重慶大學(xué)給排水專業(yè)給水工程復(fù)習(xí)題1

1、給水工程復(fù)習(xí)題1 給水系統(tǒng) 1.1 給水系統(tǒng)及其分類 給水系統(tǒng)是指保證城市、工礦企業(yè)等用水的各項(xiàng)構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)。 給水系統(tǒng)的分類：按水源種類分類，可分為地表水和地下水給水系統(tǒng)。按供水方式分類，可分為自流系統(tǒng)(重力),水泵供水(壓力)和混合供水。按使用目的分類，可分為生活用水,生產(chǎn)給水和消防給水。按服務(wù)對象分類，可分為城市給水和工業(yè)給水(循環(huán)系統(tǒng)和復(fù)用系統(tǒng))。按給水工程必須保證以足夠的水量、合格的水質(zhì)、充裕的水壓供應(yīng)生活用水、生產(chǎn)用水和其它用水，滿足近期，兼顧今后。1.2 給水系統(tǒng)的組成取水構(gòu)筑物：用以從選定的水源(地表水和地下水)取水。水處理構(gòu)筑物：布置在水廠范圍內(nèi)，將取水構(gòu)筑物

2、的來水進(jìn)行處理，以期符合用戶對水質(zhì)的要求。泵站：用以將所需水量提升到要求的高度,可分一級泵站(抽取原水)、二級泵站(輸送清水)和增壓泵站。輸水管渠和管網(wǎng)：輸水管渠是將原水送到水廠的管渠。管網(wǎng)是將處理后的水送到各個給水的全部管道。調(diào)節(jié)構(gòu)筑物：包括各種類型的貯水構(gòu)筑物(如高地水池、水塔、清水池)，用以貯存和調(diào)節(jié)水量。其中后三者統(tǒng)稱為輸配水系統(tǒng)。1.3 給水系統(tǒng)的布置形式統(tǒng)一給水系統(tǒng)：用同一系統(tǒng)供應(yīng)生活、生產(chǎn)和消防等各種用水?？煞譃榈乇硭疄樗吹慕o水系統(tǒng)和地下水為水源的給水系統(tǒng)。統(tǒng)一給水系統(tǒng)為絕大多數(shù)城市采用。分區(qū)給水系統(tǒng)：包括分質(zhì)給水系統(tǒng)和分壓給水系統(tǒng)。分質(zhì)給水是指由同一水源，經(jīng)過不同的水處理過程

3、和管網(wǎng)，將不同水質(zhì)的水供給各類用戶，或由不同水源，經(jīng)簡單水處理后，供工業(yè)生產(chǎn)用水。分壓給水是指由同一泵站的不同水泵分別供水到水壓要求高的高壓水網(wǎng)和水壓要求低的低壓水網(wǎng)，以節(jié)約能耗。地表水為水源的給水系統(tǒng)的工程設(shè)施包括：取水構(gòu)筑物、一級泵站、水處理構(gòu)筑物、清水池、二級泵站、管網(wǎng)和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物等組成。調(diào)節(jié)構(gòu)筑物可根據(jù)實(shí)際情況增減。給水管網(wǎng)遍布整個給水區(qū)內(nèi)，根據(jù)管道的功能可分為干管和分配管。地下水為水源的給水系統(tǒng)的工程設(shè)施包括：管井群、集水池、泵站、水塔和管網(wǎng)。地下水水質(zhì)良好，一般可省去水處理構(gòu)筑物，只需加氯消毒。當(dāng)用戶對水質(zhì)和水壓要求不同時，可采用分質(zhì)和分壓給水，以節(jié)約制水成本和節(jié)約能耗。1.4 影

4、響給水系統(tǒng)布置的因素城市規(guī)劃的影響：水源選擇、給水系統(tǒng)布置和水源衛(wèi)生防護(hù)地帶的確定，都應(yīng)以城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)規(guī)劃為基礎(chǔ)。由城市計(jì)劃人口數(shù),房屋建筑等，得出整個給水工程的設(shè)計(jì)水量。由工業(yè)布局，得知生產(chǎn)用水量分布及其要求。由水利、水文、地質(zhì)等資料，確定水源和取水構(gòu)筑物位置。由城市功能分區(qū)及用戶對水量、水質(zhì)和水壓的要求，選定水廠和輸配水系統(tǒng)的位置。由城市地形和供水壓力，以及用戶對水質(zhì)的要求，確定是否分系統(tǒng)給水。水源的影響：主要包括水源種類、水源距給水區(qū)的遠(yuǎn)近、水質(zhì)條件等方面。地表水源：水處理復(fù)雜。地下水源：水處理簡單。高位水源：重力供水。水源豐富：多水源給水。水源缺乏：跨流域、遠(yuǎn)距離取水。地形的影響

5、：中小城市如地形比較平坦，工業(yè)用水量小、對水壓無特殊要求時，可用統(tǒng)一給水系統(tǒng)。大中城市被河流分隔時，兩岸工業(yè)和居民用水先各自組成給水系統(tǒng)，再成為多水源的給水系統(tǒng)。取用地下水時，可能考慮到就近鑿井取水的原則，而采用分地區(qū)供水的系統(tǒng)。地形起伏較大的城市，可采用分區(qū)給水或局部加壓的給水系統(tǒng)。1.5 工業(yè)給水系統(tǒng) 工業(yè)用水常由城市管網(wǎng)供給。而且不同的工業(yè)企業(yè)的用水量以及對水質(zhì)的要求有很大不同。有些工業(yè)企業(yè)用水量大，但對水質(zhì)要求不高；有些工業(yè)企業(yè)用水量小，但水質(zhì)要求遠(yuǎn)高于生活飲用水。工業(yè)用水量約占城市用水量的一半以上，因此要盡量重復(fù)利用。工業(yè)給水系統(tǒng)的類型：循環(huán)給水系統(tǒng)和復(fù)用給水系統(tǒng)。我國工業(yè)用水的重復(fù)

6、利用率較低，只有50 60%。需改進(jìn)工藝和設(shè)備，采用循環(huán)或復(fù)用給水系統(tǒng)，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，節(jié)約用水。1.6 工業(yè)用水的水量平衡水量平衡是指冷卻用水量和耗水量、循環(huán)回用水量、補(bǔ)充水量以及排水量保持平衡。水量平衡的目的是達(dá)到合理用水。通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少耗水量，提高重復(fù)利用率，增大回用水量，以相應(yīng)減少排水量?？傆盟?總排水量總用水量：包括新鮮水、循環(huán)冷卻水和回用水總排水量：包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水、冷卻回水(工廠或車間內(nèi)部)和重復(fù)用水(工廠或車間之間)。冷卻塔進(jìn)水量(冷卻回水量+補(bǔ)充水量)冷卻塔出水量(循環(huán)冷卻水量)冷卻水損耗量1.7 冷卻水損耗量循環(huán)冷卻水量×損耗百分?jǐn)?shù)（冷卻水

