給水流量關(guān)系

1、給水排水工程（環(huán)境與設(shè)備工程系） 2013年3月16.1 設(shè)計(jì)用水量計(jì)算6.1.1 最高日設(shè)計(jì)用水量6.1.2 設(shè)計(jì)用水量變化6.1.3 調(diào)節(jié)計(jì)算第6章 給水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)21.關(guān)于給水系統(tǒng)的流量關(guān)系敘述正確的是A、給水系統(tǒng)中各構(gòu)筑物均以平均日流量為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)B、取水構(gòu)筑物流量按平均日流量、水廠自用水系數(shù)及一級(jí)泵站每天工作時(shí)間共同確定C、水塔（高地水池）的調(diào)節(jié)容積依據(jù)用水量變化曲線和二級(jí)泵站工作曲線確定D、清水池是取水構(gòu)筑物和一級(jí)泵站之間的水量調(diào)節(jié)設(shè)施32.管網(wǎng)內(nèi)設(shè)有水塔，二級(jí)泵站的供水量在任一時(shí)刻都（）用戶的用水量A、大于B、小于C、等于D、以上都不對(duì)43.管網(wǎng)內(nèi)設(shè)有水塔或高地水池時(shí)，二級(jí)泵

2、站每小時(shí)的供水量可以 用水量，但一天的泵站總供水量 最高日用水量。A等于，不等于 B不等于，不等于C等于，等于 D不等于，等于4.無水塔和高地水池泵站到管網(wǎng)的輸水管按 用水量確定管徑，管網(wǎng)按 用水量確定管徑。A.最高日最高時(shí)，最高日最高時(shí)B.最高日平均時(shí)，最高日最高時(shí)C.最高日平均時(shí)，最高日平均時(shí)D.最高日最高時(shí)，最高日平均時(shí)55.有網(wǎng)前水塔泵站到水塔的輸水管管徑( )管網(wǎng)管徑( )A.按泵站分級(jí)工作線的最大一級(jí)供水量計(jì)算,按最高日最大時(shí)用水量確定B.按最高日最大時(shí)用水量確定,按最高日最大時(shí)用水量確定C.按泵站分級(jí)工作線的最大一級(jí)供水量計(jì)算,按泵站分級(jí)工作線的最大一級(jí)供水量計(jì)算D.按泵站分級(jí)工

3、作線的最小一級(jí)供水量計(jì)算,按泵站分級(jí)工作線的最大一級(jí)供水量計(jì)算66.一級(jí)泵站通常（ ）供水，而二級(jí)泵站一般為（ ）供水，所以一、二級(jí)泵站的每小時(shí)供水量并不相等。為了調(diào)節(jié)兩泵站供水量的差額，必須在一、二級(jí)泵站之間建造（ ）。A.分級(jí)，均勻，水塔B.均勻，分級(jí)，水塔C.分級(jí)，均勻，清水池D.均勻，分級(jí)，清水池77. 從水源至城鎮(zhèn)水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按( )確定。A. 最高日平均時(shí)供水量B. 最高日最大時(shí)供水量C. 平均日平均時(shí)供水量加自用水量D. 最高日平均時(shí)供水量加自用水量8.某工廠24h均勻yonh水，每小時(shí)50m3，配水泵站每天供水兩次，分別為48時(shí)和1620時(shí)，每

4、小時(shí)供水150m3，則清水池調(diào)節(jié)容積為（）m3.A . 1200B . 800C . 600D . 40089.某工廠24小時(shí)均勻用水，每小時(shí)50m3，如配水泵站每天供水12小時(shí)，每小時(shí)100m3，每天供水不超過4次，則水塔調(diào)節(jié)容積最小為（ ）m3。910.某城市最高日設(shè)計(jì)用水量為15萬m3/d，清水池調(diào)節(jié)容積取最高日用水量的15，室外消防一次滅火用水量為55L/s，同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)為2次，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間按2h計(jì)算，水廠自用水在清水池中的貯存量按1500m3計(jì)算，安全貯量取5000m3，則清水池的有效容積為（ ）m3。 10 11. 某城市最高日用水量為15104m3/d，用水日變化系數(shù)1.

