給水排水管網系統(tǒng)期末考試復習資料及筆記

1．給水管網組成及功能（簡答題）1)輸水管（渠）——較長距離內輸送水量的管道或管渠特點：沿途不分派流量;可靠性規(guī)定高，一般為雙線;造價及其昂貴，投資浩大2)配水管網——分布在供水區(qū)域內的配水管道網絡，將集中點的水量分派輸送到整個供水區(qū)域，使用戶可以從近處取水。非常龐大復雜的系統(tǒng)組成：主干管、干管、支管、連接管、分派管等構成，以及閥門和檢測儀表等附屬設施。3)水壓調節(jié)設施——涉及泵站和減壓設施泵站：增長水流壓力，克服管道內部水頭損失，保障用戶龍頭水壓。減壓設施：減壓閥和節(jié)流孔板等。減少管網靜壓和動壓，避免水壓過高導致供水設施破壞。4)水量調節(jié)設施——清水池、水塔、高位水池等——調節(jié)供水與用水的流量差。后兩者現今已較少應用。2．給水管網重要性(簡答題)1)投資巨大—開挖，破路，管材，施工等。寸管寸金2)資源花費大,電量花費大3)供水流程的最后環(huán)節(jié)，直接承擔向用戶輸水的任務，對用戶龍頭出水的水量、水壓及水質的影響至關重要。直飲水的控制環(huán)節(jié).4)水司最重要的部門，待遇最佳的部門3．給水管網的類型(簡答題)1)按水源數目：單水源給水管網，多水源給水管網單水源：所有用于水來自于一個清水池多水源：多個清水池作為水源，大中城市一般為多水源2)按照連接方式：統(tǒng)一給水管網，分區(qū)給水管網統(tǒng)一：系統(tǒng)中只有一個管網。中國管網之龐大世界第一。分區(qū)：劃分為多個區(qū)域，各區(qū)域管網具有獨立的供水泵站，不同的水壓可減少管網平均壓力，減少爆管和泵站能量的浪費3)按照動力方式：重力輸水管網，壓力輸水管網重力：水源地勢高，水依靠自身重力流入用戶壓力：清水池的水由泵站加壓送出。有時通過多級加壓4)按照布置方式：枝裝管網，環(huán)狀管網枝裝：可靠性差，末端易水質惡化環(huán)狀：可靠性高，投資大(也許會考優(yōu)缺陷)4．給水管網布置的總規(guī)定1)供應用戶所需的水量2)保證用戶足夠的水壓3)保證不間斷供水4)保障用戶飲水安全5．給水管網布置的具體原則(簡答題)1)前瞻性——按照城市規(guī)劃來布置管網，考慮給水系統(tǒng)分期建設的也許性，留有充足的發(fā)展余地。2)安全性——保證管網安全可靠，當局部管網發(fā)生事故時，斷水范圍應減到可接受的最小限度3)全面性——管線遍布在整個給水區(qū)內，保證用戶有足夠的水量和水壓4)經濟性——力求以最短距離敷設管線，以減少管網造價和供水能量費用；減少拆遷，少占農田5)層次性——先擬定主干管布置，然后布置一般管線與設施，2~3級管線綜合——協(xié)調好與其它管道電纜和道路等工程的關系6．給水管網布置的基本形式——環(huán)狀網和枝裝網枝裝網——供水安全性差，末端水質惡化嚴重，造價低環(huán)狀網——供水安全性好，造價高。1)在城市建設初期采用枝裝網，以后逐步連成環(huán)狀；2)供水安全性較低的邊沿地區(qū)工礦公司可采用環(huán)狀網7．給水管網布置的具體注意事項（也許有填空題）1）與城市平面布置圖和規(guī)劃圖一致，一般敷設在道路下，應避免在高級路面下通過。2）干管延伸方向應和二泵站到水池、水塔、大用戶的水流方向基本一致。沿水流方向以最短距離布置一條或數條干管，干管位置應從用水量較大的街區(qū)通過。