7、損耗量包括包括蒸發(fā)和排污水量，水量耗損率可取循環(huán)水量的6%。）補(bǔ)充水量循環(huán)冷卻水量冷卻回水量損耗水量2 設(shè)計(jì)用水量 2.1 設(shè)計(jì)用水量的組成綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑及設(shè)施用水。居民生活用水指城市中居民的飲用、烹調(diào)、洗滌、沖廁、洗澡等日常生活用水；公共建筑及設(shè)施用水包括娛樂場所、賓館、浴室、商業(yè)、學(xué)校和機(jī)關(guān)辦公樓等用水。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水。消防用水。澆灑道路和綠地用水。未預(yù)計(jì)水量及管網(wǎng)漏失水量。2.2 用水量定額指設(shè)計(jì)年限內(nèi)達(dá)到的用水水平，是確定設(shè)計(jì)用水量的主要依據(jù)。2.3 用水量變化生活用水量隨生活習(xí)慣和氣候變化：假期比平日高，夏季比冬季用水多；在一日內(nèi)，早晨起

8、床后和晚飯前后用水量最多。工業(yè)冷卻用水量隨氣溫和水溫而變化，夏季多于冬季?？照{(diào)用水量(調(diào)節(jié)室溫和濕度)在高溫季節(jié)大(59月使用)。其它工業(yè)用水量比較均衡。用水量定額是一個平均值，在設(shè)計(jì)時須考慮每日、每時的用水量變化。最高日用水量：在設(shè)計(jì)規(guī)定的年限內(nèi)，用水最多一日的用水量，一般用以確定給水系統(tǒng)中各類設(shè)施的規(guī)模。日變化系數(shù)(Kd)：在一年中，最高日用水量與平均日用水量的比值。Kd與地理位置、氣候、生活習(xí)慣和室內(nèi)給排水設(shè)施程度有關(guān)。Kd值約為1.11.5。時變化系數(shù)(Kh)：最高一小時用水量與平均時用水量的比值。Kh值在1.31.6之間，大中城市的用水比較均勻，Kh值較小，可取下限，小城市可取上限或

9、適當(dāng)加大。2.4 用水量計(jì)算城市或居住區(qū)的最高日生活用水量：工業(yè)生產(chǎn)用水量：工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量：澆灑道路和大面積綠化所需的水量：未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量：消防用水量：Q6=q6f6最高日設(shè)計(jì)用水量最高時設(shè)計(jì)用水量：3 給水系統(tǒng)的工作情況3.1 取水構(gòu)筑物、一級泵站的設(shè)計(jì)流量取水構(gòu)筑物、一級泵站及水廠的設(shè)計(jì)流量，都按最高日用水量(Qd)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2 二級泵站、水塔（高地水池）、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量 二級泵站、從泵站到管網(wǎng)的輸水管、管網(wǎng)和水塔等的計(jì)算流量，應(yīng)按照用水量變化曲線和二級泵站工作曲線確定。二級泵站的設(shè)計(jì)流量也與管網(wǎng)中是否設(shè)置水塔或高地水池有關(guān)。不設(shè)水塔的二級泵站、輸水管和管

10、網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量都按最高日最高時用水量計(jì)算。設(shè)有水塔二級泵站、從泵站到管網(wǎng)的輸水管、管網(wǎng)和水塔等的計(jì)算流量：水塔能調(diào)節(jié)水泵供水和用水之間的流量差。二級泵站的設(shè)計(jì)流量采用分級供水，分級數(shù)不多于三級。各級的設(shè)計(jì)供水線盡量與用水線接近,以減小水塔的調(diào)節(jié)容積,相應(yīng)的泵站工作的分級數(shù)或水泵機(jī)組數(shù)可能增加；每級供水應(yīng)能選擇到合適的泵型。二級泵站每小時供水量可以不等于用戶每小時的用水量。但設(shè)計(jì)的最高日泵站的總供水量應(yīng)等于最高日用戶總用水量。(即滿足最大日用水要求)。供水量高于用水量時,多余的水可進(jìn)入水塔(或高地水池)內(nèi)貯存;供水量低于用水量時,水塔供水以補(bǔ)充水泵供水的不足。輸水管和管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量視水塔的位置而定

11、：管網(wǎng)起端設(shè)水塔（高地水池）：泵站到水塔的輸水管直徑按泵站分級工作線的最大一級供水量計(jì)算；管網(wǎng)仍按最高日最高時用水量設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)水量應(yīng)按二級泵站的供水線最大一級供水量確定。管網(wǎng)末端設(shè)水塔（高地水池）：泵站到管網(wǎng)的輸水管的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按最高日最高時流量減去水塔（高地水池）輸入管網(wǎng)的流量計(jì)算；管網(wǎng)仍按最高日最高時用水量設(shè)計(jì)。3.3 清水池設(shè)在一級泵站(均勻供水)和二級泵站(分級供水)之間，用以調(diào)節(jié)兩者供水量的差額。清水池的調(diào)節(jié)容積應(yīng)等于A或B的面積；即累計(jì)貯存的水量等于累計(jì)取用的水量。3.4 水塔和清水池的容積計(jì)算水塔和清水池的作用：調(diào)節(jié)泵站供水量和用水量之間的流量差值。 清水池的調(diào)節(jié)容積由一、二級泵

12、站供水量曲線確定；水塔容積由二級泵站供水線和用水量曲線確定。當(dāng)一級泵站和二級泵站每小時供水量相接近時，清水池的調(diào)節(jié)容積可以減小，但是為了調(diào)節(jié)二級泵站供水量和用水量之間的差額，水塔的容積將會增大。如果二級泵站每小時供水量越接近用水量，水塔的容積越小，但清水池的容積將增加。給水系統(tǒng)必須具有一定的水壓，以保證給水送至用戶。城市給水管網(wǎng)的最小服務(wù)水頭：地面(1層) 10 m，2層 12 m，2層以上每層增加 4 m。個別高層建筑物或高地上的建筑物可單獨(dú)設(shè)置局部加壓設(shè)備。控制點(diǎn)：管網(wǎng)中控制水壓的點(diǎn)。這一點(diǎn)往往位于離二級泵站最遠(yuǎn)或地形最高的點(diǎn)，只要該點(diǎn)的壓力在最高用水量時可以達(dá)到最小服務(wù)水頭的要求，整個管

13、網(wǎng)就不會存在低壓區(qū)。4 管網(wǎng)和輸水管渠布置4.1 輸水和配水系統(tǒng)的組成輸水和配水系統(tǒng)是保證輸水到給水區(qū)內(nèi)并且配水到所有用戶的全部設(shè)施。它包括：輸水管渠、配水管網(wǎng)、泵站、水塔和水池等。對輸水和配水系統(tǒng)的總要求是，供給用戶所需的水量，保證配水管網(wǎng)足夠的水壓，保證不間斷給水。4.2 給水管網(wǎng)的布置要求按照城市規(guī)劃平面圖布置管網(wǎng)，布置時應(yīng)考慮給水系統(tǒng)分期建設(shè)的可能，并留有充分的發(fā)展余地； 管網(wǎng)布置必須保證供水安全可靠，當(dāng)局部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應(yīng)減到最小； 管線遍布在整個給水區(qū)內(nèi)，保證用戶有足夠的水量和水壓； 力求以最短距離敷設(shè)管線，以降低管網(wǎng)造價(jià)和供水能量費(fèi)用。4.3 給水管網(wǎng)布置形式(1)樹狀

