水景观，为节约用火．也可采用循环处理。,水质污染防治措施,当采用生活饮用水做补给水源时，为防止倒流污染，应设置补给水井。补给水通过浮球阀供给补给水井。为了保持池水水面清洁和维持一定水位，喷泉水池应设置溢流装置，水池还应设置泄水装置，以保证检修和清洗方便，泄空时间一般可按24－48h考虑。,水景设计的步骤和方法,水景设计的主要内容是与建筑师密切配合确定与主体建筑相适应的水景形式和艺术姿态以及水景水池的平面布置，进行水景管道系统和设备的设计计算，以达到要求的水景形式。,设计步骤,1.根据总体规划要求选择相适应的水景形式和水池平面布置方式。2.选择喷头的形式、数量，以满足所要求的艺术姿态。3.喷头设计计算，确定喷头口径，喷头射流高度或喷射半径。,4.计算喷头流量和喷头所需的水压H。5.进行管道布置，并计算选择管道系统的管径、循环流量、管道的阻力以及循环泵所需的流量和扬程，选择循环水泵的型号。6．水池工艺尺寸的设计和补给水、排水溢流管道的设计计算。7.循环水泵房的工艺尺寸设计计算。8.确定水景艺术姿态变化形式，以确定控制方式。,水景构筑物的基础知识,水景常用“堰”,堰流及其特征（一）堰和堰流在明渠流中，为控制水位或控制流量而设置构筑物，使水流溢过构筑物的流动称为堰流，该构筑物称为堰。由于堰对水流的约束，使堰前水位壅高；然后水在堰上的水位跌落，流过堰顶,堰流的水力特性,1堰的上游水流受阻，水面壅高，势能增大；在堰顶上由于水深变小，速度变大，使动能增大，在势能转化为动能过程中，水面有下跌的现象；2堰流一般从缓流向急流过渡，形成急变流。因此堰流的水力计算主要是局部阻力，其沿程阻力可忽略；3水流在流过堰顶时，一般在惯性的作用下均会脱离堰构筑物，在表面张力的作用下，具有自由表面的液流，水流会收缩,（二）堰的分类,一般以堰顶的宽度δ与堰上水头H的比值来进行分类①薄壁堰δ／H≤0.67特点水舌离开堰顶后，在重力作用下，自然回落。,薄壁堰,δ,②实用堰（0.67＜δ／H≤2.5）,特点①堰顶的宽度大于薄壁堰，堰顶的宽度对水流有一定的影响，堰上的水流形成一连续的降落状。②实用堰的剖面有连续的曲线型〔见下图a]和折线型[下图b]。在实际的水利工程中，溢流坝一般都采用实用堰。,,实用堰,③宽顶堰（2.5＜δ／H≤10）,特点①堰顶的宽度较大，对水流有显著影响；②水流在进入堰顶时形成一次跌落后，水流受堰顶较寬的影响，形成一段与堰顶近乎平行的水流；③如下游的水位较低水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。,宽顶堰,（三）瀑布、叠流、水帘、水盘等构筑物的表面溢流计算,按其堰口形式选择类似堰形进行计算1常用堰形为宽顶堰（进水口分无侧面收缩和有侧面收缩，堰墙分直角、圆角、斜角和斜坡等）薄壁堰，均为非淹没流。,2各种堰流的基本计算公式,qK1H3/2VK2H1/2式中q溢流量（m3/hm）；V堰上流速（m/s）；K1、K2与堰形有关的系数；H堰上静水头（m）。,3）最常用的宽顶堰和薄壁堰的计算表见附录S表S-3和S-4。4堰上静水头值由设计人根据要求的观瞻效果、跌落高差大小、水膜不断开高度等因素确定。,（四）水盘、壁流、水帘等的孔口，常用管嘴出流，可按孔口和管嘴形式选择，选择适当的出流公式进行计算。,1）常用孔口为薄壁直边孔口，常用管嘴为直线形、流线形和收缩形外管嘴及直线形内管嘴。,2各种孔口和管嘴的基本计算公式,qK3H1/2VK4H1/2式中q出流量（m3/hm）；V出流速度（m/s）；K3、K4与孔口和管嘴直径及形式有关的系数；H静水头（m）。,3）常用孔口和管嘴的计算表见附录S表S-5。,例,按照表格下面的公式进行计算,2.水盘、壁流、水帘等的孔口出流,常用管嘴出流，可按孔口和管嘴形式选择，选择适当的出流公式进行计算常用孔口为薄壁直边孔口，常用管嘴为直线形、流线形和收缩形外管嘴及直线形内管嘴。,堰上静水头值由设计人根据要求的观瞻效果、跌落高差大小、水膜不断开高度等因素确定。,游泳池给水排水设计,一、给水系统游泳池是供人们进行游泳比赛、训练、跳水、水球等项目的运动场所，也可作为水上娱乐的设施。游泳池按设计要求分比赛游泳池、训练游泳池、儿童游泳他、幼儿戏水池和跳水池几种。人工游泳池的给水系统，有定期换水、直流供水和循环供水3种供水方式。,游泳池的供水方式,①定期换水供水方式②直流供水方式③循环供水方式,定期换水供水方式,定期换水供水方式是每隔一定的时间将池水放空再换入新水，一般每23d换一次水，每天应清除池底和表面脏物，并投加漂白粉或漂白精等进行消毒。这种供水方式具有系统简单，投资省，维护管理方便等优点，但因池水水质未予保证，目前我国不推荐采用此种供水方式。,2．直流供水方式,连续向池内补充新水，同时不断从泄水口和溢流口排走被沾污的水。为保证水质，每小时的补充水量应为池水容积的15％一20％。每天应清除池底和水面污物，并用漂白粉或漂白精等进行消毒。这种供水方式具有系统简单，投资省，维护简便等优点，在有充足清洁的水源时应优先采用此种供水方式。,3．循环供水方式,设专用净化系统，对池水进行循环净化，消毒，加热等处理，可保证池水水质符合卫生要求。这种供水方式具有运行费用低，耗水量少的优点，但系统较复杂，投资费用大，维护管理较麻烦。此种方式适合于各种游泳池。,游泳池的设计要求,游泳池的长度为12.5m的整数倍宽度由泳道数量定2.0－2.5m／泳道边道另加0.25-0.5m,游泳池水质标准,游泳池循环方式,顺流式逆流式混合式,对称式、顺流循环方式,逆流式循环方式,1溢流回水槽；2给水口；3泄水口；4给水管道。,混合式循环方式,1给水管道；2给水口；3泄水口,循环流量,Qx一游泳池池水的循环流量m3／h；α一管道和过滤设备水容积附加系数，一般为1.1～1.2；V一游泳池的水容积m3；T一游泳池水的循环周期，应根据游泳池的使用性质、游泳人数、池水容积、水面面积和池水净化设备运行时间等因素确定。,循环水泵,离心清水泵,循环管道,循环给水管道流速1.2～1.5m／s循环回水管道流速0.7～1.0m／s,游泳池水处理,①预净化水泵吸水管上设置毛发聚集器②过滤压力过滤器、硅藻土过滤器和膜过滤器等③消毒臭氧、紫外线或其他液氯、次氯酸钠、二氧化氯等,