3）干管與干管之間可通過連接管相連，以保障干管供水安全4）管道與其它管線、建筑物、鐵路等均需要保持一定的平面和垂直距離5）分派管大小以該單位用水量大小計算而定,考慮消防需要最小為100，盡也許地布置在較高的位置，保證對附近用水配水管中有足夠壓力，增長管道的供安全性6）干管的間距根據街區(qū)情況采用500~800m,干管隔一定距離設橫、跨管，其間隔考慮在800~1000m左右，其作用是保證關閉一些閥門時可以供水。8．水管材料的規(guī)定（簡答題）1)足夠的強度——可承受各種內外荷載2)水密性——不漏水3)水力條件好——內壁光滑，減少水頭損失4)水質條件好——耐腐蝕，溶出物少5)性價比好——價格低，使用年限長9．給水管網調節(jié)構筑物——水池有鋼混水池、預應力鋼混水池和磚石水池。一般為鋼混水池重要涉及：1水池主體2進水管3溢流管，不設閥門4檢修孔5通風孔6放空閥7水位指示裝置☆問題：解決管網問題的基本參數是？10．管網簡化的原則1)宏觀等效原則對某些局部進行簡化以后，要保持各元素之間的關系不變，即針對于計算目的而言，簡化前后是等效的。2)小誤差原則將誤差控制在允許的范圍內，必須滿足特定的規(guī)定☆管網簡化分為管線簡化和附屬設施簡化11．管線簡化的方法1)刪除次要管線2)當管線交叉點很近時，可合并為同一交叉點3)將全開的閥門去掉，將管線從全閉閥門處切斷4)完全并聯(lián)的管線，在不影響計算結果情況下可以簡化為單線，但應符合水力等效原則。5)當一個供水區(qū)域僅由少數幾條管線供水和其他管網相連時，可以將連接的管線斷開，將一個管網分解為幾個獨立的管網，對幾個管網分別單獨計算。6)對于混合型管網，將枝裝部分省略，將其流量加入上游節(jié)點上，轉化為環(huán)狀管網，按照上述原則計算?！钏Φ刃г瓌t:通過簡化后，等效的管網對象與本來的實際對象有相同的水力特性。如兩條并聯(lián)管線簡化成一條后，在相同的流量下，應具有相同的水頭損失?！顔栴}:假如你進行管網計算，是否需要進行管網簡化？為什么？（從水質角度，不應簡化，但工作量太大，故可以能過計算機進行簡化；過度簡化，計算結果將與實際用水情況差別較大?？傊?，簡化是有必要的?！顔栴}:管網簡化的優(yōu)點和缺陷？12．節(jié)點——定義及特性定義——流量和流態(tài)發(fā)生變化的點特性——1節(jié)點不能改變水的能量：泵站、減壓閥、閥門等不能置于節(jié)點上2節(jié)點可以可以有流量的改變具體形式：1管線交叉點2大用戶接出點3長距離管道的中間4管徑變化點5水源或儲水池屬性:構造屬性：1節(jié)點高程2節(jié)點位置拓撲屬性：1與節(jié)點關聯(lián)的管段及其方向2與節(jié)點關聯(lián)的管段數水力屬性：1節(jié)點流量2節(jié)點水頭3自由水頭13．管段——定義及特性定義——管線的抽象形式特性——1只能輸送流量，而不能改變流量2可以改變水的能量具體形式：泵站、減壓閥、非全開閥門等應設于管段上?！顚嶋H管線中的沿線流量在管網抽象時轉化為節(jié)點流量。屬性:構造屬性：1管段長度2直徑3粗糙系數拓撲屬性：1管段方向2起端節(jié)點3終端節(jié)點水力屬性：1管段流量2管段流速3管段摩阻4管段壓降14．管網計算流量——沿線流量定義：管段計算流量涉及該管段兩側的沿線流量和通過該管段輸送到以后管段的轉輸流量計算前提：按照最大時進行流量分派。