14、網(wǎng)：適用于小城市和小型工礦企業(yè)，這類管網(wǎng)從水廠泵站或水塔到用戶的管線布置成樹枝狀。供水可靠性較差。一處管線損壞,其后所有管線斷水。在樹狀網(wǎng)的末端，用水量很小，管中的水流緩慢，水質(zhì)容易變壞，有出現(xiàn)渾水和紅水的可能。(2)環(huán)狀網(wǎng)：管線連接成環(huán)狀，這類管網(wǎng)當(dāng)任一段管線損壞時，可以關(guān)閉附近的閥門使和其余管線隔開，進(jìn)行檢修，不影響其它管線供水，供水可靠性增加。環(huán)狀網(wǎng)可以大大減輕因水錘作用產(chǎn)生的危害。環(huán)狀網(wǎng)的造價(jià)明顯地比樹狀網(wǎng)為高。 4.4 城市給水管網(wǎng)定線城市給水管網(wǎng)定線是指在地形平面圖上確定管線的走向和位置。定線時一股只限于管網(wǎng)的干管以及干管之間的連接管，不包括從干管到用戶的分配管和接到用戶的進(jìn)水管。

15、城市管網(wǎng)定線取決于平面布置，供水區(qū)的地形，水源和調(diào)節(jié)水池位置，街區(qū)和用戶特別是大用戶的分布，河流、鐵路、橋梁等的位置等。 定線要點(diǎn)：干管延伸方向應(yīng)和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。循水流方向，以最短的距離布置一條或數(shù)條干管，干管位置應(yīng)從較大的街區(qū)通過，干管間距500800 m。干管和干管之間的連接管使管網(wǎng)形成了環(huán)狀網(wǎng)。連接管的作用在于局部管線損壞時，可以通過它更新分配流量，從而縮小斷水范圍，較可靠地保證供水。 連接管間距8001000m。干管一般按城市規(guī)劃道路定線，但盡量避免在高級路面或重要道路下通過，以減小今后檢修時的困難。管線在道路下的平面位置和標(biāo)高，應(yīng)符合城市或廠區(qū)地下管

16、線綜合設(shè)計(jì)的要求，給水管線和建筑物、鐵路以及其它管道的水平凈距，均應(yīng)參照有關(guān)規(guī)定。管網(wǎng)中還須安排其他一些管線和附屬設(shè)備。4.5 工業(yè)企業(yè)管網(wǎng) 管網(wǎng)布置特點(diǎn)：合用管網(wǎng)：生活用水與生產(chǎn)用水的水質(zhì)和水量要求相同。分建管網(wǎng)：生活用水與生產(chǎn)用水的水質(zhì)和水量要求不同。消防用水由生活或生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給，不單獨(dú)設(shè)管網(wǎng)。管網(wǎng)布置的布置形式：樹狀網(wǎng)：管網(wǎng)只供給生產(chǎn)車間、倉庫和輔助設(shè)施的生活用水。 環(huán)狀網(wǎng)：生活和消防用水合并的管網(wǎng)。不能斷水企業(yè)的生產(chǎn)用水管網(wǎng)；到個別距離較遠(yuǎn)的車間可用雙管代替。多數(shù)情況下，生產(chǎn)用水管網(wǎng)采用環(huán)狀網(wǎng)、雙管、樹狀網(wǎng)的結(jié)合形式。管網(wǎng)定線：管網(wǎng)定線的原則是以最短的管線到達(dá)用水量最大的車間。定線

17、和計(jì)算時，要考慮全部管線情況。4.6 輸水管渠輸水管渠是指從水源到水廠或水廠到相距較遠(yuǎn)管網(wǎng)的管、渠。輸水管渠類型：壓力管渠、無壓管渠。輸水管渠定線方法：由現(xiàn)有的或測繪的地形圖初步選則定線方案；進(jìn)行現(xiàn)場沿線踏勘；從投資、施工和管理等方面，對各種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定最終方案。4.7 輸水管渠定線原則與城市建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合，盡量縮短線路長度，減少拆遷，少占農(nóng)田，便于管渠施工和運(yùn)行維護(hù)，保證供水安全；選擇最佳的地形和地質(zhì)條件，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以使施工和檢修；減少與鐵路、公路和河流的交叉；避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水淹沒與沖刷地區(qū)，以降低造價(jià)和便于管理。遇到山嘴、山谷、山岳等障礙物

18、以及穿越河流和干溝時，應(yīng)從降低造價(jià)和便于管理方面考慮采取繞過(山嘴、山谷、山岳)，還是開鑿(山嘴、隧洞)，還是使用倒虹管、過河管等。采取繞道或有效措施穿過，避開工程地質(zhì)不良地段或其他障礙物。 4.8 輸水管渠的設(shè)置輸水管渠的條數(shù)：一條輸水管渠加用水區(qū)調(diào)節(jié)水池，或者兩條輸水管渠,并且每隔一定距離設(shè)連接管連通。 輸水管渠條數(shù)要根據(jù)輸水量、事故時需保證的用水量、輸水管渠長度、當(dāng)?shù)赜袩o其他水源和用水量增長情況而定。當(dāng)輸水量小、輸水管長、或有其他水源可以利用時，可考慮單管渠輸水另加調(diào)節(jié)水池的方案。供水不許間斷時，輸水管渠一般不宜少于兩條。輸水干管和連通管管徑及連通管根數(shù)，應(yīng)按輸水干管任何一段發(fā)生保障時仍

19、能通過事故用水量計(jì)算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設(shè)計(jì)水量的70%，工業(yè)企業(yè)的事故水量按有關(guān)工藝要求確定。當(dāng)負(fù)有消防給水任務(wù)時，還應(yīng)包括消防水量。輸水方式：根據(jù)水源和給水區(qū)的地形高差及地形變化，輸水管渠可以是重力式或壓力式。水源低于給水區(qū)(例如取用江河水時)，需要采用泵站加壓輸水，根據(jù)地形高差、管線長度和水管承壓能力等情況，有時需在輸水途中再設(shè)置加壓泵站。水源位置高于給水區(qū)(例如取用蓄水庫水時)，有可能采用重力管渠輸水。重力管渠的定線比較簡單，可敷設(shè)在水力坡線以下并且盡量按最短的距離供水。遠(yuǎn)距離輸水時，地形往在有起有伏，采用壓力式的較多。遠(yuǎn)距離輸水時，一般情況往往是加壓和重力輸水兩者的結(jié)合形式。有時雖

20、然水源低于給水區(qū)，但個別地段也可借重力自流輸水；水源高于給水區(qū)時，個別地段也有可能采用加壓輸水。輸水管渠的附屬構(gòu)筑物及排氣和放空設(shè)置：為避免輸水管渠局部損壞時，輸水量降低過多，可在平行的2 條或3 條輸水管渠之間設(shè)置連接管，并裝置必要的閥門，以縮小事故檢修時的斷水范圍。輸水管的最小坡度應(yīng)大于1:5D (D為管徑,mm)。輸水管線坡度小于1:1000 時，應(yīng)每隔0.5 1 km 裝置排氣閥。在平坦地區(qū)，埋管時應(yīng)人為地做成上升和下降的坡度，以便在管坡頂點(diǎn)設(shè)排氣閥，管坡低處設(shè)泄水閥。排氣閥一般以每公里設(shè)一個為宜，在管線起伏處應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。管線埋深按當(dāng)?shù)貤l件決定,在嚴(yán)寒地區(qū)敷設(shè)的管線應(yīng)注意防凍。5 管段

