給水工程復(fù)習(xí)題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——給水工程復(fù)習(xí)題《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))。

按給水工程必需保證以足夠的水量、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：布臵在水廠范圍內(nèi)，將取水構(gòu)筑物的來水進行處理，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)理構(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)理水量。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)，以儉約能耗。

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)理構(gòu)筑物等組成。調(diào)理構(gòu)筑物可根據(jù)實際狀況增減。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派管。

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，以儉約制水成本和儉約能耗。1.4

影響給水系統(tǒng)布置的因素

城市規(guī)劃的影響：①水源選擇、給水系統(tǒng)布臵和水源衛(wèi)生防護地帶的確定，都應(yīng)以城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)規(guī)劃為基礎(chǔ)。②由城市計劃人口數(shù)，房屋建筑等，得出整個給水工程的設(shè)計水量。③由工業(yè)布局，得知生產(chǎn)用水量分布及其要求。④由水利、水文、地質(zhì)等資料，確定水源和取水構(gòu)筑物位臵。⑤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)的位臵。⑥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)的遠近、水質(zhì)條件等方面。地表水源：水處理繁雜。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、遠距離取水。

地形的影響：中小城市如地形比較平坦，工業(yè)用水量小、對水壓無特別要求時，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

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)利用率較低，只有50~60%。需改進工藝和設(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，儉約用水。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、補充水量以及排水量保持平衡。水量平衡的目的是達到合理用水。通過改進生產(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。

總用水量=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)。冷卻塔進水量(冷卻回水量+補充水量)＝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%。）

補充水量＝循環(huán)冷卻水量－冷卻回水量＋損耗水量

2設(shè)計用水量

2.1

設(shè)計用水量的組成

①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)施用水包括消遣場所、賓館、浴室、商業(yè)、學(xué)校和機關(guān)辦公樓等用水。②工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水。③消防用水。④澆灑道路和綠地用水。⑤未預(yù)計水量及管網(wǎng)漏失水量。2.2

用水量定額

指設(shè)計年限內(nèi)達到的用水水平，是確定設(shè)計用水量的主要依據(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)，早晨起床后和晚飯前后用水量最多。工業(yè)冷卻用水量隨氣溫柔水溫而變化，夏季多于冬季?？照{(diào)用水量(調(diào)理室溫柔濕度)在高溫季節(jié)大(5~9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)計時須考慮每日、每時的用水量變化。

最高日用水量：在設(shè)計規(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與地理位臵、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1.1~1.5。

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1.3~1.6之間，大中城市的用水比較均勻，Kh值較小，可取下限，小城市可取上限或適當(dāng)加大。2.4

用水量計算

33城市或居住區(qū)的最高日生活用水量：Q1?qNf(m/d)Q1??qiNifi(m/d)

3工業(yè)生產(chǎn)用水量：Q2?q?B(1?n)(m/d)

2

3工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量：Q3??(q3aiN3ai?q3biN3bi)(m/d)

3澆灑道路和大面積綠化所需的水量：Q4??(q4aiN4ai?q4biN4bi)(m/d)

未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量：Q5?(0.15~0.25)(Q1?Q2?Q3?Q4)消防用水量：Q6=q6f6

最高日設(shè)計用水量Qd?Q1?Q2?Q3?Q4?Q5=(1.15~1.25)(Q1?Q2?Q3?Q4)最高時設(shè)計用水量：Qh?1000?KhQdKhQd?

24?360086.43給水系統(tǒng)的工作狀況

3.1

取水構(gòu)筑物、一級泵站的設(shè)計流量

取水構(gòu)筑物、一級泵站及水廠的設(shè)計流量，都按最高日用水量(Qd)進行設(shè)計。3.2

二級泵站、水塔（高地水池）、管網(wǎng)的設(shè)計流量

二級泵站、從泵站到管網(wǎng)的輸水管、管網(wǎng)和水塔等的計算流量，應(yīng)依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)計流量也與管網(wǎng)中是否設(shè)臵水塔或高地水池有關(guān)。

不設(shè)水塔的二級泵站、輸水管和管網(wǎng)的設(shè)計流量都按最高日最高時用水量計算。

設(shè)有水塔二級泵站、從泵站到管網(wǎng)的輸水管、管網(wǎng)和水塔等的計算流量：水塔能調(diào)理水泵供水和用水之間的流量差。二級泵站的設(shè)計流量采用分級供水，分級數(shù)不多于三級。各級的設(shè)計供水線盡量與用水線接近，以減小水塔的調(diào)理容積，相應(yīng)的泵站工作的分級數(shù)或水泵機組數(shù)可能增加；每級供水應(yīng)能選擇到適合的泵型。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，水塔供水以補充水泵供水的不足。