15．流量分派——環(huán)狀管網環(huán)狀網的流量分派較為復雜，并且不具有唯一性分派原則：流向任一節(jié)點的流量必須等于流離該節(jié)點的流量，以滿足節(jié)點的流量平衡。規(guī)定：離開節(jié)點的管段流量為正，流向節(jié)點的為負環(huán)狀網流量分派應兼顧經濟性和安全性。經濟性：管徑擬定后，在一定年限內管網建造費用和維護費用最小安全性：能向用戶不間斷供水，并保證應有的水壓、水量和水質☆管徑計算中，年折算費用與管徑和流速有關。計算數據應根據城市本地狀況而定。環(huán)狀網流量分派的環(huán)節(jié)：1)初步擬定管網的水流方向，選定管網的控制點。2)泵站到控制點之間選定幾條重要的平行干管線，干管之間盡也許均與分派流量3)連接管分派較少的流量多水源環(huán)狀網流量分派：1)按照流量擬定大體的供水范圍和供水分界線2)在各自供水區(qū)域內進行流量分派3)分界線上節(jié)點流量，也許由幾個水源同時供應16．水頭損失計算1）舍維列夫公式——舊鑄鐵管和舊鋼管當v≥1.2時，當v＜1.2時，2）巴甫洛夫斯基公式——合用于混凝土管、鋼筋混凝土管和渠道的水頭損失計算3）海曾-威廉公式——C——管壁粗糙系數該公式計算簡樸，在管網計算中最為常用。在實際工程中，可通過現場實驗進行測定。4）科爾波洛克公式K——絕對粗糙度貼近實際，但運算復雜，在比較各種公式的準確性時，以此公式計算結果為準。17．環(huán)狀網水力計算的條件P=J+L-1☆描述水源的流量和壓力之間的關系。——水泵特性曲線☆問題:1）管網是動態(tài)的，在每一時刻是否滿足連續(xù)性方程？最大時，事故時，消防時為連續(xù)性方程計算管網的三個重要時刻，根據質量守恒，任何時刻都滿足連續(xù)方程。2）在漏水情況下，是否滿足連續(xù)方程？滿足，將總漏失分派到各個管網中，最簡樸的做法是沿管段長度平攤漏失，算入節(jié)點流量或管段計算流量中。3）對于大環(huán)來說，是否滿足能量方程？滿足18．解環(huán)方程（哈代—克羅斯法）1前提：已經進行過流量分派，各節(jié)點滿足連續(xù)性方程2過程：計算各管段的水頭損失，水頭損失不一定滿足能量方程3將各管段流量進行反復調整4直至能量方程得到滿足（在允許的誤差范圍內）☆最常用的一種計算方法：連續(xù)性方程+能量方程主導思想：要滿足連續(xù)性方程基礎上，逐步修正管段流量，減少環(huán)閉合差，最后滿足量方程?！羁煞譃閮蓚€部分：本環(huán)的影響和鄰環(huán)的影響解環(huán)方程法的具體過程：1)流量分派，初步擬定各管段的流量2)校核能量方程，一般情況下不能滿足。每個環(huán)內各管段的水頭損失之和不等于零，所得的非零值稱為“環(huán)閉合差”假如環(huán)閉合差大于零，說明順時針流向的管段流量分派過大，反之則逆時針分派過大。3)引入“環(huán)校正流量”，修正環(huán)上各管段的流量。修正后的管段流量再次代入能量方程，得到愛慕一次迭代的環(huán)閉合差和環(huán)校正流量，再一次修正管段流量，直至環(huán)閉合差小于規(guī)定值為止（手工時每環(huán)小于0.5m，大環(huán)小于1.0m；計算機時0.01-0.05m）。4)注意：對于連接兩個環(huán)的管段，其修正流量等于其上次迭代后的流量加上本環(huán)校正流量和鄰環(huán)校正流量。