給水管網(wǎng)教材課后思考題解答

《給水工程》（第四版）第1?11章課后思考題

第一章

1.由高地水庫(kù)供水給城市，如按水源和供水方式考慮，應(yīng)屬于哪類給水系統(tǒng)？

答：按水源種類考慮屬地表水給水系統(tǒng)，按供水方式考慮，屬自流系統(tǒng)。

2.給水系統(tǒng)中投資最大的是哪一部分，試行分析。

泵站，輸水管渠和管網(wǎng)，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物等總稱為輸配水系統(tǒng)，從給水系統(tǒng)來說，這是

投資最大的部分。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%

3.給水系統(tǒng)是否必須包括取水構(gòu)筑物，水處理構(gòu)筑物，泵站，輸水管和管網(wǎng)，調(diào)

節(jié)構(gòu)筑物等，哪種情況下可以省去其中一部分設(shè)施？

答：不一定都要包括。有些地方采用地下水源，地下水水質(zhì)良好，就可以省去水處

理構(gòu)筑物而只需加氯消毒，使系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。調(diào)節(jié)構(gòu)筑物包括各種類型的貯水構(gòu)筑

物，如水塔，清水池等，一般在大城市通常不用水塔。如果采用重力供水則可省去

二級(jí)泵站。

4.什么是統(tǒng)一給水，分質(zhì)給水和分壓給水，哪種系統(tǒng)目前用的最多？

答：統(tǒng)一給水系統(tǒng)即用同一系統(tǒng)供應(yīng)生活，生產(chǎn)和消防等各種用水，絕大多數(shù)城市

采用這一系統(tǒng)分質(zhì)給水即按水質(zhì)要求分系統(tǒng)給水。分壓即按水壓要求不同分系統(tǒng)給

水。

5.水源對(duì)給水系統(tǒng)布置有哪些影響？

答：當(dāng)?shù)厝缬胸S富的地下水資源，則可在城市上游或就在城市給水區(qū)內(nèi)開鑿管井或

大口井，井水經(jīng)消毒后，由泵站加壓送入管網(wǎng)，供用戶使用；如水源處于適當(dāng)?shù)母?/p>

程，能借重力供水則可省去一級(jí)泵站或二級(jí)泵站或同時(shí)省去一、二級(jí)泵站。取用蓄

水庫(kù)水時(shí)，也有可能利用高程以重力供水，輸水能量費(fèi)用可以節(jié)省。以地表水為水

源時(shí)，一般從流經(jīng)城市或工業(yè)取得河流上由取水，城市附近的水源豐富時(shí)，往往隨

著用水量的增長(zhǎng)而逐步發(fā)展為多水源給水系統(tǒng)，從不同部位向管網(wǎng)供水。

6.工業(yè)給水有哪些系統(tǒng)，各適用于何種情況？

答：主要有循環(huán)和復(fù)用給水系統(tǒng)。循環(huán)給水系統(tǒng)是指用過的水經(jīng)適當(dāng)處理后再行回

用。在循環(huán)使用過程中會(huì)損耗一些水量，包括循環(huán)過程中蒸發(fā)、滲漏等損失的水量,

須從水源取水加以補(bǔ)充。復(fù)用給水系統(tǒng)是按照各車間對(duì)水質(zhì)的要求，將水順序重復(fù)

利用。水源水先到某些車間，使用后或直接送到其他車間，或經(jīng)冷卻、沉淀等適當(dāng)

處理后，再到其他車間使用，然后排出。

7.工業(yè)用水量平衡圖如何測(cè)定和繪制？水量平衡圖起什么作用？

答：首先，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查各車間的生產(chǎn)工藝、用水量、及其變化規(guī)律、對(duì)水質(zhì)和水壓

的要求，使用后的水量損耗和水溫的變化等情況。其次，進(jìn)行工業(yè)企業(yè)水量平衡的

計(jì)算，查明水源水質(zhì)和取水量、各用水部門的工藝過程和設(shè)備，現(xiàn)有計(jì)量?jī)x表的狀

況，測(cè)定每臺(tái)設(shè)備用水量、耗水量、排水量、水溫等，按廠區(qū)給水排水管網(wǎng)核對(duì)，

對(duì)于老的工業(yè)企業(yè)還應(yīng)測(cè)定管道和閥門的漏水量。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，繪出水量平衡圖。

在此基礎(chǔ)上，找出節(jié)約水的可能性，并定出合理用水和減少排污水量的計(jì)劃。水量

平衡圖對(duì)于了解工廠用水現(xiàn)狀，采取節(jié)約用水措施，健全工業(yè)用水計(jì)量?jī)x表，減少

排水量，合理利用水資源以及對(duì)廠區(qū)給水排水管道的設(shè)計(jì)都很有好處。

第二章：

1.設(shè)計(jì)城市給水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮哪些用水量？

答：應(yīng)考慮綜合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水），工業(yè)企業(yè)用水，澆

灑道路和綠地用水，管網(wǎng)漏損水量，未預(yù)見用量，消防用水。

2.居住區(qū)生活用水量定額是按那些條件制定的？

答：居住區(qū)生活用水量由城市中居民的飲用、烹調(diào)、洗滌、沖廁、洗澡等日常生活

用水確定。是根據(jù)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、水資源充沛程度、用水習(xí)慣，在現(xiàn)有

用水定額基礎(chǔ)上，結(jié)合城市總體規(guī)劃和給水專業(yè)規(guī)劃，本著節(jié)約用水的原則，綜合

分析確定。

3.影響生活用水量的主要因素有哪些？

答：城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市給水普及率

等因素確定。這些因素隨城市規(guī)模的大小而變化。

4.城市大小和消防流量的關(guān)系如何？

答：從數(shù)量上說，消防用水量在城市用水中占有一定的比例。尤其是中小城市，所

占比例甚大。一般城市規(guī)模越大，所要求的消防流量也隨之增加。

5.怎樣估計(jì)工業(yè)生產(chǎn)用水量？

答：工業(yè)生產(chǎn)用水一般是指工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，用于冷卻、空調(diào)、制造、加工、

凈化和洗滌方面的用水。設(shè)計(jì)年限內(nèi)生產(chǎn)用水量的預(yù)測(cè)，可以根據(jù)工業(yè)用水的以往

資料，按歷年工業(yè)用水增長(zhǎng)率以推測(cè)未來的水量；或根據(jù)單位工業(yè)產(chǎn)值的用水量、

工業(yè)用水量增長(zhǎng)率與工業(yè)產(chǎn)值的關(guān)系，或單位產(chǎn)值用水量與用水重復(fù)率的關(guān)系加以

預(yù)測(cè)。

6.工業(yè)企業(yè)為什么要提高水的重復(fù)利用率？

答：提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，重視節(jié)約用水等可以降低工業(yè)用水單耗。

7.說明日變化系數(shù)Kd和時(shí)變化系數(shù)Kh的意義。它們的大小對(duì)設(shè)計(jì)流量有何影響？

答：最高日供水量與平均日供水量的比值叫日變化系數(shù)，最高日最大時(shí)供水量與該

日平均時(shí)供水量的比值叫時(shí)變化系數(shù)。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。

習(xí)題：

1.某城市最高日用水量為15萬m3/d,每小時(shí)用水量變化入下表，求：（1）最高日最

高時(shí)和平均時(shí)的流量，（2）繪制用水量變化曲線，（3）擬定二級(jí)泵站工作曲線，確

定泵站的流量。

時(shí)間0-11-22-33-41-55-66-77-88-99-1010-1111-12

Vk

用水量（％）2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21

時(shí)間12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24

用水量（%）5.094.817.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48

解：（1）由用水量變化表可知，最高日最高時(shí)用水量為6-7時(shí)