輸水管和管網(wǎng)的設(shè)計流量視水塔的位臵而定：①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算；管網(wǎng)仍按最高日最高時用水量設(shè)計。設(shè)計水量應(yīng)按二級泵站的供水線最大一級供水量確定。②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)的流量計算；管網(wǎng)仍按最高日最高時用水量設(shè)計。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)理兩者供水量的差額。清水池的調(diào)理容積應(yīng)等于A或B的面積；即累計貯存的水量等于累計取用的水量。

3.4

水塔和清水池的容積計算

3

水塔和清水池的作用：調(diào)理泵站供水量和用水量之間的流量差值。

清水池的調(diào)理容積由一、二級泵站供水量曲線確定；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)理容積可以減小，但是為了調(diào)理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。假使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)必需具有一定的水壓，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)10m，2層12m，2層以上每層增加4m。個別高層建筑物或高地上的建筑物可單獨設(shè)臵局部加壓設(shè)備。

控制點：管網(wǎng)中控制水壓的點。這一點往往位于離二級泵站最遠或地形最高的點，只要該點的壓力在最高用水量時可以達到最小服務(wù)水頭的要求，整個管網(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，保證不休止給水。4.2

給水管網(wǎng)的布置要求

依照城市規(guī)劃平面圖布臵管網(wǎng)，布臵時應(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)布臵必需保證供水安全可靠，當(dāng)局部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應(yīng)減到最?。还芫€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)造價和供水能量費用。4.3

給水管網(wǎng)布置形式

(1)樹狀網(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臵成樹枝狀。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)簡單變壞，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臵。定線時一股只限于管網(wǎng)的干管以及干管之間的連接納，不包括從干管到用戶的分派管和接到用戶的進水管。

城市管網(wǎng)定線取決于平面布臵，供水區(qū)的地形，水源和調(diào)理水池位臵，街區(qū)和用戶特別是大用戶的分布，河流、鐵路、橋梁等的位臵等。

定線要點：①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，以最短的距離布臵一條或數(shù)條干管，干管位臵應(yīng)從較大的街區(qū)通過，干管間距500~800m。②干管和干管之間的連接納使管網(wǎng)形成了環(huán)狀網(wǎng)。連接納的作用在于局部管線損壞時，可以通過它更新分派流量，從而縮小斷水范圍，較可靠地保證供水。連接納間距800~1000m。③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臵和標(biāo)高，應(yīng)符合城市或廠區(qū)地下管線綜合設(shè)計的要求，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。④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)布臵特點：合用管網(wǎng)：生活用水與生產(chǎn)用水的水質(zhì)和水量要求一致。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，不單獨設(shè)管網(wǎng)。

管網(wǎng)布臵的布臵形式：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)；到個別距離較遠的車間可用雙管代替。多數(shù)狀況下，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。

4

管網(wǎng)定線：管網(wǎng)定線的原則是以最短的管線到達用水量最大的車間。定線和計算時，要考慮全部管線狀況。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，對各種方案進行經(jīng)濟技術(shù)比較后確定最終方案。4.7

輸水管渠定線原則

①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，便于管渠施工和運行維護，保證供水安全；②選擇最正確的地形和地質(zhì)條件，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以使施工和檢修；③減少與鐵路、馬路和河流的交織；避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水吞噬與沖刷地區(qū)，以降低造價和便于管理。④遇到山嘴、山谷、山岳等障礙物以及穿越河流和干溝時，應(yīng)從降低造價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。⑤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)理水池，或者兩條輸水管渠，并且每隔一定距離設(shè)連接納連通。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狀況而定。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)理水池的方案。供水不許休止時，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)生保障時仍能通過事故用水量計算確定。城鎮(zhèn)的事故水量為設(shè)計水量的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狀況，有時需在輸水途中再設(shè)臵加壓泵站。水源位臵高于給水區(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。遠距離輸水時，地形往在有起有伏，采用壓力式的較多。遠距離輸水時，一般狀況往往是加壓和重力輸水兩者的結(jié)合形式。有時雖然水源低于給水區(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)臵：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)臵連接納，并裝臵必要的閥門，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0.5~1km裝臵排氣閥。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，在酷寒地區(qū)敷設(shè)的管線應(yīng)注意防凍。