21、流量、管徑和水頭損失5.1 管網(wǎng)計(jì)算的課題在給水工程總投資中，輸水管渠和管網(wǎng)所占費(fèi)用(包括管道、閥門、附屬設(shè)施等) 約占70% 80%。新建和擴(kuò)建的城市管網(wǎng)按最高時用水量計(jì)算。對多種方案進(jìn)行管網(wǎng)計(jì)算，可得到最佳給水管網(wǎng)方案。管網(wǎng)計(jì)算步驟：求沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量；求管段計(jì)算流量；確定各管段的管徑和水頭損失；進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算或技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算；確定水塔高度和水泵揚(yáng)程。5.2 管網(wǎng)簡化方法管網(wǎng)分解：兩管網(wǎng)由一條或兩條管線連接，可把連接線斷開，分解成兩個管網(wǎng)。管線合并：管徑較小、相互平行且靠近的管線。管線省略：水力條件影響較小、管徑相對較小的管線。5.3 管網(wǎng)計(jì)算術(shù)語節(jié)點(diǎn)：有集中流量進(jìn)出、管道合并或分叉以及

22、邊界條件發(fā)生變化的地點(diǎn)，包括水源節(jié)點(diǎn)(泵站、水塔)、管線交接點(diǎn)、兩管段交點(diǎn)。管段：兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間的管道。管線：順序相連的若干管段。環(huán)：起點(diǎn)與終點(diǎn)重合的管線?；h(huán)：不包含其它環(huán)的環(huán)。大環(huán)：包含兩個或兩個以上基環(huán)的環(huán)。比流量qs：假定用水量均勻分布在全部干管上，由此算出干管線單位長度的流量。 or 式中，qs: 比流量;Q : 管網(wǎng)總用水量;q :大用戶集中用水量總和;l : 干管總長度;ql: 沿線流量;l : 管段長度；A：供水面積。沿線流量ql：指供給該管段兩側(cè)用戶所需流量，即本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，順?biāo)鞣较蛑饾u減小。 or 轉(zhuǎn)輸流量qt：通過該管段輸送到下游管段的流量，沿整個管段不變

23、。5.4 節(jié)點(diǎn)流量節(jié)點(diǎn)流量：從沿線流量折算得出的,并且假設(shè)是在節(jié)點(diǎn)集中流出的流量。計(jì)算方法：將沿線流量按適當(dāng)比例分配到兩個節(jié)點(diǎn)上，轉(zhuǎn)換成從兩個節(jié)點(diǎn)流出的流量，就成為節(jié)點(diǎn)流量。沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的原則：管段的水頭損失相同，即求出一個沿線不變的折算流量q，使它產(chǎn)生的水頭損失等于實(shí)際上沿管線變化的流量。折算系數(shù)：通常取0.5。任一節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量等于與該節(jié)點(diǎn)相連各管段的沿線流量qi總和的一半，即。工業(yè)企業(yè)等大用戶的流量或用水量大的車間流量可直接作為節(jié)點(diǎn)流量。管網(wǎng)圖上的流量主要表示為由沿線流量折算的節(jié)點(diǎn)流量和大用戶的集中流量。P34例題5.5 單水源的樹狀網(wǎng)的流量分配樹狀管網(wǎng)的管段流量具有唯一性,

24、任一管段的流量等于該段以后所有節(jié)點(diǎn)流量的總和。5.6 環(huán)狀網(wǎng)的流量分配任一節(jié)點(diǎn)的流量包括節(jié)點(diǎn)流量、流向和流離該節(jié)點(diǎn)管段流量。分配流量應(yīng)保持每一節(jié)點(diǎn)的水流連續(xù)性，滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡，即流向任一節(jié)點(diǎn)的流量等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量，。在流量分配時，使環(huán)狀網(wǎng)中某些管段的流量為零，即將環(huán)狀網(wǎng)改成樹狀網(wǎng)，才能得到最經(jīng)濟(jì)的流量分配，但是樹狀網(wǎng)并不能保證可靠供水。 環(huán)狀網(wǎng)流量分配時，應(yīng)同時照顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性，即在滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性是指流量分配后得到的管徑，應(yīng)使一定年限內(nèi)的管網(wǎng)建造費(fèi)用和管理費(fèi)用為最小?？煽啃允侵改芟蛴脩舨婚g斷地供水，并且保證應(yīng)有的水量、水壓和水質(zhì)。環(huán)狀網(wǎng)流量分配步驟：按照管

25、網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定整個管網(wǎng)的控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)是管網(wǎng)正常工作時和事故時必須保證所需水壓的點(diǎn)，一般選在給水區(qū)內(nèi)離二級泵站最遠(yuǎn)或地形較高之處）。從二級泵站到控制點(diǎn)之間選定幾條主要的平行干管線。這些平行干管中盡可能均勻地分配流量，并且符合水流連續(xù)性(滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡)的條件。這樣，當(dāng)其中一條干管損壞、流量由其它干管轉(zhuǎn)輸時，不會使這些干管中的流量增加過多。和干管線垂直的連接管可分配較少的流量。連接管的作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時起一些輸水作用、有時只是就近供水到用戶，平時流量一般不大、只有在干管損壞時才轉(zhuǎn)輸較大的流量。5.7 管徑計(jì)算管徑計(jì)算管段的直徑應(yīng)按分配后的

26、流量確定。水流速度的選擇：從技術(shù)上考慮，水流的最大速度應(yīng)不超過2.53.0 m/s (防止水錘)，最小速度不得小于0.6 m/s (防止沉積)。從經(jīng)濟(jì)上考慮，較大的水流速度可減小管道直徑，降低工程造價(jià)；但由于水流速度大而會導(dǎo)致水頭損失增加，從而加大運(yùn)行的動力費(fèi)用。合理的流速應(yīng)該使得在一定年限（投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用之和最小。平均經(jīng)濟(jì)流速：管徑D=100400 mm，平均經(jīng)濟(jì)流速0.60.9 m/s；管徑D400mm，平均經(jīng)濟(jì)流速0.91.4 m/s5.8 水頭損失計(jì)算均勻流基本公式：由得式中，C：謝才系數(shù), m1/2·s；i：水力坡度；R：水力半徑,m；：阻力系數(shù)，管段的沿

27、程水頭損失：式中，a：比阻，；q：流量；l：管段長度；s：水管摩阻，s=al。水頭損失一般公式：當(dāng)n=2時, h=alq2=sq2。給水管的水流流態(tài)分為三種情況：阻力平方區(qū)，此時比阻a值僅和管徑及水管內(nèi)壁粗糙度有關(guān)，而和Re數(shù)無關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速v1.2 m/s時或金屬管內(nèi)壁無特殊防腐措施時，就屬于這種情況；過渡區(qū)，此時，比阻a值和管徑、水管內(nèi)壁粗糙度以及Re數(shù)有關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速。v<1.2 m/s時以及石棉水泥管在各種流速時的情況；水力光滑區(qū)，此時比阻a值和管徑及Re數(shù)有關(guān)，但和水管內(nèi)壁粗糙度無關(guān)，例如應(yīng)用塑料管和玻璃管時。5.9 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)方程管網(wǎng)計(jì)算目的