Q=15X5.31%=0.7965萬nf/h

平均時(shí)用水量Q=15/24=0.625萬m/h

(

)洪

蒸

*

w

基

口

幗

岷

旬

時(shí)間（）

城市供（用）水量變化曲線

一級(jí)泵站設(shè)計(jì)流量應(yīng)按平均時(shí)供水量

Q=15/24=0.625萬m7h

二級(jí)泵站設(shè)計(jì)流量：

當(dāng)管網(wǎng)中無水塔時(shí)，二泵站任何小時(shí)供水量等于用水量，應(yīng)按最高日最大時(shí)用水量

Q=0.7965萬m7h.當(dāng)管網(wǎng)中設(shè)水塔時(shí)，二泵站供水曲線應(yīng)按設(shè)計(jì)供水量變化曲線擬

定，但泵站一天總供水量應(yīng)等于最高日用水量。

2.位于一區(qū)的某城市，用水人口65萬，求該城市的最高日居民生活用水量和綜合

生活用水量。

解：查附表得，該城市屬于一區(qū)大城市，居民生活用水定額取200L/cap?d,綜合生

活用水定額取320L/cap?d

該城市最高日居民生活用水量為：65X10'X0.2=1.3X105m3

該城市最高日綜合生活用水量為：65X10'X0.32=20.8X105m3

第三章：

1.如何確定有水塔和無水塔時(shí)清水池調(diào)節(jié)容積？

答：有水塔時(shí)清水池調(diào)節(jié)容積以百分?jǐn)?shù)計(jì)為二級(jí)泵站供水量所占百分?jǐn)?shù)與一級(jí)泵站

供水量所占百分?jǐn)?shù)之差的累積值與水塔調(diào)節(jié)容積百分?jǐn)?shù)累積值之和。

無水塔時(shí)清水池調(diào)節(jié)容積以百分?jǐn)?shù)計(jì)為用水量所占百分?jǐn)?shù)與一級(jí)泵站供水量所占百

分?jǐn)?shù)之差的累積值。計(jì)算值則為最高日用水量與累積值的積。

2.取用地表水源時(shí)，取水口、水處理構(gòu)筑物、泵站和管網(wǎng)等按什么流量計(jì)？

答：取水構(gòu)筑物、一級(jí)泵站和水廠等按最高日的平均時(shí)流量計(jì)算，二級(jí)泵站、從泵

站到管網(wǎng)的輸水管、管網(wǎng)和水塔的計(jì)算流量，應(yīng)按照用水量變化曲線和二級(jí)泵站工

作曲線確定，無水塔時(shí)應(yīng)按最高日最大時(shí)流量設(shè)計(jì)。

3.已知用水曲線時(shí)，怎樣定出二級(jí)泵站工作曲線？

答：二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)供水曲線應(yīng)根據(jù)用水量變化曲線擬定。（1）泵站各級(jí)供水曲線

盡量接近用水線，以減小水塔的調(diào)節(jié)容積，分級(jí)數(shù)一般不應(yīng)多于三級(jí)，以便于水泵

機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)管理（2）分級(jí)供水時(shí)，應(yīng)注意每級(jí)能否選到合適的水泵，以及水泵機(jī)組

的合理搭配，并盡可能滿足目前和今后一段時(shí)間內(nèi)用水量增長(zhǎng)的需要。

4.清水池和水塔起什么作用？哪些情況下應(yīng)設(shè)置水塔？

答：清水池是為了調(diào)解一級(jí)泵站和二級(jí)泵站之間用水量的差額，水塔是為了調(diào)解水

泵供水和用水量之間的差額。中小城市和工業(yè)企業(yè)可考慮設(shè)置水塔，既可縮短水泵

工作時(shí)間，又可保證恒定水壓。

5.有水塔和無水塔的管網(wǎng)，二級(jí)泵站的計(jì)算流量有何差別？

答：當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)不設(shè)水塔時(shí)，任何小時(shí)的二級(jí)泵站供水量等于用水量。這時(shí)二級(jí)泵站

應(yīng)滿足最高日最高使用水量的要求，否則就會(huì)存在不同程度的供水不足現(xiàn)象。管網(wǎng)

內(nèi)設(shè)有水塔或高地水塔時(shí)，二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)供水線應(yīng)根據(jù)用水量變化曲線擬定。

6.無水塔和網(wǎng)前水塔時(shí)，二級(jí)泵站的揚(yáng)程如何計(jì)算？

答：無水塔的管網(wǎng)由泵站直接輸水到用戶時(shí)，凈揚(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。二級(jí)泵站的揚(yáng)程等于凈揚(yáng)程與控制點(diǎn)所需最小服務(wù)水

頭以及水頭損失之和。對(duì)于網(wǎng)前水塔，凈揚(yáng)程為清水池最低水位與水塔最高水位的

高程差。

7.寫出消防時(shí)的二級(jí)泵站揚(yáng)程計(jì)算式。

Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn

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，控制點(diǎn)為假設(shè)的著火點(diǎn)

He—控制點(diǎn)所需的最小服務(wù)水頭

hs—吸水管中的水頭損失

he,上一輸水管和管網(wǎng)中的水頭損失。

8.對(duì)置水塔管網(wǎng)在最高用水時(shí)，消防時(shí)和轉(zhuǎn)輸時(shí)的水壓線是怎樣的？

習(xí)題：

1.某城24h用水量(nf/h)如下表所示，求一級(jí)泵站24h均勻抽水時(shí)所需的清水池

調(diào)節(jié)容積?？傆盟繛?12276n?/d。

時(shí)間0-11-22-33-4-155-66-77-88-99-1010-1111-12

用水量(m3)’19001800'1787,1700'1800'1910320051005650600062106300

時(shí)間12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24

用水量(m3)650064606430650067007119900086905220220021002000

解：根據(jù)已知條件，列表計(jì)算得:

清水池和水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算表

用水量二泵站一泵站清水池調(diào)節(jié)容積水塔調(diào)節(jié)

時(shí)間

供水量供水量無水塔時(shí)有水塔時(shí)容積

0~1190021284682-2782-2554-228

1-2180021284682-2882-2554-328

2-3178721284671-2884-2543-341

3~4170021284682-2982-2554-428

4~5180021284682-2882-2554-328

5~6191021284671-2761-2543-218

6-7320021284682-1482-25541072

7-85100650046824181818-1400

8-95650650046719791829-850

9-1060006500468213181818-500

10?1162106500468215281818-290

11-1263006500467116291829-200

12?13650065004682181818180

13?1464606500468217781818-40

14?1564306500467117591829-70

15?16650065004682181818180

16?1767006500468220181818200

17?1871196500467124481829619

18?19900065004682431818182500

19?20869065004682400818182190

20?215220650046715491829-1280

21?22220021284682-2482-255472

22?23210021284682-2582-2554-28

23?24200021284671-2671-2543-128

累計(jì)11227611227611227626388255096654

由表可得：無水塔時(shí)的清水池調(diào)節(jié)容積為26388m3,有水塔時(shí)的清水池調(diào)節(jié)容積為

25509+6654=32163m3.

2.某城市最高日用水量為15萬nf/d,用水量變化曲線參照?qǐng)D2T,求最高日最高

時(shí)，平均時(shí)一級(jí)和二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量（m7s）。

第四章

1.管網(wǎng)布置應(yīng)滿足什么要求？

答：（1）.按照城市規(guī)劃平面圖布置管網(wǎng)，布置時(shí)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。

（2）.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(shí)，斷水范圍應(yīng)減到

最小。

（3）.管線遍布在整個(gè)給水區(qū)內(nèi)，保證用戶有足夠的水量和水壓。

（4）.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。

2.管網(wǎng)布置有哪兩種形式，各適用于何種情況及其優(yōu)缺點(diǎn)？

答：樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。樹狀網(wǎng)一般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。樹狀網(wǎng)的供水可靠性較差，因?yàn)楣芫W(wǎng)中任

一段管線損壞時(shí)，在該管段以后的所以管線都會(huì)斷水，另外，在樹狀網(wǎng)的末端，因

為用水量已經(jīng)很小，管中的水流緩慢，甚至停滯不流動(dòng)，因此水質(zhì)容易變壞，有出

現(xiàn)渾水和紅水的可能。

在環(huán)狀網(wǎng)中，管線連接成環(huán)狀，這類管網(wǎng)當(dāng)任一管線損壞時(shí)，可以關(guān)閉附近的閥門

使和其余管線隔開，然后進(jìn)行檢修，水還可以從另外管線供應(yīng)用戶，斷水的地方可

以縮小，從而使供水可靠性增加，環(huán)狀網(wǎng)還可以大大減輕因水錘作用產(chǎn)生的危害，

而在樹狀網(wǎng)中，則往往因此使管線損壞，但是環(huán)狀網(wǎng)的造價(jià)明顯的比樹狀網(wǎng)為高。

3.一般城市是哪種形式的管網(wǎng)，為什么采用這種形式？

答：一般，在城市建設(shè)初期可采用樹狀網(wǎng)，以后隨著給水事業(yè)的發(fā)展逐步連接成環(huán)