5)閉合差小于規(guī)定值后，可開始計算水泵揚程。完畢平差管網計算。19．二次污染（定義）:經給水解決廠凈化后的水，需通過復雜龐大管網系統(tǒng)輸送到用戶。從水廠到用戶，途徑管線長度數十公里，水在管網中的滯留時間從數小時到數日。輸配過程中有足夠的時間進行生物、化學、物理等反映，使水受到二次污染，出廠達標的水經管網輸送到用戶時，往往達不到國家飲用水質標準。20．生長環(huán)（定義）：給水管道在常年運營中，由于物理、化學、電化學、微生物等作用，沿管道內壁逐漸形成不規(guī)則的環(huán)，是由沉淀物、銹蝕物、生物膜組成的環(huán)狀混合體稱為“生長環(huán)”?！吧L環(huán)”是隨管齡而不斷增厚，使過水斷面縮小。21．給水管道的“生長環(huán)”的成因1水對金屬管道內壁侵蝕形成的銹垢侵蝕作用一般分為化學腐蝕和電化學腐蝕。對金屬管道而言，輸送的水就是一種電解液。對腐蝕影響最大的是水中的溶解氧。水的pH值明顯影響金屬管道的腐蝕速度。此外，溶解鹽類也是最常見的引起腐蝕的物質，在給水管道中重要的是氯化物。2管道內的后沉淀由于流態(tài)變化以及前解決工藝的不完善性，水中的鈣、鎂、鐵、錳等金屬離子和微絮凝體以及地下水中常有的一些細砂、粉砂進入管道后，均能產生管道中的后沉淀。后沉淀可在管壁形成積垢，成為細菌滋生的良好場合，同時也減少管道的通水能力。3微生物的腐蝕微生物腐蝕往往和電化學腐蝕同時發(fā)生，它重要通過電極電位和濃差電位間接參與腐蝕過程。在給水管網中常見的有鐵細菌、硫酸鹽還原菌。鐵細菌是一種特殊的自養(yǎng)菌屬，依靠鐵和氧生存和繁殖，運用亞鐵離子氧化成高鐵離子釋放的能量維持生命。鐵細菌繁殖，形成密集的鐵瘤，使管道內經常發(fā)生“紅水”的水質惡化現象。微生物從水中吸取所需的營養(yǎng)物質，同時排出代謝產物，這些代謝產物又可成為另一類微生物的營養(yǎng)源，使微生物不斷繁殖，從而導致腐蝕加劇。4化學穩(wěn)定性差水的腐蝕性和結垢性一般都是水-碳酸鹽系統(tǒng)的一種表現。當水中的碳酸鈣含量超過飽和值時，則會出現碳酸鈣沉淀，引起結垢的現象。反之，當水中碳酸鈣含量低于飽和值時，則水對碳酸鈣具有溶解的能力，可以將已經沉淀的碳酸鈣溶解于水中。碳酸鈣含量小于飽和值可以把非金屬管材中的碳酸鈣溶解出來（對用混凝土或鋼筋混凝土一類的材料制的管道來說）；對金屬管腐蝕來說，則是溶解掉原先沉積在金屬表面的碳酸鈣，從而使金屬表面裸露在水溶液中，產生腐蝕過程。穩(wěn)定性水不會引起這種腐蝕，能延長管道的使用壽命。5生物穩(wěn)定性差假如自來水中有機營養(yǎng)物充足，即使投氯量增長，細菌仍可以在給水管網中生長。因此，提出飲用水的生物穩(wěn)定性問題，公認水中可同化有機碳AOC（AssimilableOrganicCarbon）作為飲用水生物穩(wěn)定性的評價指標。一般認為：當不加氯時，AOC濃度10～20μg/L為生物穩(wěn)定水。當加氯時，AOC濃度50～100μg/L為生物穩(wěn)定水。AOC濃度過大，說明管網中細菌生長的潛能大、水的生物穩(wěn)定性差，會逐漸沿管壁形成生物膜。22．影響余氯衰減的重要因素1水溫的影響：原水為地面水時，水溫隨季節(jié)而變化。溫度越高，余氯在管道中的衰減越快。一年四季余氯衰減速度不同，夏季比冬季快，南方管道中余氯衰減速度比北方快。