5、2，時(shí)變化系數(shù)1.4，水廠自用水量為最高日用水量10%，取水泵房全天工作，其設(shè)計(jì)流量應(yīng)為（）m3/h，管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量為（） m3/h。6875、8750116.2 設(shè)計(jì)流量分配與管徑設(shè)計(jì)管網(wǎng)的正確設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)計(jì)算在給排水工程的設(shè)計(jì)中是很重要的。因?yàn)楣芫W(wǎng)的造價(jià)占總造價(jià)的7080%，在有關(guān)管網(wǎng)的計(jì)算中常會(huì)提到兩類課題：（一）設(shè)計(jì)課題在管網(wǎng)定線后：Q時(shí)Q節(jié)Q分（管段）DhHp（Ht）也就是按最高用水時(shí)的流量求出各節(jié)點(diǎn)流量，進(jìn)行流量的分配，求出管段流量，再根據(jù)所要求的管內(nèi)流速，求出管徑，而求出水頭損失，然后根據(jù)控制點(diǎn)的位置，求出Hp，Ht。（二）核算課題在管徑確定后：Q時(shí)Q節(jié)Q分（管段）hHp目的在于核

6、算其他情況下（消防時(shí)、事故時(shí)及最大轉(zhuǎn)輸時(shí)等）的管網(wǎng)水頭損失大小。按最高選出的泵揚(yáng)程能否滿足需要。126.2.1 管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算1沿線流量 是指沿線分配給用戶的流量。 管網(wǎng)配水情況比較復(fù)雜，高峰流量各異。計(jì)算時(shí)加以簡(jiǎn)化。比流量法，假定小用水戶的流量沿線均勻分布。（1）長(zhǎng)度比流量 假定水量沿管網(wǎng)長(zhǎng)度均勻流出。管線單位長(zhǎng)度上的配水流量，稱為長(zhǎng)度比流量，記作qcb。 13則每一計(jì)算管段沿線流量記作qy為：14（2）面積比流量 假定沿線流量均勻分布在整個(gè)供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qmb。 則每一計(jì)算管段沿線流量記作qy為：15 每一管段所負(fù)擔(dān)的供水面積可按分角線法和對(duì)角

7、線法劃分。16注意：1）面積比流量考慮了沿線供水面積（人數(shù)）多少對(duì)管線配水的影響，計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際配水情況，但計(jì)算較麻煩。當(dāng)供水區(qū)域的干管分布比較均勻時(shí)，二者相差很小。這時(shí)，用長(zhǎng)度比流量較好。2）當(dāng)供水區(qū)域內(nèi)各區(qū)衛(wèi)生設(shè)備或人口密度相差較大時(shí)，各區(qū)的比流量應(yīng)分別計(jì)算。3）同一管網(wǎng)，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計(jì)算。172、節(jié)點(diǎn)流量（1）、沿線流量為什么要轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)流量18 但是，實(shí)際的管段并沒有喇叭口形狀的，管徑也是不連續(xù)的，所以，仔細(xì)去計(jì)算每一個(gè)沿線流出去的流量已經(jīng)沒有實(shí)際意義了。沿線流量只有當(dāng)其累積到一定量，足以引起管徑變化的時(shí)候計(jì)算起來才有實(shí)際意義。這樣，就可以不考慮