狀網(wǎng)，實(shí)際上，現(xiàn)有城市的給水管網(wǎng)，多數(shù)是將樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)結(jié)合起來，在城市

中心地區(qū)，布置成環(huán)狀網(wǎng)，在郊區(qū)則以樹狀網(wǎng)形式向四周延伸。供水可靠性要求較

高的工礦企業(yè)須采用環(huán)狀網(wǎng)，并用樹狀網(wǎng)或雙水管輸水到個(gè)別較遠(yuǎn)的車間。

4.管網(wǎng)定線應(yīng)確定哪些管線的位置？其余的管線位置和管徑怎樣確定？

答：定線時(shí)一般只限于管網(wǎng)的干管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。干管的間距，可根據(jù)街區(qū)情況，采用500—800米，連接

管的間距可根據(jù)街區(qū)的大小考慮在800—1000米左右。在供水范圍內(nèi)的道路下需敷

設(shè)分配管，其直徑至少100mm,大城市采用150mm—200mmo

5.管網(wǎng)布置要考慮哪些主要的附屬設(shè)備？

答：在供水范圍內(nèi)的道路下需敷設(shè)分配管，以便把干管的水送到用戶和消火栓。分

配管直徑至少為100mm,大城市采用150—200mm,主要原因是通過消防流量時(shí)，

分配管中的水頭損失不致過大，以免火災(zāi)地區(qū)的水壓過低。城市內(nèi)的工廠、學(xué)校、

醫(yī)院等用水均從分配管接出，再通過房屋進(jìn)水管接到用戶，一般建筑物用一條進(jìn)水

管，用水要求較高的建筑物或建筑物群，有時(shí)在不同部位接如兩條或數(shù)條進(jìn)水管，

以增加供水的可靠性。

6.工業(yè)企業(yè)內(nèi)的給水管網(wǎng)與城市給水管網(wǎng)相比有哪些特點(diǎn)？

答：根據(jù)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)用水和生活用水對(duì)水質(zhì)和水壓的要求，兩者可以合用一個(gè)管

網(wǎng)，或者按水質(zhì)和水壓的不同要求分建兩個(gè)管網(wǎng)。即使是生產(chǎn)用水，由于各車間對(duì)

水質(zhì)和水壓要求不完全一樣，因此在同一工業(yè)企業(yè)內(nèi)，往往根據(jù)水質(zhì)和水壓要求，

分別布置管網(wǎng)，形成分質(zhì)、分壓的管網(wǎng)系統(tǒng)。消防用水管網(wǎng)通常不單獨(dú)設(shè)置，而是

由生活或生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給消防用水。

7.輸水管渠定線時(shí)應(yīng)考慮到哪些方面？

答：輸水管渠定線時(shí)，必須與城市建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合，盡量縮短線路長(zhǎng)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；選線時(shí)，應(yīng)選擇最佳的地形

和地質(zhì)條件，盡量沿現(xiàn)有的道路定線，以便施工和檢修；減少與鐵路、公路和河流

的交叉；管線避免穿越滑坡、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。路線選定后，接下來要考慮采用單管渠輸水還是雙管渠輸水,

管線上應(yīng)布置哪些附屬構(gòu)筑物，以及輸水管的排氣和檢修放空等問題。

第五章

1.什么叫比流量，怎樣計(jì)算？比流量是否隨用水量的變化而變化？

答：干管線單位長(zhǎng)度的流量叫比流量。管網(wǎng)總用水量減去大用戶集中用水量除以干

管總長(zhǎng)度就得出比流量，當(dāng)干管的總長(zhǎng)度一定時(shí)，比流量隨用水量的增減而變化。

2.從沿線流量求節(jié)點(diǎn)流量的折算系數(shù)a如何導(dǎo)出？a值一般在什么范圍？

答：折算系數(shù)是把沿線變化的流量折算成在管段兩端節(jié)點(diǎn)流出的流量，即節(jié)點(diǎn)流量

的系數(shù)。按照兩流量產(chǎn)生的水頭損失相等的條件，就可求出折算系數(shù)。一般，在靠

近管網(wǎng)起端的管段，因轉(zhuǎn)輸流量比沿線流量大得多，a值接近于0.5,相反，靠近管

網(wǎng)末端的管段，a值大于0.5,為便于計(jì)算，通常統(tǒng)一采用a=0.5。

3.為什么管網(wǎng)計(jì)算時(shí)須先求出節(jié)點(diǎn)流量？如何從用水量求節(jié)點(diǎn)流量？

答：因?yàn)槊恳还芏蔚难鼐€流量是沿管線分配的，對(duì)于流量變化的管段，難以確定管

徑和水頭損失，所以有必要將沿線流量轉(zhuǎn)化成從節(jié)點(diǎn)流出的水量，這樣，沿管線不

再有流量流出，即管段中的流量不再沿管線變化，就可以根據(jù)該流量確定管徑。沿

線流量化成節(jié)點(diǎn)流量的原理是求出一個(gè)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0產(chǎn)生的水頭損失。任一節(jié)點(diǎn)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的總和的一半。

4.為什么要分配流量？流量分配時(shí)應(yīng)考慮哪些要求？

答：任一管段的計(jì)算流量實(shí)際上包括該管段兩側(cè)的沿線流量和通過該管段輸送到以

后管段的轉(zhuǎn)輸流量。為了初步確定管段計(jì)算流量，必須按最大時(shí)用水量進(jìn)行流量分

配，得出各管段流量后，才能根據(jù)其流量確定管徑和進(jìn)行水力計(jì)算，所以流量分配

在管網(wǎng)計(jì)算中是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。環(huán)狀網(wǎng)可以有許多不同的流量分配方案，但是都應(yīng)

保證供給用戶以所需的水量，并且滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡的條件。環(huán)狀網(wǎng)流量分配時(shí)，

應(yīng)同時(shí)照顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

5.環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)的流量分配有什么不同？管網(wǎng)在不同流量分配時(shí)所得的管徑，

在費(fèi)用上是否差別很大？

答：樹狀網(wǎng)的分配比較簡(jiǎn)單，各管段的流量易于確定，并且每一管段只有唯一的流

量值。

環(huán)狀網(wǎng)的分配比較復(fù)雜，任一節(jié)點(diǎn)的流量包括該節(jié)點(diǎn)流量和流向以及流離該節(jié)點(diǎn)的

幾條管段流量。分配流量時(shí)，必須保持每一節(jié)點(diǎn)的水流連續(xù)性，也就是流向任一節(jié)

點(diǎn)的流量必須等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量，以滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡的條件。環(huán)狀網(wǎng)可以有

許多不同的流量分配方案，但是都應(yīng)保證供給用戶以所需的水量，并且滿足節(jié)點(diǎn)流

量平衡的條件。環(huán)狀網(wǎng)流量分配時(shí)，應(yīng)同時(shí)照顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

管徑增加，管網(wǎng)的造價(jià)也相應(yīng)的增加，但是水頭損失卻相應(yīng)減小，水泵揚(yáng)程降低，

輸水電費(fèi)可以節(jié)約，相反，管徑小，管網(wǎng)造價(jià)低，但是水頭損失相應(yīng)增加，水泵揚(yáng)

程增加，電費(fèi)勢(shì)必增加。

6.什么是連續(xù)性方程？

答：連續(xù)性方程就是對(duì)任一節(jié)點(diǎn)來說，流向該節(jié)點(diǎn)的流量必須等于從該節(jié)點(diǎn)流出的

流量。

7.什么是能量方程？

答：能量方程表示管網(wǎng)每一環(huán)中各管段的水頭損失總和等于零的關(guān)系。

8.什么叫年折算費(fèi)用？分析它和管徑與流速的關(guān)系。

答：年折算費(fèi)用即有條件的將造價(jià)折算為一年的費(fèi)用。

年折算費(fèi)用值隨管徑和流速的變化而變化，是一條下凹的曲線，相應(yīng)于曲線最小縱

坐標(biāo)值的管徑和流速，就是最經(jīng)濟(jì)的。

9.什么叫經(jīng)濟(jì)流速？平均經(jīng)濟(jì)流速一般是多少？

答：求一定年限內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟(jì)流速。管徑在

100?400mm時(shí)，經(jīng)濟(jì)流速值為0.6~0.9m/s,管徑大于400mm時(shí)，經(jīng)濟(jì)流速為0.9~

1.4m/so

習(xí)題：

1.如圖5T3所示管網(wǎng)，求管段數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)和環(huán)數(shù)之間的關(guān)系。