28、：求出各水源節(jié)點(diǎn)（如泵站、水塔等 ）的供水量、各管段中的流量和管徑以及全部節(jié)點(diǎn)的水壓。管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)方程：環(huán)狀管網(wǎng)：=+-1 樹狀管網(wǎng)：=-1 式中，:管段數(shù);:節(jié)點(diǎn)數(shù);:基環(huán)數(shù)6 管網(wǎng)水力計(jì)算6.1 樹狀管網(wǎng)計(jì)算某城市供水區(qū)用水人口5萬人，最高日用水量定額為150/(人·)，要求最小服務(wù)水頭為16。節(jié)點(diǎn)接某工廠，工業(yè)用水量為4003/，兩班制，均勻使用。城市地形平坦，地面標(biāo)高為5.00。1計(jì)算總用水量設(shè)計(jì)最高日生活用水量：50000×0.157500 m3/d86.81 L/s工業(yè)用水量：400÷1625 m3/h6.94 L/s管段管段長度(m)沿線流量（L/s

29、）01300300×0.035810.7412150150×0.03585.3723250250×0.03588.9514450450×0.035816.1148650650×0.035823.2745230230×0.03588.2356190190×0.03586.8067205205×0.03587.34合計(jì)242586.81總水量為：Q86.816.9493.75 L/s2計(jì)算管線總長度L2425m，其中水塔到節(jié)點(diǎn)0的管段兩側(cè)無用戶不計(jì)入。3計(jì)算比流量qs=(Q-q)/L =(93.75-6.94)

30、7;24250.0358 L/s4計(jì)算沿線流量 計(jì)算結(jié)果見右圖。5計(jì)算節(jié)點(diǎn)流量 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)流量（L/s）0010.5×10.745.37101,12,140.5×(10.74+5.37+16.11)16.11212,230.5×(5.37+8.95) 7.163230.5×8.954.48414,48,450.5×(16.11+23.27+8.23)23.80545,560.5×(8.23+6.80)7.52656,670.5×(6.80+7.34)7.077670.5×7.343.678480.5×23.

31、2711.63合計(jì) 86.816干管管段的水力計(jì)算管徑（mm）平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s）D=1004000.60.9D4000.91.4(1)選定節(jié)點(diǎn)8為控制點(diǎn)，按經(jīng)濟(jì)流速確定管徑(見右表)。(2)水頭損失由下式計(jì)算或查表5-2，表5-3計(jì)算。 (舍維列夫公式)管段流量(L/s)流速(m/s)管徑(mm)管長(m)水頭損失(m)水塔093.750.754006001.270188.380.704003000.561460.630.863004501.754811.630.661506503.95h=7.53節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高最小服務(wù)水頭地面標(biāo)高節(jié)點(diǎn)416.005.003.9524.95節(jié)點(diǎn)12

32、4.951.7526.70節(jié)點(diǎn)026.700.5627.26水塔27.261.2728.537支管水力計(jì)算(1)各支線允許水頭損失為兩節(jié)點(diǎn)的高程差與管線長度的比值，支線各管段水頭損失之和不得大于允許水頭損失。管段起端水位(m)終端水位(m)允許水頭損失(m)管長(m)平均水力坡度1326.7021.005.704000.014254724.9521.003.956250.00632(2)各支管的水力計(jì)算方法同干管計(jì)算。管段流量(L/s)管徑(mm)水力坡度水頭損失(m)1211.64150(100)0.006171.85(16.8)234.481000.008292.074518.26200(

33、150)0.003370.64(3.46)5610.741500.006311.45673.671000.005811.198確定水塔高度和水泵揚(yáng)程(1)水塔高度(水柜底到地面高度)： (2)水泵揚(yáng)程（需要根據(jù)水塔的水深、吸水井最低水位標(biāo)高、水泵吸水管路和壓水管水頭損失計(jì)算確定）：6.2 環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算：哈代-克羅斯法水頭平差法計(jì)算步驟：根據(jù)連續(xù)性條件初步分配管段流量；計(jì)算各管段的水頭損失；以順時針方向?yàn)檎鏁r針方向?yàn)樨?fù)，計(jì)算各環(huán)的水頭損失閉合差；計(jì)算各管段的水頭損失sijqij和每一環(huán)的水頭損失sijqij；計(jì)算各環(huán)的校正流量；將管段流量加上校正流量重新計(jì)算水頭損失，直到最大閉合差小于允許誤差

34、為止。（1）水頭損失閉合差hi圖中的qi-j為管段初步分配流量，h>0，需進(jìn)行流量校正，具體方法是在初步分配流量中加一個環(huán)校正流量q，使水頭損失閉合差h=0，注：對于2-5管段同時受環(huán)和環(huán)的環(huán)校正流量。規(guī)定順時針方向?yàn)檎鏁r針方向?yàn)樨?fù)。（2）環(huán)校正流量qi將二項(xiàng)式展開，忽略相鄰環(huán)校正流量和二階微量的影響。（3）一次校正流量各管段的一次校正流量為初步分配流量qij與環(huán)校正流量qi的代數(shù)和。（4）核算水頭損失閉合差由一次校正流量計(jì)算各環(huán)的水頭損失閉合差，若小于允許值(<0.5m)，則滿足要求，計(jì)算完畢；若大于允許值，須重復(fù)同樣步驟計(jì)算，直至水頭損失閉合差小于允許值為止。（5）校正流量

35、即為設(shè)計(jì)流量。（6）其他計(jì)算同樹狀管網(wǎng)計(jì)算。內(nèi)容包括：選定控制點(diǎn)；按經(jīng)濟(jì)流速確定管徑；由舍維列夫公式計(jì)算或查表5-2，表5-3計(jì)算水頭損失；計(jì)算各管段兩節(jié)點(diǎn)的高程差（hij=li）；確定水塔高度和水泵揚(yáng)程。P55例題6.3 最大閉合差的環(huán)校正法最大閉合差校正法就是在每次平差時選擇閉合差最大的環(huán)進(jìn)行平差。而不是對每一個環(huán)進(jìn)行平差，因此，最大閉合差校正法可使計(jì)算工作量減小。最大閉合差校正法：計(jì)算每個環(huán)的水頭損失閉合差hi，順時針方向?yàn)檎?，逆時針方向?yàn)樨?fù)；將相同方向的hi合并；確定最大閉合差，如同所示的虛線表示的大環(huán)；僅對大環(huán)進(jìn)行流量校正，其方法同上。管網(wǎng)平差過程中，任一環(huán)的校正流量都會對相鄰環(huán)產(chǎn)生

36、影響。一般說來，閉合差越大校正流量越大，對鄰環(huán)的影響也就越大。對閉合差方向相同的鄰環(huán)會加大其閉合差，對閉合差方向相反的相鄰環(huán)則會縮小閉合差。最大閉合差可以是最大基環(huán)的閉合差，可以是閉合差方向相同的幾個基環(huán)連成的大環(huán)閉合差。調(diào)整流量后，大環(huán)閉合差將減小，相應(yīng)地大環(huán)內(nèi)各基環(huán)的閉合差同時減??；并且與大環(huán)相鄰的方向相反閉合差也同時減小。6.4 多水源管網(wǎng)計(jì)算多水源給水管網(wǎng)的平差，只需將S個水源節(jié)點(diǎn)用一個虛節(jié)點(diǎn)相連接，構(gòu)成一個含有S-1個虛環(huán)的單水源給水系統(tǒng)。水源節(jié)點(diǎn)與虛節(jié)點(diǎn)相連接的管段稱為虛管段，虛管段中的流量等于水源節(jié)點(diǎn)的供水量，管段流量方向是從虛節(jié)點(diǎn)流向水源節(jié)點(diǎn)。虛管段的水頭損失等于各水源節(jié)點(diǎn)水壓