8、實(shí)際沿線配水的情況，而把一定長(zhǎng)度管段上的沿線流量用一個(gè)等效的流量來代替，即節(jié)點(diǎn)流量。19（2）沿線流量如何轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量沿線流量劃成節(jié)點(diǎn)流量公式20（2）、節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算公式節(jié)點(diǎn)流量包括兩部分：由沿線流量劃成節(jié)點(diǎn)流量和該節(jié)點(diǎn)的集中流量21【例題】某城市最高時(shí)總用水量為260L/s，其中集中供應(yīng)的工業(yè)用水量120 L/s（分別在節(jié)點(diǎn)2、3、4集中出流40 L/s）。各管段長(zhǎng)度（單位為m）和節(jié)點(diǎn)編號(hào)見圖。管段1-5、2-3、3-4為一側(cè)供水，其余為雙側(cè)供水。試求：（1）比流量；（2）各管段的沿線流量；（3）各節(jié)點(diǎn)流量。22解：1配水干管計(jì)算總長(zhǎng)度2配水干管比流量23 3沿線流量： 各 管 段 沿 線

9、 流 量 計(jì) 算 244節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算： 各 管 段 節(jié) 點(diǎn) 流 量 計(jì) 算 256.2.2 初擬管徑1、管段設(shè)計(jì)流量分配目的：確定各管段中的流量，進(jìn)而確定管段直徑。流量分配要保持水流的連續(xù)性，每一節(jié)點(diǎn)必須滿足節(jié)點(diǎn)流量的平衡條件：流入任一節(jié)點(diǎn)的流量等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量，若以流入為“一”，流離為“+”，則Q=0。a. 枝狀網(wǎng) 水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有節(jié)點(diǎn)流量總和。26b. 環(huán)狀網(wǎng) 流量分配有多種組合方案基本原則：滿足供水可靠性前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性。P8227方法和步驟：確定控制點(diǎn)位置，管網(wǎng)主導(dǎo)流向；參照主導(dǎo)流向擬定各管段水流方向，以最短距離供水到大用戶或邊遠(yuǎn)地區(qū)；盡量使

10、平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段負(fù)荷過重），連接管要少分配流量，滿足沿線配水為限（主要作用是干管損壞時(shí)轉(zhuǎn)輸流量）各干管通過的流量沿主要流向逐漸減少，不要忽多忽少；可以起端開始或從末端，滿足節(jié)點(diǎn)流量的平衡條件。此分配值是預(yù)分配，用來選擇管徑，真正值由平差結(jié)果定。282、初擬管徑 確定管網(wǎng)中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要課題之一。管段的直徑應(yīng)按分配后的流量確定。 在設(shè)計(jì)中，各管段的管徑按下式計(jì)算：式中 q為管段流量，m3/s；V為管內(nèi)流速，m/s。由上式可知，管徑不但和管段流量有關(guān)，而且還與流速有關(guān)。因此，確定管徑時(shí)必須先選定流速。29 從公式可以看出，流量一定時(shí)，管徑與流

11、速的平方根成反比。如果流速選用的大一些，管徑就會(huì)減小，相應(yīng)的管網(wǎng)造價(jià)便可降低，但水頭損失明顯增加，所需的水泵揚(yáng)程將增大，從而使經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)（主要指電費(fèi)）增大，同時(shí)流速過大，管內(nèi)壓力高，因水錘現(xiàn)象引起的破壞作用也隨之增大。相反，若流速選用小一些，因管徑增大，管網(wǎng)造價(jià)會(huì)增加。但因水頭損失減小，可節(jié)約電費(fèi)，使經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)降低。因此，管網(wǎng)造價(jià)和經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)（主要指電費(fèi)）這兩項(xiàng)經(jīng)濟(jì)因素是決定流速的關(guān)鍵。求一定年限t（稱為投資償還期）內(nèi)，管網(wǎng)造價(jià)和經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟(jì)流速），以此來確定的管徑，稱為經(jīng)濟(jì)管徑。 為了防止管網(wǎng)因水錘現(xiàn)象而損壞，在技術(shù)上最大設(shè)計(jì)流速限定在2.53.0m/s范圍內(nèi)；在輸