14

1

答：管段數(shù)=節(jié)點(diǎn)數(shù)+環(huán)數(shù)T

2.設(shè)在最高用水時(shí)，上圖的泵站供水量占4/5,水塔供水量占1/5,試確定流量分

配的主要流向，并寫出3-4-7-2-3環(huán)中任一管段流量q”和兩端節(jié)點(diǎn)水壓出，比的關(guān)

系式。

4

泵站水塔

□-

1

H-H1

解：q=(------9"n一常數(shù)s“一管段比阻

第六章

1.樹狀網(wǎng)計(jì)算過程是怎樣的？

答：樹狀網(wǎng)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，因?yàn)闃錉罹W(wǎng)只有唯一的流量分配，任一管段的流量確

定后，即可按經(jīng)濟(jì)流速確定管徑，并求得水頭損失。此后選定一條干線，求出干線

的總水頭損失，計(jì)算二級(jí)泵站所需揚(yáng)程或水塔所需高度。干線計(jì)算后，得出干線上

各節(jié)點(diǎn)包括接出支線處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高。在計(jì)算樹狀網(wǎng)的支線時(shí)，起點(diǎn)的水壓標(biāo)高

已知，而支線終點(diǎn)的水壓標(biāo)高等于終點(diǎn)的地面標(biāo)高與最小服務(wù)水頭之和。從支線起

點(diǎn)和終點(diǎn)的水壓標(biāo)高差除以支線長(zhǎng)度，即得支線的水力坡度，再?gòu)闹Ь€每一管段的

流量并參照水力坡度選定相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。

2.樹狀網(wǎng)計(jì)算時(shí)，干線和支線如何劃分，兩者確定管徑的方法有何不同？

答：選定一條干線，求出干線的總水頭損失，計(jì)算二級(jí)泵站所需揚(yáng)程或水塔所需高

度。干線計(jì)算后，得出干線上各節(jié)點(diǎn)包括接出支線處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高。在計(jì)算樹狀

網(wǎng)的支線時(shí)，起點(diǎn)的水壓標(biāo)高已知，而支線終點(diǎn)的水壓標(biāo)高等于終點(diǎn)的地面標(biāo)高與

最小服務(wù)水頭之和。從支線起點(diǎn)和終點(diǎn)的水壓標(biāo)高差除以支線長(zhǎng)度，即得支線的水

力坡度，再?gòu)闹Ь€每一管段的流量并參照水力坡度選定相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。

3.什么叫控制點(diǎn)？每一管網(wǎng)有幾個(gè)控制點(diǎn)？

答：控制點(diǎn)是指管網(wǎng)中控制水壓的點(diǎn)。每一個(gè)管網(wǎng)中有一個(gè)控制點(diǎn)。

4.環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算有哪些方法？

答：（1）在初步分配流量后，調(diào)整管段流量以滿足能量方程，得出各管段流量的環(huán)

方程組解法。

（2）應(yīng)用連續(xù)性方程和壓降方程解節(jié)點(diǎn)方程組，得出各節(jié)點(diǎn)的水壓

（3）應(yīng)用連續(xù)性方程和能量方程解管段方程組，得出各管段的流量。

5.解環(huán)方程組的基本原理是什么？

答：解環(huán)方程的環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算過程，就是在按初步分配流量確定的管徑基礎(chǔ)上重新分

配各管段的流量，反復(fù)計(jì)算，直到同時(shí)滿足連續(xù)性方程組和能量方程組時(shí)為止。這

一過程叫管網(wǎng)平差。

6.什么叫閉合差，閉合差大說明什么問題？手工計(jì)算時(shí)閉合差允許值是多少？

答：各環(huán)在初步分配流量時(shí)各管段水頭損失的代數(shù)和，稱為閉合差。閉合差越大，

說明初步分配流量跟實(shí)際流量相差越大。手工計(jì)算時(shí)，每環(huán)閉合差要求小于0.5m,

大環(huán)閉合差小于1.0m。

7.為什么環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算時(shí)，任一環(huán)內(nèi)各管段增減校正流量Aq后，并不影響節(jié)點(diǎn)流量

平衡的條件？

答：因?yàn)槌醪椒峙淞髁繒r(shí)已經(jīng)符合了連續(xù)性方程。

8.校正流量的含義是什么，如何求出△口值？和閉合差A(yù)h有什么關(guān)系？

答：任一環(huán)的校正流量由兩部分組成：一部分是受到鄰環(huán)影響的校正流量，另一部

分是消除本環(huán)閉合差的校正流量。計(jì)算公式為：△q尸-△卜/2￡幅叫”|.校正流量的

方向和閉合差的方向相反。

9.應(yīng)用哈代一克羅斯法解環(huán)方程組的步驟怎樣？

答：（1）根據(jù)城鎮(zhèn)的供水情況，擬定環(huán)狀網(wǎng)各管段的水流方向，按每一節(jié)點(diǎn)滿足連

續(xù)性方程的條件，并考慮供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量

（2）由初步分配流量計(jì)算各管段的摩阻系數(shù)和水頭損失。

（3）假定各環(huán)內(nèi)水流順時(shí)針方向管段中的水頭損失為正，逆時(shí)針方向的管段中的水

頭損失為負(fù)，計(jì)算該環(huán)內(nèi)各管段的水頭損失代數(shù)和，其差值為第一次閉合差。

（4）計(jì)算每環(huán)內(nèi)各管段的摩阻系數(shù)與初分流量之積的絕對(duì)值并求出其總和，求出校

正流量，如閉合差為正，則校正流量為負(fù)，反之校正流量為正。

（5）設(shè)圖上的校正流量符號(hào)以順時(shí)針方向?yàn)檎鏁r(shí)針方向?yàn)樨?fù)，凡是流向和校正

流量方向相同的管段，加上校正流量，否則減去校正流量，按此調(diào)整各管段的流量,

得第一次校正的管段流量，按此流量再行計(jì)算，如閉合差尚未達(dá)到允許的精度，再

從第二步起按每次調(diào)整后的流量反復(fù)計(jì)算，直到每環(huán)的閉合差達(dá)到要求為止。手工

計(jì)算時(shí)，每環(huán)閉合差要求小于0.5m,大環(huán)閉合差小于1.0m。電算時(shí)閉合差的大小可

以達(dá)到任何要求的精度，但可考慮采用0.01—0.05m。

10.用最大閉合差的環(huán)校正法時(shí)，怎樣選擇大環(huán)進(jìn)行平差以加速收斂？

答：該法首先按初步分配流量求得各環(huán)的閉合差大小和方向，然后選擇閉合差大的

一個(gè)環(huán)或?qū)㈤]合差較大且方向相同的相鄰基環(huán)連成大環(huán)。對(duì)于環(huán)數(shù)較多的管網(wǎng)可能

會(huì)有幾個(gè)大環(huán)，平差時(shí)只需計(jì)算在大環(huán)上的各管段。大型管網(wǎng)如果同時(shí)可連接成幾

個(gè)大環(huán)平差時(shí)，應(yīng)先計(jì)算閉合差最大的環(huán)，使其對(duì)其他的環(huán)產(chǎn)生較大的影響，有時(shí)

甚至可使其他環(huán)的閉合差改變方向。

11.多水源和單水源管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)各應(yīng)滿足什么要求？

答：（1）進(jìn)出每一節(jié)點(diǎn)的流量（包括虛流量）總和等于零，即滿足連續(xù)性方程

（2）每環(huán)（包括虛環(huán)）各管段的水頭損失代數(shù)和為零，即滿足能量方程

（3）各水源供水至分界線處的水壓應(yīng)相同，就是說從各水源到分界線上控制點(diǎn)的沿

線水頭損失之差應(yīng)等于水源的水壓差。

12.如何構(gòu)成虛環(huán)（包括虛節(jié)點(diǎn)和虛管段）？寫出虛節(jié)點(diǎn)的流量平衡條件和虛環(huán)的

水頭損失平衡條件。

答：所謂虛環(huán)是將各水源與虛節(jié)點(diǎn)，用虛線連成環(huán)，它由虛節(jié)點(diǎn)0（各水源供水點(diǎn)