37、，方向是水源節(jié)點(diǎn)指向虛節(jié)點(diǎn)。6.5 管網(wǎng)計(jì)算時的水泵特性方程水泵高效區(qū)的流量與揚(yáng)程之間的關(guān)系可用二次曲線模擬。由不同流量所對應(yīng)的揚(yáng)程可求出水泵摩阻s： 流量為零時的揚(yáng)程Hb可表示為：水泵的流量和揚(yáng)程的選擇，需保證水泵處于高效區(qū)。6.6 管網(wǎng)流量和水壓的核算管網(wǎng)的管徑和水泵揚(yáng)程是按設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日最高時的用水量和水壓進(jìn)行計(jì)算。但在實(shí)際過程中，還存在其它用水量(如消防、最大轉(zhuǎn)輸和發(fā)生事故時的用水量)。因此需要進(jìn)行消防、最大轉(zhuǎn)輸和發(fā)生事故時的流量和水壓核算，以確保經(jīng)濟(jì)合理地供水。通過核算，可能需將個別管段的直徑適當(dāng)放大，或另選合適的水泵。（1）消防時的流量和壓力核算消防時的管網(wǎng)核算是以最高時用水量確

38、定的管徑為基礎(chǔ)，然后按最高用水時另行增加消防時的流量進(jìn)行流量分配。水量核算：在控制點(diǎn)另外增加一個集中的消防流量，即節(jié)點(diǎn)流量等于最大用水小時節(jié)點(diǎn)流量加消防流量。根據(jù)城鎮(zhèn)和各類建筑的規(guī)模，確定同一時間發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)以及一次滅火用水量。按照滿足最不利條件的原則，將著火點(diǎn)放在控制點(diǎn)及遠(yuǎn)離泵站的大用戶處。水壓核算：水泵揚(yáng)程滿足最不利消火栓處水壓10 mH2O。水泵揚(yáng)程按最高用水量確定后一般不作改變。消防時，管網(wǎng)流量增大，水頭損失增加，可通過放大個別管徑以減小水頭損失，或增設(shè)消防水泵。（2）最大轉(zhuǎn)輸時的流量和壓力核算設(shè)置對置水塔的管網(wǎng)，在最高用水時，由水泵和水塔同時供水，此時水塔的高度必定高于控制點(diǎn)(位于

39、對置水塔的供水分界線上)的自由水頭。當(dāng)最大轉(zhuǎn)輸流量時，水泵必須能供水到水塔，因此這種管網(wǎng)還應(yīng)按最大轉(zhuǎn)輸時流量來核算。最大轉(zhuǎn)輸時節(jié)點(diǎn)流量：水泵揚(yáng)程滿足水塔最高水位。（3）事故時的流量和壓力核算管網(wǎng)主要管線損壞時必須檢修，在檢修時間內(nèi)供水量允許減少，一般按最不利管道損壞而需斷水檢修的條件，核算事故時的流量和壓力是否符合要求。事故時的節(jié)點(diǎn)流量等于最高用水量的70%。按70%Qh重新分配流量，重新進(jìn)行計(jì)算。水泵揚(yáng)程滿足最小服務(wù)水頭。6.7 輸水管渠計(jì)算輸水管渠計(jì)算的任務(wù)：確定管徑和水頭損失。從水源到城市水廠的輸水管渠設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最高日平均時供水量加自用水量確定。當(dāng)遠(yuǎn)距離輸水時，還應(yīng)計(jì)入管渠漏失水量。

40、管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，需考慮其用水量。供應(yīng)消防用水時，應(yīng)包括消防補(bǔ)充流量或消防流量。確定大型輸水管的尺寸時，應(yīng)考慮具體埋設(shè)條件、所用材料、附屬構(gòu)筑物數(shù)量和特點(diǎn)、輸水管渠條數(shù)等。平行工作的管渠條數(shù)，應(yīng)從可靠性和建造費(fèi)用來比較。用一條管渠輸水，則發(fā)生事故時，在修復(fù)期內(nèi)會完全停水；增加平行管渠數(shù)，則當(dāng)其中一條損壞時，雖然可以提高事故時的供水量，但是建造費(fèi)用將增加。6.8 重力供水時的壓力輸水管渠計(jì)算（水源在高地，水位高差足夠）已知輸水量為Q，水位差H=Z-Z0(位置水頭)，平行敷設(shè)直徑和長度相同的輸水管線n條，每條管線的流量為Q/n。系統(tǒng)水頭損失： （s:每條管線的摩阻）當(dāng)一條管線損壞時，平行的輸水

41、管線為n -條事故時水頭損失：s=al, a=64/(2C2D5), a不變, l不變, 故s=sa重力輸水系統(tǒng)的位置水頭H已定，正常和事故時的水頭損失都應(yīng)等于位置水頭，即h=ha=Z-Z0，故 事故時流量：平行敷設(shè)兩條彼此獨(dú)立的輸水管，若一條管線損壞時，a=0.5, 不能保證不間斷供水(城市的事故用水量規(guī)定為設(shè)計(jì)水量的70%)。若要保證70%的設(shè)計(jì)流量，需要平行布置四條輸水管。 a=(4-3)/4=0.75實(shí)際情況是在平行管線之間用連接管相接。設(shè)平行輸水管線數(shù)為2，連接管線數(shù)為2，輸水管由兩條連接管均分為三段，每一段的摩阻為s。正常時水頭損失：事故時水頭損失：由h=ha 得 設(shè)平行輸水管線數(shù)

42、為2，連接管線數(shù)為n，輸水管由兩條連接管均分為n+1段，每一段的摩阻為s。n12341020a0.6320.7070.7560.7910.8770.933由h=ha得6.9 水泵供水時的壓力輸水管渠計(jì)算水泵供水時，流量Q受到水泵揚(yáng)程的影響，而輸水量的變化也會影響輸水管起點(diǎn)的水壓。(1)水泵供水的實(shí)際流量可由水泵特性曲線和輸水管特性曲線求出。正常時輸水管特性曲線：水泵特性曲線：(2)輸水管用n-1條連接管等分成n段,其中任一管段發(fā)生故障時。故障時輸水管特性曲線：(3)求解正常時的輸水管流量（即求b點(diǎn)的流量）(4)求解故障時的輸水管流量（即求a點(diǎn)的流量）(5)故障時和正常時的流量比(6)按事故用水

43、量時設(shè)計(jì)用水量的70%,即a=0.7的要求，所需分段數(shù)n7 分區(qū)給水系統(tǒng)7.1 分區(qū)給水分區(qū)給水是根據(jù)城市地形特點(diǎn)將整個給水系統(tǒng)分成幾區(qū)，每區(qū)有獨(dú)立的泵站和管網(wǎng)。各區(qū)之間用應(yīng)急管道連通，以保證供水可靠和調(diào)度靈活。分區(qū)給水的技術(shù)原因：均衡管網(wǎng)水壓，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水，從而減少漏失水量并避免管道及附件的損壞。分區(qū)給水的經(jīng)濟(jì)原因：降低供水能量費(fèi)用。給水區(qū)很大、地形高差顯著、或遠(yuǎn)距離輸水時，都有可能考慮分區(qū)給水問題。分區(qū)的形式：并聯(lián)分區(qū)和串聯(lián)分區(qū)。并聯(lián)分區(qū)：給水區(qū)地形起伏、高差很大時采用。泵站共用,由低壓水泵和高壓水泵分別向高區(qū)和低區(qū)供水。管理方便,安全性高。輸水管道較長，造價(jià)增加；高區(qū)靠近水源處的壓力