12、送渾濁的原水時(shí)，為了避免水中懸浮物質(zhì)在水管內(nèi)沉積，最低流速通常應(yīng)大于0.60m/s，由此可見，在技術(shù)上允許的流速范圍是較大的。因此，還需在上述流速范圍內(nèi)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件，考慮管網(wǎng)的造價(jià)和經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)用，來選定合適的流速。30 各城市的經(jīng)濟(jì)流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)貤l件，如水管材料和價(jià)格、施工條件、電費(fèi)等來確定，不能直接套用其他城市的數(shù)據(jù)。另外，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟(jì)流速也不一樣，須隨管網(wǎng)圖形、該管段在管網(wǎng)中的位置、該管段流量和管網(wǎng)總流量的比例等決定。因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜，有時(shí)簡(jiǎn)便地應(yīng)用“界限流量表”確定經(jīng)濟(jì)管徑，見界限流量表 。 由于實(shí)際管網(wǎng)的復(fù)雜性，加上情況在不斷的變化，例如流量在不斷增加，管網(wǎng)逐步擴(kuò)展，諸多經(jīng)濟(jì)

13、指標(biāo)如水管價(jià)格、電費(fèi)等也隨時(shí)變化，要從理論上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和年管理費(fèi)用相當(dāng)復(fù)雜且有一定難度。在條件不具備時(shí)，設(shè)計(jì)中也可采用由各地統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算出的平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟(jì)管徑，見平均經(jīng)濟(jì)流速表 31管徑/mm界限流量/Ls 1管徑/mm界限流量/Ls 110094501301681509155001682372001528.560023735525028.545700355490300456880049068535068969006858224009613010008221120 界 限 流 量 表 32平 均 經(jīng) 濟(jì) 流 速 表管徑/mm平均經(jīng)濟(jì)流速e/ms 1D=1004000

14、.60.9D4000.91.433在使用各地區(qū)提供的經(jīng)濟(jì)流速或按平均經(jīng)濟(jì)流速確定管網(wǎng)管徑時(shí)，需考慮以下原則：1）一般大管徑可取較大的經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的經(jīng)濟(jì)流速；2）首先定出管網(wǎng)所采用的最小管徑（由消防流量確定），按e確定的管徑小于最小管徑時(shí)，一律采用最小管徑；3）連接管屬于管網(wǎng)的構(gòu)造管，應(yīng)注重安全可靠性，其管徑應(yīng)由管網(wǎng)構(gòu)造來確定，即按與它連接的次要干管管徑相當(dāng)或小一號(hào)確定；344）由管徑和管道比阻之間的關(guān)系可知，當(dāng)管徑較小時(shí)，管徑縮小或放大一號(hào)，水頭損失會(huì)大幅度增減，而所需管材變化不多；相反，當(dāng)管徑較大時(shí)，管徑縮小或放大一號(hào)，水頭損失增減不很明顯，而所需管材變化較大。因此，在確定管網(wǎng)管

15、徑時(shí)，一般對(duì)于管網(wǎng)起端的大口徑管道可按略高于平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，對(duì)于管網(wǎng)末端較小口徑的管道，可按略低于平均經(jīng)濟(jì)流速確定管徑，特別是對(duì)確定水泵揚(yáng)程影響較大的管段，適當(dāng)降低流速，使管徑放大一號(hào)，比較經(jīng)濟(jì)；355）管線造價(jià)（含管材價(jià)格、施工費(fèi)用等）較高而電價(jià)相對(duì)較低時(shí)，取較大的經(jīng)濟(jì)流速，反之取較小的經(jīng)濟(jì)流速。以上是指水泵供水時(shí)的經(jīng)濟(jì)管徑確定方法，在求經(jīng)濟(jì)管徑時(shí)，考慮了抽水所需的電費(fèi)。重力供水時(shí)，由于水源水位高于給水區(qū)所需水壓，兩者的標(biāo)高差H可使水在管內(nèi)重力流動(dòng)。此時(shí)，各管段的經(jīng)濟(jì)管徑應(yīng)按輸水管和管網(wǎng)通過設(shè)計(jì)流量時(shí)，供水起點(diǎn)至控制點(diǎn)的水頭損失總和等于或略小于可利用的水頭來確定。361.如圖所示的樹