的匯合點(diǎn)），該點(diǎn)到泵站和水塔的虛管段、以及泵站到水塔之間的實(shí)管段組成。兩水

源時(shí)可以形成一個(gè)虛環(huán)，同理，三水源時(shí)可形成兩個(gè)虛環(huán)，因此虛環(huán)數(shù)等于水源數(shù)

減一。

最高時(shí)虛環(huán)節(jié)點(diǎn)環(huán)流量平衡條件：Q,M=SQ

虛環(huán)的水頭損失平衡條件：Hp-Shp+Xh.-HFO

W一最高用水時(shí)的泵站水壓

￡h“一從泵站到分界線上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失

Eh,一從水塔到分界線上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失

比一水塔的水位標(biāo)高

最大轉(zhuǎn)輸是虛環(huán)節(jié)點(diǎn)流量平衡條件：Q.=Q,+EQ

Q“一最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的泵站供水量

Qi—最大轉(zhuǎn)輸時(shí)進(jìn)入水塔的流量

EQ—最大轉(zhuǎn)輸時(shí)管網(wǎng)用水量

最大轉(zhuǎn)輸時(shí)虛環(huán)的水頭損失平衡條件：Hp-Xh-Ht=o

Hp一最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的泵站水壓

Eh—最大轉(zhuǎn)輸時(shí)從泵站到水塔的水頭損失

比一最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的水塔水位標(biāo)高。

13.按最高用水時(shí)計(jì)算的管網(wǎng)，還應(yīng)按哪些條件進(jìn)行核算，為什么？

答：(1)消防時(shí)的流量和水壓要求。

(2)最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的流量和水壓要求。

(3)最不利管段發(fā)生故障時(shí)的事故用水量和水壓要求。

因?yàn)楣芫W(wǎng)的管徑和水泵揚(yáng)程，按設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日最高時(shí)的用水量和水壓要求而決

定。但是用水量是發(fā)展的也是經(jīng)常變化的，為了核算所定的管徑和水泵能否滿足不

同工作情況下的要求，就需要進(jìn)行其他用水量條件下的計(jì)算，以確保經(jīng)濟(jì)合理地供

水。通過核算，有時(shí)需將管網(wǎng)中個(gè)別管段的直徑適當(dāng)放大，也有可能需要另選合適

的水泵。

14.輸水管渠為什么要分段，怎樣計(jì)算分段數(shù)？

答：因?yàn)槿缬靡粭l管渠輸水，則發(fā)生事故時(shí)，在修復(fù)期內(nèi)會(huì)完全停水，但如增加平

行管數(shù)，則當(dāng)其中一條損壞時(shí)，雖然可以提高事故時(shí)的供水量，但是建造費(fèi)用將增

加。實(shí)際上，為提高供水可靠性，常采用簡(jiǎn)單而造價(jià)增加不多的方法，即在平行管

線之間用連接管相接。當(dāng)管線某段損壞時(shí)，無需整條管線全部停止工作，而只需用

閥門關(guān)閉損壞的一段進(jìn)行檢修，采用這種措施可以提高事故時(shí)的流量。

分段數(shù)的計(jì)算公式:n=0.96(s-sd)/(s+Sp+Sd)

Si—每條管線的摩阻；

Sd一兩條輸水管的當(dāng)量摩阻；

SP一泵站內(nèi)部管線的摩阻；

習(xí)題：

1.按樹狀網(wǎng)例題核算該城市在消防時(shí)的水力情況。只考慮城市室外消防用水量。

2.按截節(jié)點(diǎn)方程法求解圖6T7管網(wǎng)。

4L

3.如圖6T8的4環(huán)管網(wǎng)，應(yīng)用最大閉合差的環(huán)校正法時(shí)，如何選擇大環(huán)，并說明

理由。

泵站1

泵站2

答：應(yīng)用最大閉合差的環(huán)校正法是平差時(shí)只對(duì)閉合差最大的一個(gè)環(huán)或若干個(gè)環(huán)進(jìn)行

計(jì)算，而不是全部環(huán)。該法首先按初步分配流量求得各環(huán)的閉合差大小和方向，然

后選擇閉合差大的一個(gè)環(huán)或?qū)㈤]合差較大且方向相同的相鄰基環(huán)連成大環(huán)。平差時(shí)

只須計(jì)算在大環(huán)上的各管段。通過平差后，和大環(huán)異號(hào)的各鄰環(huán)，閉合差會(huì)同時(shí)相

應(yīng)的減小，所以選擇大環(huán)是加速得到計(jì)算結(jié)果的關(guān)鍵。

所以在此題中大環(huán)應(yīng)選擇三號(hào)環(huán)。

第七章

1.什么是年費(fèi)用折算值？如何導(dǎo)出重力供水時(shí)管網(wǎng)的年費(fèi)用折算值表達(dá)式？

答：管網(wǎng)年費(fèi)用折算值是按年計(jì)的管網(wǎng)建造費(fèi)用和管理費(fèi)用，它是管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)

算時(shí)的目標(biāo)函數(shù)。W=-+MC一管網(wǎng)建造費(fèi)用，t一償還期限，M一每年的管理費(fèi)

t

用

2.為什么流量分配后才可求得經(jīng)濟(jì)管徑？

答：對(duì)環(huán)狀網(wǎng)流量分配的研究結(jié)果認(rèn)為，將環(huán)狀網(wǎng)轉(zhuǎn)化為樹狀網(wǎng)時(shí)，才得到最優(yōu)的

流量分配，但是同一環(huán)狀網(wǎng)，可以去除不同部位的管段而得到各種形狀的樹狀網(wǎng)，

從這些不同的樹狀網(wǎng)中可選出最經(jīng)濟(jì)流量分配的樹狀網(wǎng)。從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，環(huán)狀網(wǎng)的

造價(jià)比樹狀網(wǎng)高，可是為了供水的可靠性，不得不多花些費(fèi)用而采用環(huán)狀網(wǎng)。所以

目前管網(wǎng)計(jì)算時(shí)，只有從實(shí)際出發(fā)，先擬定初始流量分配，然后采取優(yōu)化的方法求

得經(jīng)濟(jì)管徑。

3.壓力輸水管的經(jīng)濟(jì)管徑公式是根據(jù)什么概念導(dǎo)出的？

答：根據(jù)當(dāng)?shù)馗黜?xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，算出經(jīng)濟(jì)因素f值，即可從管段流量按公式求出

輸水管各段的經(jīng)濟(jì)管徑。

4.重力輸水管的經(jīng)濟(jì)管徑公式是根據(jù)什么概念導(dǎo)出的？

答：重力輸水系統(tǒng)靠重力輸水，不需要供水動(dòng)力費(fèi)用，因此技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算問題是求

出現(xiàn)有水壓H并使管線建造費(fèi)用為最低的管徑。

5.經(jīng)濟(jì)因素f和哪些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有關(guān)？各城市的f值可否任意套用？

答：每年扣除的折舊和大修費(fèi)用，每年的電費(fèi)，償還期限，單位長(zhǎng)度管線造價(jià)公式

中的系數(shù)和指數(shù)等，各城市的f值不能任意套用。

6.重力輸水管如有不同流量的管段，它們的流量和水力坡度之間有什么關(guān)系？

答：流量較大的一段管徑，水力坡度可較大，因而選用相近而較小的標(biāo)準(zhǔn)管徑，流

量較小的管段可用相近而較大的標(biāo)準(zhǔn)管徑，目的在于使輸水管的總水頭損失盡量接

近于可利用的水壓。

7.說明經(jīng)濟(jì)管徑Dj（fXijQq"）”『公式的推導(dǎo)過程。

答：根據(jù)年費(fèi)用折算值或目標(biāo)函數(shù)叱）=（p+產(chǎn)）+PQZ與

式中尸=8.76網(wǎng)吆/〃，表示Q=lL/s,Hp=lm時(shí)的每年電費(fèi)（分）

為求每一管段年折算費(fèi)用為最小的經(jīng)濟(jì)管徑，可按上式對(duì)單根管線求導(dǎo)數(shù)，代入

h并令史公=。得:

"DJdD,

翳=(p+%明―兩力產(chǎn))=0

整理后得壓力輸水管的經(jīng)濟(jì)管徑公式如下:

_IHrk八二——.