2材質:水泥管余氯消耗慢，由于不存在金屬腐蝕；金屬管余氯消耗快，與金屬反映，與腐蝕層反映，與生物膜反映。無防腐脫落3管徑的影響：余氯與管壁的接觸面積愈大，余氯的衰減速度愈快。若將管道中單位體積的水與管壁的接觸面積稱為接觸率，那么水與管壁的接觸率和管道直徑成反比。管徑大，比表面積小，消耗慢。4管內衛(wèi)生狀況的影響：管內形成很厚的“生長環(huán)”，并結有生物膜，管內衛(wèi)生狀況不好，余氯衰減速度則快（細菌/接觸率增大）。（年代）5管內水質的影響：水質對余氯衰減速度影響很大。當上述條件相同，濁度高、有機物含量高的原水管道明顯比給水管道余氯衰減速度快。6水力工況的影響：1)、停留時間停留時間由用戶性質導致，停留時間長，消耗快2)、管內流速大——消耗水中有機物、微生物，小——消耗在管壁3)、給水系統(tǒng)運營工況（優(yōu)化水力條件，減少加氯量）23．傳統(tǒng)一階模型，其他模型1)傳統(tǒng)一階模型大部分水質模型是建立在氯在給水管網中衰減動力學公式的基礎之上，并假設衰減遵循一級反映動力學方程：2)其它模型二階模型——部分學者證明一級反映動力學公式不可以與配水管網中余氯的衰減特性吻合。Clark等于1998年提出了余氯衰減的二階模型，通過燒杯實驗證明其準確性高于一階模型。二階段模型——一些學者根據反映物質的不同，將余氯的衰減分為兩個階段，即快速反映階段和慢速反映階段。按照反映階數來劃分，又可以分為一階兩階段模型和二階兩階段模型?；谫|量傳輸的一階模型——Rossman等提出了一個基于質量傳輸的余氯衰減模型。該模型假設氯衰減是在主體水中和在管壁處的兩方面導致的，且氯在管壁處的反映速率與氯向管壁傳輸速率相等。兩個系數——主體水衰減系數和管壁水衰減系數。1kt遠遠大于kb：管壁對余氯衰減的影響，比主體水自身的衰減快的多。管網二次污染的形成，重要在于管道生長環(huán)的影響。為了提高用戶龍頭出水水質，需要對管網水質進行有效管理。2普通鑄鐵管對于余氯的衰減影響最大，另一方面是球墨鑄鐵管，最小的是PVC。3時間越長，影響越大。24．給水管網中的微生物再生長細菌在給水管網中的繁殖再生長有兩個重要含義：一方面是指細菌漏過水的凈化解決，進入管網，從而引起管網的細菌數量的增長；另一方面就是指細菌在管網中的自身繁殖。粘附在管內壁的細菌，靠水中或管壁上的物質生存，最終將導致形成生物膜。25．鐵細菌1)這群細菌附著在管壁上后，在生存過程中能吸取亞鐵和排出氫氧化鐵，因而會導致突起物，導致活瘤，產生“紅水”事故；2)是給水系統(tǒng)腐蝕中非常有害的細菌；3)特殊的化能營養(yǎng)型菌類，依靠鐵鹽的氧化，在有機物含量很少的潔凈水中，順利地運用細菌自身生存過程中產生的能量而生存。26．飲用水生物穩(wěn)定性1)飲用水的生物穩(wěn)定性就是指飲用水中有機營養(yǎng)基質支持異樣菌生長的潛力，即細菌生長的最大也許性。2)飲用水生物穩(wěn)定性高，則表白水中細菌生長所需的有機營養(yǎng)物質含量低，細菌不易在其中生長；飲用水生物穩(wěn)定性低，則表白水中細菌生長所需的有機營養(yǎng)物質含量高，細菌易在其中生長。參數指標AOC27．管網水質監(jiān)測1)常規(guī)監(jiān)測：平常供水中的水質監(jiān)測，分為常規(guī)指標和全分析。