44、大，需耐高壓管材。串聯(lián)分區(qū)：城區(qū)面積大、管線延伸長，水頭損失過大的情況采用。泵站分建，高區(qū)水泵從低區(qū)末端的貯水池取水。進(jìn)入貯水池前的自由水頭被浪費(fèi)，貯水池容積較大，安全性較差。重力輸水管分區(qū)：防止水管承受壓力過高時。分段建造水池，以降低管網(wǎng)的水壓，保證工作正常。7.2 管網(wǎng)中最高水壓受管材和接口的限制，水壓最好不超過490590 kPa (5060 mH2O)地形高差Z大，供水距離長，導(dǎo)致供水最高水壓過大。從控制點(diǎn)起，管網(wǎng)的水壓逐步高于實(shí)際所需的水壓(h)，多余的水壓造成能量浪費(fèi)。實(shí)行分區(qū)給水，可減小水壓，降低能量浪費(fèi)。7.3 輸水管的供水能量分析 1. 未分區(qū)(集中)給水時泵站供水能量：（1

45、）未分區(qū)給水時泵站供水能量組成分析：保證最小服務(wù)水頭所需的能量：克服水管摩阻所需的能量：第二部分能量E2消耗于輸水過程不可避免的水管摩阻。為了降低這部分能量，必須減小hij其措施是適當(dāng)放大管徑，所以并不是一種經(jīng)濟(jì)的解決辦法。未利用的能量：第三部分能量E3未能有效利用，屬于浪費(fèi)的能量，這是集中給水系統(tǒng)無法避免的缺點(diǎn)，因?yàn)楸谜颈仨殞⑷苛髁堪醋钸h(yuǎn)或位置最高處用戶所需的水壓輸送。也就是說，上述三部分能量中，只能降低E3。（2）未分區(qū)給水時泵站供水能量分析圖：（3）未分區(qū)給水時能量利用率集中(未分區(qū))給水系統(tǒng)中供水能量利用的程度，可用必須消耗的能量占總能量的比例來表示，稱為能量利用率：從上式看出，為了

46、提高輸水能量利用率，只有設(shè)法降低E3值，這就是從經(jīng)濟(jì)上考慮管網(wǎng)分區(qū)的原因。2. 分區(qū)給水時泵站供水能量在節(jié)點(diǎn)3處設(shè)加泵站，將輸水管分成兩區(qū)，泵站5只須滿足節(jié)點(diǎn)3處的最小服務(wù)水頭。（1）分區(qū)后未利用的能量的減少值E3將管網(wǎng)分為2個區(qū)分區(qū)后減少了部分未利用能量，下圖中黃色部分。（2）分區(qū)后供水能量分析圖（3）分區(qū)供水實(shí)例當(dāng)一條輸水管的管徑和流量相同時，即沿線無流量分出時，分區(qū)后非但不能降低能量費(fèi)用，甚至基建和設(shè)備費(fèi)反而增加，管理也趨于復(fù)雜。只有在輸水距離遠(yuǎn)、管內(nèi)的水壓過高，才考慮分區(qū)。下圖為位于平地上的輸水管線能量分配圖，沿線各點(diǎn)的流量分配不均勻，從能量圖上可以找出最大可能節(jié)約的能量為0AB3矩形

47、面積。因此加壓泵站可考慮設(shè)在節(jié)點(diǎn)3處，節(jié)點(diǎn)3將輸水管分成兩區(qū)。7.4 管網(wǎng)的供水能量分析系統(tǒng)假定給水區(qū)地形從泵站起均勻升高，全區(qū)用水量均勻，要求的最小服務(wù)水頭相同。設(shè)管網(wǎng)的總水頭損失為h,泵站吸水井水面和控制點(diǎn)地面高差為Z。（1）未分區(qū)時泵站流量：Q揚(yáng)程：Hp=Z+H+h（2）等分為兩區(qū)時第一區(qū)水泵揚(yáng)程HI=Z/2+H+h/2省略H得：HI=Z/2+h/2 第二區(qū)水泵揚(yáng)程第二區(qū)泵站能利用第一區(qū)水壓H時，HII+H=Z/2+H+h/2則HII=Z/2+h/2 （3）管網(wǎng)分區(qū)供水能量分析圖E=QHp保證最小服務(wù)水頭所需能量E1=(Z+H)Q/2克服水管摩阻所需的能量E2= (Q/2)h剩余部分即為

48、未利用能量E3=(Z+H+h)Q/2等分成兩區(qū)所節(jié)約的能量分成相等的兩區(qū)時，可使浪費(fèi)的能量減到最少。7.5 分區(qū)給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為使管網(wǎng)水壓不超出水管所能承受的壓力，以及減少無形的能量浪費(fèi)，可采用分區(qū)給水。管網(wǎng)分區(qū)后，將增加管網(wǎng)系統(tǒng)的造價(jià)，因此須進(jìn)行技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的比較。如所節(jié)約的能量費(fèi)用多于所增加的造價(jià)，則可考慮分區(qū)給水。在分區(qū)給水系統(tǒng)中，可以采用高地水池或水塔作為水量調(diào)節(jié)設(shè)備。容量相同時，高地水池的造價(jià)比水塔便宜。7.6 分區(qū)的特點(diǎn)并聯(lián)分區(qū)：優(yōu)點(diǎn)：各區(qū)用水由同一泵站供給，供水比較可靠，管理也較方便，整個給水系統(tǒng)的工作情況較為簡單，設(shè)計(jì)條件易與實(shí)際情況一致。缺點(diǎn)：增加輸水管造價(jià)。串聯(lián)分區(qū)：優(yōu)點(diǎn)

49、：輸水管長度較短，可用揚(yáng)程較低的水泵和低壓管。缺點(diǎn)：不夠安全可靠，低區(qū)事故影響高區(qū)供水；增加泵站的造價(jià)和管理費(fèi)用。7.7 分區(qū)的形式（1）城市地形的影響：城市狹長發(fā)展時：采用并聯(lián)分區(qū)較宜，因增加的輸水管長度不多，可是高、低兩區(qū)的泵站可以集中管理。城市垂直于等高線方向延伸時：采用串聯(lián)分區(qū)更為適宜。（2）水廠位置的影響：水廠靠近高區(qū)時：采用并聯(lián)分區(qū)較宜。水廠遠(yuǎn)離高區(qū)時：采用串聯(lián)分區(qū)更為適宜，以免到高區(qū)的輸水管過長，增加造價(jià)。8 水管、管網(wǎng)附件和附屬構(gòu)筑物8.1 水管性能要求密閉性能好。減少水量漏失，降低產(chǎn)銷差率，避免管網(wǎng)檢修時外界污水滲入，保證管網(wǎng)有效而經(jīng)濟(jì)地工作 。強(qiáng)度高?？梢猿惺芨鞣N內(nèi)外荷載。