D=[r----7———]a+mQa+niQ..a^m

UL00%

(p+—)ab

t

=/￡Q占％焉嚴(yán)

式中f為經(jīng)濟(jì)因素，是包括多種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合參數(shù)：

mPk8.76pEpgkm

'=-100、，=100x,

(p+)ab(PH------)abn

tt

P=8.76您題

H

1

當(dāng)輸水管全線流量不變時(shí)，Djj=(fQ"產(chǎn)

8.起點(diǎn)水壓已知和未知的兩種管網(wǎng)，求經(jīng)濟(jì)管徑的公式有哪些不同？

答：起點(diǎn)水壓未知的管網(wǎng)求經(jīng)濟(jì)管徑：

未知的虛流量/數(shù)等于管段數(shù)P，由于：

a+mnaa+tna+m

d-h-inU-tn/?-in〃??m

Y--，/_______

ij~AQ—AQ

可得經(jīng)濟(jì)水頭損失公式：

m

naa+〃?--m--

j)"'"_(%?"+'"%)%

ri-——"1

ym_!!!_

(A2%產(chǎn)(A0)…

kq"I--

按照￡>〃.=(-^/得關(guān)系代入上式，即得經(jīng)濟(jì)管徑公式：

%

_L_i_

ma+ma+m

D..=kA(xijQqij")

將公式加以變換:

a+ma+m

mpmPk

A=———k僅m

100-z100

(P+}bakm(P+)ba

tf

a+m

f=AG

1

將上式代入式中得：D“=(Jx&q；2

Q-進(jìn)入管網(wǎng)的總流量

qij■管段流量

起點(diǎn)水壓已給的管網(wǎng)求經(jīng)濟(jì)管徑差別在于，起點(diǎn)水壓已給的管網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)因素不同于

七點(diǎn)水壓未給的管網(wǎng):

引用實(shí)際水頭損失和虛水頭損失的關(guān)系:

h

Um

(4。)0Tm

代入可利用水壓H等于總水頭損失的關(guān)系式中，得:

(AQ)"+m

或

a+m

zi一

"a+mQ

由此得出起點(diǎn)水壓已給時(shí)，環(huán)狀網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)因素為:

a+m

a+m(Z麗)丁k

f=AkTnr/v

a+in

HQ

1

將經(jīng)濟(jì)因素值代入A=(.禽Q%”"嬴，得起點(diǎn)水壓己給管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)管徑公式為:

ZcV/jq,,,-?—

A=[吃也r(%%-)""'

nam

k,/(U..a+ml..X-o+m)1

=[

由上可見，無論是起點(diǎn)水壓已給或未給的管網(wǎng)，均可采用4=(.自。%"尸+，"求經(jīng)濟(jì)

管徑，只是在求經(jīng)濟(jì)因素時(shí)，前者須計(jì)入動(dòng)力費(fèi)用因而用式

f=—喘一='7”黑后者不計(jì)動(dòng)力費(fèi)用，只需充分利用現(xiàn)有水壓而用

（/p+——10°\）ab/（f尸+——100、）ab/n

tt

式

a+m

a+m（Z%）丁芳一1四％謂

f=Ak^~

a+m~QH'

Q

9.怎樣應(yīng)用界限流量表？

答：根據(jù)公式求得的折算流量q。，查界限流量表則可得經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)管徑。

習(xí)題：

1.重3J輸水'管由li2=300m,qi-2=100L/S；12-3=250m,q2-3=80L/s；13-4=200m,q3-4=40

L/s三管段組成，設(shè)起端和終端的水壓差為乩尸H「Hk8m,n=2,m=5.33,a=l.7,試

求各管段經(jīng)濟(jì)直徑。

na

na+m_

解：由「=常數(shù)，￡柿=11得

lij1

取a=1.7,n=2,m=5.33貝U*-=0.48

a+m

則兀2心+儲(chǔ)("嚴(yán)*+兀2(—嚴(yán)*=H

q『2q"2

c；2X,(—)048X048

代入已知值：300+L2V250+L1-2,(—)x200=8

i-2'-ioo100

得：i*0.0122

Qf)

4-3=0.0122x(—)0-48=0.011

L4=0.0122x(—)048=0.0079

3-4100

按照各管段流量和水力坡度，選用經(jīng)濟(jì)管徑。

2.設(shè)經(jīng)濟(jì)因素f=0.86,a/m=l.7/5.33,試求300mm和400mm兩種管徑的界限流量。

解：f-0.86,—--R=300mm,D-,-400mm。

m5.33.

所以界限流量為85L/s。

3.用下表數(shù)據(jù)求承插式預(yù)應(yīng)力混凝土管的水管建造費(fèi)用公式c=a+bD，中的a、b、a

值。

管徑D500600700800900100012001400

造價(jià)c273.03341.91421.11495.9603.01715.72921.21258.84

解：根據(jù)題意，代入數(shù)據(jù)求解方程組：

1000"

〈273.03=a+8要一⑴

2a

{715.72=a+61000"(2)

(2)-(1)得442.69=bl000a(1--)(3)

1200"

341.91=a+8------(4)

2"

收21.20=a+4200a(5)

(5)-(4)得579.3=bl200n(1-—)

T

⑥/③得1.2a=1.3086

=>a=l.475

代入方程組nb=0.024

a=43.3

第八章

1.在哪些情況下給水系統(tǒng)需要分區(qū)供水？

答：分區(qū)給水一般是根據(jù)城市地形特點(diǎn)將整個(gè)給水系統(tǒng)分成幾區(qū)，每區(qū)有獨(dú)立的泵

站和管網(wǎng)等，但各區(qū)之間有適當(dāng)?shù)穆?lián)系，以保證供水可靠和調(diào)度靈活。分區(qū)給水的

原因從技術(shù)上是使管網(wǎng)的水壓不超過水管可以承受的壓力，以免損壞管件和附件，

并可減少漏水量；經(jīng)濟(jì)上的原因是降低能量費(fèi)用。在給水區(qū)很大、地形高差顯著、

或遠(yuǎn)距離輸水時(shí)，都有可能考慮分區(qū)給水問題。

2.分區(qū)給水有哪些基本形式？

答：給水地區(qū)地形起伏、高差很大時(shí)采取的分區(qū)給水系統(tǒng)中，由同一泵站內(nèi)的低壓

和高壓水泵分別向低區(qū)和高區(qū)供水，這種形式叫并聯(lián)分區(qū)；高、低區(qū)用水均由低區(qū)

泵站供給，但高區(qū)用水再由高區(qū)泵站加壓，這種形式叫串聯(lián)分區(qū)。大城市的管網(wǎng)往

往由于城市面積大、管線延伸很長(zhǎng)，而致管網(wǎng)水頭損失過大，為了提高管網(wǎng)邊緣地

區(qū)的水壓，而在管網(wǎng)中間設(shè)加壓泵站或水庫(kù)泵站加壓。這也是串聯(lián)分區(qū)的一種形式。

3.泵站供水時(shí)所需的能量由幾部分組成？分區(qū)給水后可節(jié)約哪部分能量，哪些能

量不能節(jié)約？

答：泵站供水時(shí)所需能量由三部分組成：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，未利用水量，它是因各用水點(diǎn)的水壓過剩而浪費(fèi)的能量。分區(qū)后

可節(jié)約未利用的能量部分。保證最小服務(wù)水頭所需的能量和克服水管摩阻所需的能

量不能節(jié)約。

4.泵站供水能量分配圖是如何繪制的？

答：泵站供水能量E由三部分組成：

（1）保證最小服務(wù)水頭所需的能量

（2）克服水管摩阻所需的能量

（3）未利用的能量，它是因各用水點(diǎn)的水壓過剩而浪費(fèi)的能量

單位時(shí)間內(nèi)水泵的總能量等于上述三部分能量之和

E=EI+E2+E3

總能量中只有保證最小服務(wù)水頭的能量能得到有效利用。由于給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，