16、狀管網(wǎng)，管段2-3的流量為（ ）。372.有一城鎮(zhèn)樹狀管網(wǎng)如圖所示，各管段均為雙側(cè)供水最高用水時(shí)總流量為60L/s，節(jié)點(diǎn)流量折算系數(shù)統(tǒng)一采用0.5.節(jié)點(diǎn)均無集中流量，管段1-2的計(jì)算流量為( ) L/s。386.2.3 樹狀管網(wǎng)水力計(jì)算計(jì)算步驟：確定各管段的流量；根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速選取標(biāo)準(zhǔn)管徑；計(jì)算各管段的水頭損失；確定控制點(diǎn)；計(jì)算控制線路的總水頭損失，確定水泵揚(yáng)程或水塔高度；確定各支管可利用的剩余水頭；計(jì)算各支管的平均水力坡度，選定管徑。39給水系統(tǒng)的水壓關(guān)系 城市管網(wǎng)最小服務(wù)水頭：1層樓 10m，2層樓12m，2層以上每層增加4m。（6層建筑，所需28米） 市政給水管網(wǎng)供水壓力，以滿足數(shù)量上占主

17、導(dǎo)地位的低層和多層建筑需要為準(zhǔn)，高層建筑通常采用局部加壓方式予以滿足。 市政管網(wǎng)水壓過高既造成能量浪費(fèi)、增加漏損、不便使用，還需采用高壓管道，增大工程投資。 研究給水系統(tǒng)水壓關(guān)系，目的在于合理確定水泵揚(yáng)程和水塔高度，以保證各系統(tǒng)所需水壓。40（一）一級(jí)泵站水泵揚(yáng)程確定式中： hs 最高日平均時(shí)供水量Qp+水廠自用水量確定的吸水管水頭損失(m)； hc最高日平均時(shí)供水量Qp+水廠自用水量確定的壓水管和泵站連接管線水頭損失，m；H0 一級(jí)泵站靜揚(yáng)程，等于集水井最低水位與清水池設(shè)計(jì)水位的高差(m)?；?yàn)樾跄?1（二）二級(jí)泵站水泵揚(yáng)程和水塔高度的確定 給水管網(wǎng)中起控制管網(wǎng)水壓的點(diǎn)，稱為控制點(diǎn)，也稱供

18、水最不利點(diǎn)。一般情況下，控制點(diǎn)在系統(tǒng)的下列地點(diǎn)：（1）地形最高點(diǎn)；（2）距離供水起點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)；（3）要求自由水壓最高點(diǎn)。 只要控制點(diǎn)的最小服務(wù)水頭滿足用戶及消防等要求，則全管網(wǎng)的各點(diǎn)服務(wù)水頭就均能符合要求。42 二級(jí)泵站揚(yáng)程和水塔高度，就是以保證控制點(diǎn)所需最小服務(wù)水頭為條件計(jì)算的，計(jì)算原理同上。 城市給水管網(wǎng)根據(jù)有無水塔和水塔位置分為無水塔管網(wǎng)、網(wǎng)前水塔管網(wǎng)、網(wǎng)后水塔管網(wǎng)等。 但實(shí)際工程中，某一地點(diǎn)只具備其中的一個(gè)或兩個(gè)條件，這時(shí)需選出幾個(gè)可能的地點(diǎn)通過分析比較才能確定。 另外，選控制點(diǎn)時(shí)應(yīng)排除個(gè)別對(duì)水壓要求很高的特殊用戶（如高層建筑、工廠等，他們應(yīng)自行加壓解決 ），對(duì)于同一管網(wǎng)系統(tǒng)，各種工況（