5管段流量、管徑和水頭損失

5.1

管網(wǎng)計算的課題

在給水工程總投資中，輸水管渠和管網(wǎng)所占費用(包括管道、閥門、附屬設(shè)施等)約占70%~80%。新建和擴建的城市管網(wǎng)按最高時用水量計算。對多種方案進行管網(wǎng)計算，可得到最正確給水管網(wǎng)方案。

管網(wǎng)計算步驟：①求沿線流量和節(jié)點流量；②求管段計算流量；③確定各管段的管徑和水頭損失；④進行管網(wǎng)水力計算或技術(shù)經(jīng)濟計算；⑤確定水塔高度和水泵揚程。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。

5

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)計算術(shù)語

節(jié)點：有集中流量進出、管道合并或分叉以及邊界條件發(fā)生變化的地點，包括水源節(jié)點(泵站、水塔)、管線交接點、兩管段交點。

管段：兩個相鄰節(jié)點之間的管道。管線：順序相連的若干管段。環(huán)：起點與終點重合的管線。基環(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。

Q????qorqs?式中，qs：比流量；Q：管網(wǎng)總用水量；Σq：大用戶集中用水量總和；Σl：?l?A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。

qs?ql?qsl,?qsl?Q??qorql?qsA

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。5.4

節(jié)點流量

節(jié)點流量：從沿線流量折算得出的，并且假設(shè)是在節(jié)點集中流出的流量。

計算方法：將沿線流量按適當(dāng)比例分派到兩個節(jié)點上，轉(zhuǎn)換成從兩個節(jié)點流出的流量，就成為節(jié)點流量。

沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點流量的原則：管段的水頭損失一致，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際上沿管線變化的流量。

折算系數(shù)α：尋常取0.5。任一節(jié)點i的節(jié)點流量等于與該節(jié)點相連各管段的沿線流量qi總和的一半，即qi???ql?0.5?ql。

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)的流量分派

樹狀管網(wǎng)的管段流量具有唯一性，任一管段的流量等于該段以后所有節(jié)點流量的總和。5.6

環(huán)狀網(wǎng)的流量分派

任一節(jié)點的流量包括節(jié)點流量、流向和流離該節(jié)點管段流量。

分派流量應(yīng)保持每一節(jié)點的水流連續(xù)性，滿足節(jié)點流量平衡，即流向任一節(jié)點的流量等于流離該節(jié)點的流量，qi??qij?0。

在流量分派時，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)濟的流量分派，但是樹狀網(wǎng)并不能保證可靠供水。

環(huán)狀網(wǎng)流量分派時，應(yīng)同時照料經(jīng)濟性和可靠

6

性，即在滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟。經(jīng)濟性是指流量分派后得到的管徑，應(yīng)使一定年限內(nèi)的管網(wǎng)建造費用和管理費用為最小?？煽啃允侵改芟蛴脩舨恍葜沟毓┧?，并且保證應(yīng)有的水量、水壓和水質(zhì)。

環(huán)狀網(wǎng)流量分派步驟：①依照管網(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?？刂泣c是管網(wǎng)正常工作時和事故時必需保證所需水壓的點，一般選在給水區(qū)內(nèi)離二級泵站最遠或地形較高之處）。②從二級泵站到控制點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派流量，并且符合水流連續(xù)性(滿足節(jié)點流量平衡)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。③和干管線垂直的連接納可分派較少的流量。連接納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，平日流量一般不大、只有在干管損壞時才轉(zhuǎn)輸較大的流量。5.7

管徑計算

管徑計算管段的直徑應(yīng)按分派后的流量確定。D?4q?v水流速度的選擇：①從技術(shù)上考慮，水流的最大速度應(yīng)不超過2.5~3.0m/s(防止水錘)，最小速度不得小于0.6m/s(防止沉積)。②從經(jīng)濟上考慮，較大的水流速度可減小管道直徑，降低工程造價；但由于水流速度大而會導(dǎo)致水頭損失增加，從而加大運行的動力費用。③合理的流速應(yīng)當(dāng)使得在一定年限（投資歸還期）內(nèi)管網(wǎng)造價與運行費用之和最小。