泵站流量和控制點(diǎn)水壓已定，所以以不能減小。

第二部分能量艮消耗于輸水過程中不能避免的水管摩阻，為了降低這部分能量，

必須減小h“其措施是適當(dāng)放大管徑，所以并不是一種經(jīng)濟(jì)的解決方法。

第三部分能量E：,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。

5.輸水管全長(zhǎng)的流量不變時(shí)，能否用分區(qū)給水方式降低能量？

答：當(dāng)一條輸水管的管徑和流量基本相同時(shí)，即沿線無流量分出時(shí)，分區(qū)后非但不

能降低能量費(fèi)用，甚至基建和設(shè)備等項(xiàng)費(fèi)用反而增加，管理也趨于復(fù)雜。這時(shí)只有

在輸水距離遠(yuǎn)、管內(nèi)的水壓過高時(shí)才考慮分區(qū)。

6.給水系統(tǒng)分成兩區(qū)時(shí)，較未分區(qū)系統(tǒng)最多可節(jié)約多少能量？

答：可節(jié)約百分之五十的能量。計(jì)算式：E?=（n+1）E/2n。

7.特大城市如地形平坦，管網(wǎng)延伸很遠(yuǎn)，是否有考慮分區(qū)給水的必要，為什么？

答：有考慮分區(qū)給水的必要。因?yàn)榇蟪鞘械墓芫W(wǎng)往往由于城市面積大、管線延伸很

長(zhǎng)，而致管網(wǎng)水頭損失過大，為了提高管網(wǎng)邊緣地區(qū)的水壓，而在管網(wǎng)中間設(shè)加壓

泵站或水庫(kù)泵站加壓。

第九章

1.常用水管材料有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：水管可分金屬管（鑄鐵管和鋼管等）和非金屬管（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、玻璃

鋼管、塑料管等）鑄鐵管有較強(qiáng)的耐腐蝕性，以往使用最廣，但由于連續(xù)鑄管工藝

的缺陷，質(zhì)地較脆，抗沖擊和抗震能力較差，重量較大，且經(jīng)常發(fā)生接口漏水，水

管斷裂和爆管事故，給生產(chǎn)帶來很大的損失，其性能雖然較差，但可用在直徑較小

的管道上，同時(shí)采用柔性接口，必要時(shí)可選用較大一級(jí)的壁厚，以保證安全供水。

球墨鑄鐵管既具有灰鑄鐵管的許多優(yōu)點(diǎn)，而且機(jī)械性能有很大提高，其強(qiáng)度是灰鑄

鐵管的多倍，抗腐蝕性能遠(yuǎn)高于鋼管，因此是理想的管材，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。鋼管有無

縫鋼管和焊接鋼管兩種，鋼管的特點(diǎn)是能耐高壓，耐振動(dòng)，重量較輕，單管的長(zhǎng)度

大和接口方便，但承受外荷載的穩(wěn)定性差，耐腐蝕性差，管壁內(nèi)外都需設(shè)有防腐措

施，并且造價(jià)較高。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管分普通和加鋼套管兩種，其特點(diǎn)是造價(jià)低,

抗震性能強(qiáng)，管壁光滑，水利條件好，耐腐蝕，爆管率低，但重量大，不便于運(yùn)輸

和安裝。玻璃鋼管是一種新性管材，它耐腐蝕，不結(jié)垢，能長(zhǎng)期保持較高輸水能力,

強(qiáng)度高，粗糙系數(shù)小。塑料管具有強(qiáng)度高、表面光滑、不易結(jié)垢、水頭損失小、耐

腐蝕、重量輕、加工和接口方便等優(yōu)點(diǎn)，但是管材的強(qiáng)度較低，膨脹系數(shù)較大，用

做長(zhǎng)距離管道時(shí)，需考慮溫度補(bǔ)償措施。

2.鑄鐵管有哪些主要配件，在何種情況下使用？

答：在管線轉(zhuǎn)彎、分支、直徑變化以及連接其他附屬設(shè)備處，需采用各種標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵

水管配件。例如承接分支管用丁字管和十字管；管線轉(zhuǎn)彎處采用各種角度的彎管；

變換管徑處采用漸縮管；改變接口形式處采用短管，如連接法蘭式和承插式鑄鐵管

處用承盤短管。

3.閥門起什么作用？有幾種主要形式？各安裝在哪些部位？

答：閥門用來調(diào)節(jié)管線中的流量或水壓。閥門的布置要數(shù)量小而調(diào)度靈活。主要管

線和次要官線交接處的閥門常設(shè)在次要管線上，承接消火栓的水管上要安裝閥門。

蝶閥的作用和一般閥門相同，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開啟方便，旋轉(zhuǎn)90度就可全開或全關(guān)。

蝶閥可用在中低壓管線上。

止回閥是限制壓力管道中的水流朝一個(gè)方向流動(dòng)的閥門。止回閥一般安裝在水壓大

于196KPa的泵站出水管上，防止因突然斷電或其他事故時(shí)水流倒流而損壞水泵設(shè)

備。

排氣閥安裝在管線的隆起部分，使管線投產(chǎn)時(shí)或檢修后通水時(shí)，管內(nèi)空氣可經(jīng)此閥

排出。平時(shí)用以排除從水中釋出的氣體，以免空氣積在水中，以至減小過水?dāng)嗝娣e

和增加管線的水頭損失。長(zhǎng)距離輸水管一般隨地形起伏敷設(shè)，在高處設(shè)排氣閥。

在管線的最低點(diǎn)須安裝泄水閥，它和排水管連接，以排出水管中的沉淀物以及檢修

時(shí)放空水管內(nèi)的存水。

4.排氣閥和泄水閥應(yīng)在哪些情況下設(shè)置？

答：排氣閥安裝在管線的隆起部分，使管線投產(chǎn)時(shí)或檢修后通水時(shí)，管內(nèi)空氣可經(jīng)

此閥排出。平時(shí)用以排除從水中釋出的氣體，以免空氣積在水中，以至減小過水?dāng)?/p>

面積和增加管線的水頭損失。長(zhǎng)距離輸水管一般隨地形起伏敷設(shè)，在高處設(shè)排氣閥。

在管線的最低點(diǎn)須安裝泄水閥，它和排水管連接，以排出水管中的沉淀物以及檢修

時(shí)放空水管內(nèi)的存水

5.閥門井起什么作用？它的大小和深度如何確定？

答：管網(wǎng)中的附件一般安裝在閥門井內(nèi)，為了降低造價(jià)，配件和附件應(yīng)布置緊湊。

閥門井的平面尺寸，取決于水管直徑以及附件的種類和數(shù)量。但應(yīng)滿足閥門操作和

安裝拆卸各種附件所需的最小尺寸。井的深度由水管埋設(shè)深度確定。但是，井底到

水管承口和法蘭盤底的距離至少為0.1m,法蘭盤和井壁的距離宜大于0.15m,從承

口外緣到井壁的距離應(yīng)在0.3米以上，以便于接口施工。

6.哪些情況下水管要設(shè)置支墩？應(yīng)放在哪些部位？

答：承插式接口的管線，在轉(zhuǎn)彎處、三通處、水管盡端的蓋板上以及縮管處、都會(huì)