19、最高時(shí)、消防時(shí)、最不利管段損壞時(shí)、最大轉(zhuǎn)輸時(shí)等）的控制點(diǎn)往往不是同一地點(diǎn)，需根據(jù)具體情況正確選定。43二級(jí)泵站水泵揚(yáng)程的確定： 二級(jí)泵站無水塔管網(wǎng)凈揚(yáng)程等于最不利供水點(diǎn)（控制點(diǎn)）的服務(wù)水頭標(biāo)高與清水池最低水位之差； 有水塔管網(wǎng)凈揚(yáng)程等于水塔最高水位與清水池最低水位之差。441.無水塔管網(wǎng) 由泵站直接輸水到用戶時(shí)，靜揚(yáng)程等于清水池最低水位與管網(wǎng)控制點(diǎn)所需水壓標(biāo)高的高程差。 水頭損失包括吸水管、壓水管、輸水管和管網(wǎng)等水頭損失之和。故無水塔時(shí)二級(jí)泵站揚(yáng)程為： 見圖5-5 P72hshchnZcHc12最小用水時(shí)最高用水時(shí)凈揚(yáng)程等于控制點(diǎn)服務(wù)水頭（水壓）標(biāo)高與清水池最低水位之差；45hshchnZcH

20、c12最小用水時(shí)最高用水時(shí)式中： Zc 管網(wǎng)控制點(diǎn)c的地面標(biāo)高和清水池最低水位的高程差，m；Hc 控制點(diǎn)所需的最小服務(wù)水頭，m；hs 吸水管中的水頭損失，m；hc、hn 輸水管和管網(wǎng)中水頭損失，m。 hs、hc、hn 都應(yīng)按水泵最高時(shí)用水量計(jì)算。46 水塔出水側(cè)壓力按水塔中最低水位計(jì)算，而水塔進(jìn)水側(cè)壓力按水塔中最高水位計(jì)算，兩者之差為H0（水箱中設(shè)計(jì)水位差）。水壓線在此點(diǎn)形成不連續(xù)現(xiàn)象（實(shí)際上水壓線是連續(xù)的，并且進(jìn)水管和出水管往往就是同一根管線）。這是從最不利情況考慮：（1）水塔最低水位時(shí)還能保證最不利點(diǎn)水壓要求；（2）水塔壓力最高時(shí)水泵總揚(yáng)程也能保證供水要求。最高用水時(shí)最小用水時(shí)2.網(wǎng)前（前

21、置）水塔管網(wǎng)hchshn47 當(dāng)泵站供水量大于管網(wǎng)用戶用水時(shí)，多余水量通過輸水管送至水塔，而在最高用水時(shí)，由泵站和水塔聯(lián)合向管網(wǎng)用戶供水。水壓線見圖5-6（P85），最高用水時(shí)水壓平衡關(guān)系為：最高用水時(shí)最小用水時(shí)常用于工業(yè)企業(yè)、中小城市水廠凈揚(yáng)程等于水塔最高水位與清水池最低水位之差。hchshn網(wǎng)前水塔48水柜底高于地面的高度；控制點(diǎn)要求的最小服務(wù)水頭；最大時(shí)水塔到控制點(diǎn)的水頭損失；水塔設(shè)置點(diǎn)的地面高度；控制點(diǎn)的地面高度。式中：故水塔高度計(jì)算公式為： 從式可看出，建造水塔處的地面標(biāo)高 Zt 越高，則水塔高度 Ht 越低，造價(jià)越低，當(dāng) Ht=0 時(shí)，即變?yōu)楦叩厮?，這就是水塔建在高地的原因。 493.網(wǎng)后（對(duì)置）水塔管網(wǎng) 水塔往往不是前置的。更多情況是中間水塔（管網(wǎng)中間，由平面布置和地形高度決定），也