2)在線監(jiān)測：余氯、濁度、PH指標擬定：影響大，變化大，實現容易選點：最大限度地代表管網水質系統(tǒng)集成：保證系統(tǒng)穩(wěn)定運營3)應急監(jiān)測：自來水應急的主線之一，也是應急系統(tǒng)中技術含量最高部分，完整的應急應分為三級：第一級監(jiān)測所用方法以快速為特點。有沒有毒，能不能喝。（幾分鐘——1小時）第二級監(jiān)測出污染物的類別。（幾小時）第三級監(jiān)測污染物的具體名稱。（幾日）28．管網的技術資料的內容1管網圖紙管網管理的最基本資料。形式有：紙質、CAD格式、數據庫格式、GIS格式等2管線過河、鐵路和公路的構造詳圖管網關鍵部分，不允許出現偏差3閥門、消火栓、排氣閥等統(tǒng)稱“水閘”，管網中經常的附件。需保證“快、準、有、靈”4竣工記錄和竣工圖每根管段施工后的竣工記錄和竣工圖，是計算機錄入的原始資料。務必保持準確，否則無法發(fā)現錯誤。5泵站運營技術信息涉及水泵型號、曲線、切削情況、平常流量和壓力等6管網爆管記錄涉及爆管時間、搶修時間、位置、管道屬性等。7管網漏子記錄漏子出現位置、時間、漏水的連續(xù)時間、漏子產生的因素等8管網水質檢測信息監(jiān)測點位置、監(jiān)測點管道屬性信息、數據記錄、數據異常情況及解決措施等9管網壓力檢測信息監(jiān)測點位置、壓力變化情況，數據異常情況及解決措施29．管網數據的測定壓力測定——測定簡樸準確方便1)壓力——管網水力最直觀的參數，測定最準確的參數，解決管網問題的出發(fā)點2)散點測壓、自動記錄壓力儀、在線壓力監(jiān)測儀流速測定——生長環(huán)影響使得流速測定非常復雜1)畢托管測流——原始方法，最準確，但實行困難2)電磁流量計測流——對已知內徑管道較為準確3)超聲波流量計測流——操作簡樸，誤差太大。水質測定——水質參數眾多1)實驗室監(jiān)測2)在線監(jiān)測3)流動水質分析車30．漏失（率）——由于管道滲漏早成的水量損失產銷差（率）——水廠出水量與收費系統(tǒng)用戶水表計量水量綜合的差值——更為科學☆問題：兩者哪個在數值上更大？差值由什么因素導致的？答:前者是歷史遺留問題，后者是管理問題31．爆管因素1外力破壞——如修路時破壞路面后，重車碾壓導致爆管；開挖其它管線，如電力煤氣管線時誤操作等。2各種管道縱向交叉間距過小——管道隨路面下沉而變形，互相碰壓導致爆裂。3個別碰頭水處——干管之間的碰頭水導致瞬間水錘，管內壓力過高引起爆管。4壓力調整情況下——如從夜間的減壓供水道上午的增壓，導致壓力傳遞不均，這樣易在管道薄弱處爆裂5施工基礎松軟——管道易受壓變形，象灰口管內外受壓，易發(fā)生爆管☆爆管多發(fā)生在普通鑄鐵管（灰口鑄鐵管）和混凝土管上☆問題：管網分區(qū)管理有什么優(yōu)點？1減少壓力；2縮短水齡；3減少余氯水平；4直飲水的實現32．管網二次污染的成因及控制對策成因:1出廠水的因素——細菌、生物穩(wěn)定性差、化學穩(wěn)定性差、pH值偏低、有機物、硬度、硫酸鹽等2管壁生長環(huán)影響——影響過水面積、加快余氯衰減、增長消毒副產物含量、形成生物膜，細菌繁殖控制對策:1提高出廠水水質強化常規(guī)解決工藝，如氣浮、強化混凝過濾、安全消毒等增長深度解決工藝，如膜解決加強指標控制，如AOC、化學穩(wěn)定性等2管網運營中的水質控制。33．管網運營調度（論述題）1.目的——安全可靠地將水壓、水量、水質符合規(guī)定的水送往每一用戶，最大限度的減少