50、化學(xué)穩(wěn)定性好。管道內(nèi)壁具有耐腐蝕性，不會受到水中各種物質(zhì)的侵蝕，同時也不會向水中析出有毒有害物質(zhì)。水力條件好。內(nèi)壁光滑、不易結(jié)垢、水頭損失小。施工維修方便。水管接口施工簡便，可靠。盡可能縮短維修所造成的停水時間。建設(shè)投資省。管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用占總費(fèi)用的50%70%，管材的價(jià)格占管道綜合工程50%以上。使用壽命長。管網(wǎng)擴(kuò)建對城市交通、環(huán)境產(chǎn)生很大影響，一般按永久性工程設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)。8.2 水管的種類（管材選擇取決于水壓、荷載、埋管條件及供應(yīng)情況）金屬管鑄鐵管CIP灰口鑄鐵管GCIP(連續(xù)鑄鐵管)離心灰口鑄鐵管半連續(xù)灰口鑄鐵管稀土鑄鐵管中小口徑延性鑄鐵管DCIP (球墨鑄鐵管)退火球墨鑄鐵管鑄態(tài)球墨鑄鐵

51、管中小口徑鋼管SP焊接鋼管直縫焊接鋼管螺旋焊接鋼管大口徑無縫鋼管不銹鋼管中小口徑鍍鋅鋼管鋼塑復(fù)合管小口徑有色金屬管銅 管鋁 管小口徑非金屬管水泥壓力管石棉水泥管ACP現(xiàn)已不推廣使用預(yù)應(yīng)力管PCP管芯纏絲預(yù)應(yīng)力管(三階段管)振動擠壓預(yù)應(yīng)力管(一階段管)鋼筒預(yù)應(yīng)力管PCCP大中口徑自應(yīng)力管SSCP在小城鎮(zhèn)及農(nóng)村用于中小口徑管道塑料管熱塑性塑料管硬聚氯乙烯管 UPVC中小口徑高密度聚乙烯管 HDPE聚乙烯夾鋁復(fù)合管HAH交聯(lián)聚乙烯管 PEX聚丙烯管 PP聚丁烯管 PB尼龍管 PA小口徑丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚工程塑料管 ABS水廠投加氯及凈水劑熱固性塑料管玻璃纖維增強(qiáng)樹脂塑料管或玻璃鋼管GRP 離

52、心澆鑄成型法大口徑玻璃纖維纏繞法（1）連續(xù)鑄鐵管性能特點(diǎn)：有較強(qiáng)的耐腐蝕性；質(zhì)地較脆,抗沖擊和抗震能力較差；重量較大,口徑小；常發(fā)生接口漏水,水管斷裂和爆管事故。在供水工程中基本不再采用。接口形式：承插式：接口時施工麻煩,勞動強(qiáng)度大。適用于埋地管線。法蘭式：接口嚴(yán)密,檢修方便。連接泵站內(nèi)或水塔進(jìn)出水管。標(biāo)準(zhǔn)管件:用于轉(zhuǎn)彎、分支、直徑變化和連接其它附屬設(shè)備。（2）球墨鑄鐵管球墨(延性)鑄鐵管制造方法：用低硫、低磷的優(yōu)質(zhì)鑄鐵熔煉后，經(jīng)球化處理，使其中的碳以球狀游離石墨的形式存在，消除了片狀石墨引起的金屬晶體連續(xù)性被割斷的缺陷。性能：保留了鑄鐵的鑄造性、耐腐蝕性，又增加了抗拉性、延伸性、彎曲性和耐沖

53、擊性。機(jī)械性能好，其強(qiáng)度是灰鑄鐵管的多倍?？垢g性能遠(yuǎn)高于鋼管，是理想的管材。球墨鑄鐵管的重量較輕。很少發(fā)生爆管、滲水和漏水現(xiàn)象，可以減少管網(wǎng)漏損率和管網(wǎng)維修費(fèi)用。接口形式：推入式楔性膠圈柔性接口和法蘭式接口。（3）鋼管類型：直縫焊接鋼管、螺旋焊接鋼管、無縫鋼管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管、鋼塑復(fù)合管等。性能特點(diǎn)：耐高壓、耐振動；剛度小，易變形，承受外荷載的穩(wěn)定性差；耐腐蝕性差，管壁內(nèi)外都需有防腐措施，鋼管襯里及外防腐成本高，必要時還需作陰極保護(hù)，因此造價(jià)較高；重量較輕、單管的長度大和接口方便。通常只用在管徑大和水壓高，地質(zhì)地形復(fù)雜地區(qū)。接口形式：焊接或法蘭接口。大口徑鋼管通常選用A3鎮(zhèn)靜鋼鋼板焊制作

54、，對復(fù)雜地形適應(yīng)性強(qiáng)。施工過程中焊接工作量大，有缺陷的焊縫會出現(xiàn)應(yīng)力集中，出現(xiàn)爆裂事故。鍍鋅鋼管存在銹蝕問題，影響水質(zhì)和使用年限，已經(jīng)停止在飲用水方面的應(yīng)用，主要用于消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)。生活用水采用的鍍鋅鋼管為內(nèi)襯聚乙烯或聚丙烯的鍍鋅鋼管。鍍鋅鋼管襯塑有兩種方式，一種是內(nèi)部襯涂聚乙烯，另一種是在薄鍍鋅鋼管內(nèi)部擠壓聚乙烯管。前一種方式涂襯層既不容易粘牢，也不容易襯勻；后一種方式效果較好，鋼塑復(fù)合管的連接管件內(nèi)部，也都襯有聚乙烯。（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管是通過機(jī)械張拉鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管類型：管芯纏絲預(yù)應(yīng)力管(三階段管)振動擠壓預(yù)應(yīng)力管(一階段管)鋼筒預(yù)應(yīng)力

55、管(PCCP)。鋼筒預(yù)應(yīng)力管是鋼筒與混凝土的復(fù)合管，管芯為混凝土，在管芯外壁或中部埋入厚1.5 mm的鋼筒，采用機(jī)械張拉在管芯上纏繞一層或兩層施加環(huán)向預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)度鋼絲，然后在外部噴水泥砂漿保護(hù)層。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管造價(jià)低，抗震性能強(qiáng)，管壁光滑，水力條件好，耐腐蝕，爆管率低，具有良好的抗?jié)B性和耐久性。重量大，不便于運(yùn)輸和安裝。 （5）自應(yīng)力鋼筋混凝土管自應(yīng)力鋼筋混凝土管是利用自應(yīng)力水泥的膨脹力張拉鋼筋而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的。適合較小管徑。 自應(yīng)力管用425號或525號普通硅酸鹽水泥，按適當(dāng)比例加工制成，所用鋼筋為低碳冷撥鋼絲或鋼絲網(wǎng)，規(guī)格一般在100600 mm之間，強(qiáng)度較低，容易出現(xiàn)二次膨脹及橫向斷裂，工藝簡單，制管成本較低，在小城鎮(zhèn)及農(nóng)村供水系統(tǒng)中使用較普遍。連接形式：采用橡膠圈密封的承插字母口，施工安裝比較簡單。水泥管材的缺點(diǎn)：水泥工業(yè)對環(huán)境造成的污染嚴(yán)重，生產(chǎn)加工能耗高，浪費(fèi)資源。重量大、不便于運(yùn)輸、施工復(fù)雜、工程周期長。連接質(zhì)量低、易泄漏（PCCP管除外）。與塑料管道相比，水泥管道光滑度較差，可能在內(nèi)壁滋生細(xì)菌，影響水質(zhì)。壽命短，水泥管抗腐蝕性差。（6