平均經(jīng)濟流速：管徑D=100～400mm，平均經(jīng)濟流速0.6～0.9m/s；管徑D≥400mm，平均經(jīng)濟流速0.9～1.4m/s5.8

水頭損失計算

v22gv28gv2?v2?2???均勻流基本公式：由v?CRi得i?2?2?CRCR2gCD2gD2g

8g2C式中，C：謝才系數(shù)，m1/2·s；i：水力坡度；R：水力半徑，m；λ：阻力系數(shù)，??管段的沿程水頭損失：hij?Hi?Hj?li

lv28?由上式得：hij??，由v??得：hij?25lq2?alq2?sq2

D2gS?D2?gD4式中，a：比阻，a?8?64?；q：流量；l：管段長度；s：水管摩阻，s=al。

?2gD5?2C2D5qn水頭損失一般公式：h??lm?alqn?sqn

D22

當(dāng)n=2時，h=alq=sq。給水管的水流流態(tài)分為三種狀況：①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v≥1.2m/s時或金屬管內(nèi)壁無特別防腐措施時，就屬于這種狀況；②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。v0，需進行流量校正，具體方法是在初步分派流量中加一個環(huán)校正流量Δq，使水頭損失閉合差Δh=0，注：對于2-5管段同時受環(huán)Ⅰ和環(huán)Ⅱ的環(huán)校正流量。規(guī)定順時針方向為正，逆時針方向為負(fù)。

（2）環(huán)校正流量Δqi

?hⅠq2?5Q4q4?55?hⅡ6q3?6Q6

q5?6s1?2(q1?2??q?)2?s2?5(q2?5??q???q??)2?s1?4(q1?4??q?)2?s4?5(q4?5??q?)2?0s3?6(q3?6??q??)2?s5?6(q5?6??q??)2?s2?3(q2?3??q??)2?s2?5(q2?5??q???q??)2?0

9

將二項式展開，忽略相鄰環(huán)校正流量和二階微量的影響。?h??2(s1?2q1?2?s2?5q2?5?s1?4q1?4?s4?5q4?5)?q??0?hⅡ?2(s3?6q3?6?s5?6q5?6?s2?3q2?3?s2?5q2?5)?qⅡ?0?q????qⅡ???h?

2?(sq)??hⅡ

2?(sq)Ⅱ（3）一次校正流量

各管段的一次校正流量為初步分派流量qij與環(huán)校正流量Δqi的代數(shù)和。（4）核算水頭損失閉合差

由一次校正流量計算各環(huán)的水頭損失閉合差，若小于允許值(6.5管網(wǎng)計算時的水泵特性方程

H水泵高效區(qū)的流量與揚程之間的關(guān)系可用二次曲線模擬。Hp?Hb?sQ2由不同流量所對應(yīng)的揚程可求出水泵摩阻s：H1?Hb?sQ12H2?Hb?sQ22H?H2s?1

Q22?Q12H1H212流量為零時的揚程Hb可表示為：Hb?H1?sQ12?H2?sQ22Hp?H1?H1?H22H1?H22Q1?2Q

Q22?Q12Q2?Q12水泵的流量和揚程的選擇，需保證水泵處于高效區(qū)。6.6

管網(wǎng)流量和水壓的核算

0Q1Q2Q

管網(wǎng)的管徑和水泵揚程是按設(shè)計年限內(nèi)最高日最高時的用水量和水壓進行計算。但在實際過程中，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，或另選適合的水泵。

（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行流量分派。

水量核算：在控制點另外增加一個集中的消防流量，即節(jié)點流量等于最大用水小時節(jié)點流量加消防流量。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。依照滿足最不利條件的原則，將著火點放在控制點及遠離泵站的大用戶處。

水壓核算：水泵揚程滿足最不利消火栓處水壓10mH2O。水泵揚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)臵對臵水塔的管網(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(位于對臵水塔的供水分界限上)的自由水頭。當(dāng)最大轉(zhuǎn)輸流量時，水泵必需能供水到水塔，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)點流量：

最大轉(zhuǎn)輸時用水量轉(zhuǎn)輸時節(jié)點流量=?最高時該節(jié)點流量最高時用水量

水泵揚程滿足水塔最高水位。

用水曲線二泵站供水曲線最大用水小時最大轉(zhuǎn)輸小時024681012141618202224

11

水塔h=水塔水位高度水塔70%QhQp泵站h=水泵揚程Qt0泵站（3）事故時的流量和壓力核算

管網(wǎng)主要管線損壞時必需檢修，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)點流量等于最高用水量的70%。按70%Qh重新分派流量，重新進行計算。水泵揚程滿足最小服務(wù)水頭。6.7

輸水管渠計算

輸水管渠計算的任務(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)計流量，應(yīng)按最高日平均時供水量加自用水量確定。

當(dāng)遠距離輸水時，還應(yīng)計入管渠漏失水量。管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)理構(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、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，但是建造費用將增加。6.8

重力供水時的壓力輸水管渠計算（水源在高地，水位高差足夠）

已知輸水量為Q，水位差H=Z-Z0(位臵水頭)，平行敷設(shè)直徑和長度一致的輸水管線n條，每條管線的流量為Q/n。

s?Q?系統(tǒng)水頭損失：h?s???2Q2（s：每條管線的摩阻）

?n?n2當(dāng)一條管線損壞時，平行的輸水管線為n-１條

sas?Q?Qa2?Qa2事故時水頭損失：ha?sa?a??22(n?1)?n?1?(n?1)2

s=al，a=64/(π2C2D5)，a不變，l不變，故s=sa

重力輸水系統(tǒng)的位臵水頭H已定，正常和事故時的水頭損失都應(yīng)等于位臵水頭，即h=ha=Z-Z0，故

sash?2Q2?Qa2?ha2n(n?1)

Qan?1?n?1?Q,令a==事故時流量：Qa???Qn?n?Q平行敷設(shè)兩條彼此獨立的輸水管，若一條管線損壞

時，a=0.5，不能保證不休止供水(城市的事故用水量規(guī)定Qa為設(shè)計水量的70%)。

若要保證70%的設(shè)計流量，需要平行布臵四條輸水管。a=(4-3)/4=0.75

實際狀況是在平行管線之間用連接納相接。設(shè)平行輸水管線數(shù)為2，連接納線數(shù)為2，輸水管由兩條

12

連接納均分為三段，每一段的摩阻為s。

3?Q?正常時水頭損失：h?3s???sQ2

4?2?3?Q?事故時水頭損失：ha?2sa?a??saQa2?sQa22?2?22

由h=ha得a?Qa3/41=??0.7Q3/22

設(shè)平行輸水管線數(shù)為2，連接納線數(shù)為n，輸水管由

兩條連接納均分為n+1段，每一段的摩阻為s。

?Q?h?(n?1)s??

?2??Q?ha?ns?a?+sQa2

?2?22

na123410200.6320.7070.7560.7910.8770.933由h=ha得6.9

Qn?12n?42n?1Q?Qa?a?a?44Qn?4水泵供水時的壓力輸水管渠計算

水泵供水時，流量Q受到水泵揚程的影響，而輸水量的變化也會影響輸水管起點的水壓。

(1)水泵供水的實際流量可由水泵特性曲線和輸水管特性曲線求出。

2正常時輸水管特性曲線：H?H0?(sp?sd)Q

2水泵特性曲線：H?Hb?sQ

(2)輸水管用n-1條連接納等分成n段，其中任一管段發(fā)生故障時。

ss故障時輸水管特性曲線：Ha?H0?(sp?sd?d?1)Qa2nn(3)求解正常時的輸水管流量（即求b點的流量）H

Q??h?abH?H0?(sp?sd)QH?Hb?sQ22

HbQ??hQ?HHa0H0?(sp?sd)Q2?Hb?sQ2

Q?Hb?H0

sp?sd?sH0Q?H

(4)求解故障時的輸水管流量（即求a點的流量）

Ha?H0?(sp?sd?Ha?Hb?sQa2sds12?)Qann13

H0?(Sp?Sd?SdS12?)Qa?Hb?sQa2nnHb?H0Qa?1sp?sd?s?(s1?sd)n(5)故障時和正常時的流量比

1Q2s1ss2

sp?sd?sQa?a?1Qsp?sd?s?(s1?sd)n(s1?sd)a2n?

(s?sp?sd)(1?a2)(6)按事故用水量時設(shè)計用水量的70%，即a=0.7的要求，所需分段數(shù)n

n?0.98(s1?sd)

s?sp?sd7分區(qū)給水系統(tǒng)

7.1

分區(qū)給水

分區(qū)給水是根據(jù)城市地形特點將整個給水系統(tǒng)分成幾區(qū)，每區(qū)有獨立的泵站和管網(wǎng)。各區(qū)之間用應(yīng)急管