產(chǎn)生拉力，接口可能因此松動(dòng)脫節(jié)而使管線漏水，因此在這些部位須設(shè)置支墩以承

受拉力和防止事故。但當(dāng)管徑小于300mm或轉(zhuǎn)彎角度小于10度，且水壓力不超過

980KPa時(shí)，因接口本身足以承受拉力，可不設(shè)支墩。

7.水塔和水池應(yīng)布置哪些管道？

答：鋼筋混凝土水塔主要由水柜、塔架、管道和基礎(chǔ)組成，進(jìn)出水管可以合用，也

可以分別設(shè)置。進(jìn)水管應(yīng)設(shè)在水柜中心并延伸到水柜的高水位附近，出水管可靠近

柜底，以保證水柜內(nèi)的水流循環(huán)。

水池應(yīng)有單獨(dú)的進(jìn)水管和出水管，安裝地位應(yīng)保證池內(nèi)水流的循環(huán)。此外應(yīng)有溢水

管，管徑和進(jìn)水管相同，管端有喇叭口，管上不設(shè)閥門。

第十章

1.為了管理管網(wǎng)，平時(shí)應(yīng)積累哪些技術(shù)資料？

答：（1）管線圖，表明管線的直徑、位置、埋深以及閥門、消火栓等的布置，用戶

接管的直徑和位置等，它是管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)檢修的基本資料

（2）管線過河、過鐵路和公路的構(gòu)造詳圖

（3）閥門和消火栓記錄卡，包括安裝年月、地點(diǎn)、口徑、型號(hào)、檢修記錄等

（4）竣工記錄和竣工圖

2.如何發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)漏水部位？

答：（1）.實(shí)地觀察法是從地面上觀察漏水情況。如排水井中有清水流出，局部路面

發(fā)生下沉，路面積雪局部融化，晴天出現(xiàn)濕潤(rùn)的路面等，本方法簡(jiǎn)單易行，但是較

粗略。

（2）.聽漏法使用最久，聽漏工作一般都在深夜進(jìn)行，以免受到車輛行駛和其他雜

聲的干擾，所用根據(jù)為一根聽漏棒，使用時(shí)幫一端放在水表、閥門或消火栓上，即

可從棒的另一端上聽到漏水聲，這一方法的效果憑各人的經(jīng)驗(yàn)而定。檢漏儀是比較

好的檢漏工具。

（3）.分區(qū)檢漏是用水表測(cè)出漏水地點(diǎn)和漏水量，一般只在允許短期停水的小范圍

內(nèi)進(jìn)行。

漏水地點(diǎn)察明后，應(yīng)做好記號(hào)，以便于檢修。

3.為什么要測(cè)定管網(wǎng)壓力？

答：測(cè)定水壓，有助于了解管網(wǎng)的工作情況和薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)測(cè)定的水壓資料，按

0.5—L0m的水壓差，在管網(wǎng)平面圖上繪出等水壓線，由次反映各條管線的負(fù)荷。

整個(gè)管網(wǎng)的水壓線最好均勻分布，如某一地區(qū)的水壓線過密，表示該處的管網(wǎng)負(fù)荷

較大，因而指出所用的管徑較小。水壓線的密集程度可作為今后放大管徑或增敷管

線的依據(jù)。

4.管線中的流量如何測(cè)定？

答：管網(wǎng)測(cè)流量工作可根據(jù)需要進(jìn)行，測(cè)定時(shí)將畢托管插入待測(cè)管的測(cè)流孔內(nèi)。畢

托管有兩個(gè)管嘴，一個(gè)對(duì)著水流，另一個(gè)背著水流由此產(chǎn)生的壓差h可在U型壓差

計(jì)中讀出。根據(jù)畢托管管嘴插入水管中的位置，可測(cè)定水管斷面內(nèi)任一測(cè)點(diǎn)的流速,

按下式：v=k(prp)(zgh),

V—水管斷面內(nèi)任一點(diǎn)的流速，h—壓差計(jì)讀數(shù)，Pi—壓差計(jì)中的液體讀數(shù)，P—水

的密度，k—畢托管系數(shù)，g一重力加速度，設(shè)k值為0.866,代入得v=L81h"

實(shí)測(cè)時(shí)，須先測(cè)定水管的實(shí)際內(nèi)徑，然后將該管徑分成上下等距離的10個(gè)測(cè)點(diǎn)，用

畢托管測(cè)定各測(cè)點(diǎn)的流速。因圓管各斷面的流速為不均勻分布，可區(qū)各測(cè)點(diǎn)流速的

平均值0,再乘以水管斷面積即可得流量。誤差一般為3—5機(jī)

5.舊水管如何恢復(fù)輸水能力？

答：為了防止管壁腐蝕或積垢后降低管線的輸水能力，除了新敷設(shè)管線內(nèi)壁事先采

用水泥砂漿涂襯外，對(duì)以埋地敷設(shè)的管線則有計(jì)劃的進(jìn)行刮管涂料，即清除管內(nèi)壁

積垢并加以涂保護(hù)層，以恢復(fù)輸水能力，節(jié)省輸水能量費(fèi)用和改善管網(wǎng)水質(zhì)，這也

是管理工作中的重要措施。

金屬管線的清垢方法很多，應(yīng)根據(jù)積垢的性質(zhì)來選擇，松軟的積垢，可提高流速進(jìn)

行沖洗用這種方法清垢所需的時(shí)間不長(zhǎng)，管內(nèi)的絕緣層不會(huì)破損，所以也可作為新

敷設(shè)管線的清洗方法。堅(jiān)硬的積垢須用刮管法清除。刮管法的優(yōu)點(diǎn)是工作條件好，

刮管速度快，也有用軟質(zhì)材料制成的清管器清通管道。除了機(jī)械清管法外還可以酸

洗法。管壁積垢清除以后，應(yīng)在管內(nèi)襯涂保護(hù)涂料，以保持輸水能力和延長(zhǎng)管線壽

命，一般在水管內(nèi)壁涂水泥砂漿或聚合物改性水泥砂漿。

6.保持管網(wǎng)水質(zhì)可采取什么措施？

答：(1)通過給水栓、消火栓和放水管，定期放去管網(wǎng)中的部分“死水”，并借此沖

洗水管。

(2)長(zhǎng)期未用的管線或管線盡端，在恢復(fù)使用時(shí)必須沖洗干凈。

（3）管線延伸過長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在管網(wǎng)中途加氯，以提高管網(wǎng)邊緣地區(qū)的剩余氯量，防止

細(xì)菌繁殖。

（4）盡量采用非金屬管道。定期對(duì)金屬管道清垢、刮管和襯涂水管內(nèi)壁，以保證管

線的輸水能力不致明顯下降。

（5）無論在新敷設(shè)管線竣工后，或舊管線檢修后均應(yīng)沖洗消毒。消毒之前應(yīng)先高速

水流沖洗水管，然后用20—30mg/L的漂白粉溶液浸泡一晝夜以上，再用清水沖洗,

同時(shí)連續(xù)測(cè)定排出水的濁度和細(xì)菌，直到合格為止。

（6）定期清洗水塔、水池和屋頂高位水箱。

《排水工程（上冊(cè)）》（第四版）課后思考題

第一章

1、污水分為幾類，其性質(zhì)特征是什么？

答：污水可分為生活污水，工業(yè)廢水和降水。

生活污水：含有較多的有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、動(dòng)植物脂肪、碳水化合物、尿素、

和氨氮等，還含有肥皂，和合成洗滌劑等，以及如寄生蟲卵和腸系傳染菌等。

工業(yè)廢水：水質(zhì)量變化大，污染程度不。

按污染程度不同可分為：生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水兩類。

按所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)可分為：含無機(jī)物的、含有機(jī)物的、同時(shí)含有大量有

機(jī)物和無機(jī)物的廢水。

按所含污染物的主要成分可分為：酸性廢水、堿性廢水、含氧廢水、含銘廢水、放

射性廢水等。

降水：一般比較清潔，但形成的徑流量大，若不及時(shí)排泄，則可能積水為害。

另外降雨所形成的雨水徑流夾帶著大氣地面和屋面上的各種污染物質(zhì)，要加以嚴(yán)格

控制。

2、何謂排水系統(tǒng)及排水體制？排水體制分為幾類，各類的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇排水體

制的原則是什么？

答：排水系統(tǒng)：排水的收集、輸送、處理和利用，以及排水等設(shè)施以一定方式組合

成的總體。

排水體制：污水的不同排放方式所形成的排水系統(tǒng)。

排水體制分為：合流制和分流制。

合流制是將生活、工業(yè)廢水、和雨水混合在同一個(gè)管渠內(nèi)排放，能有效控制和

防止水體的污染，但仍有部分污水由于溢流而未經(jīng)處理直接排放成為水體的污染源。

且截流主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很多，建設(shè)費(fèi)用也相應(yīng)增加。

分流制是將生活污水、工業(yè)廢水、和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的管渠內(nèi)

排除。比較靈活，適應(yīng)性廣，系統(tǒng)維護(hù)管理也較方便，污水廠易于控制，發(fā)揮工程

效益也快，但是雨水未經(jīng)處理直接排入水體會(huì)造成污染。

排水體制的選擇原則：根據(jù)城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)的要求、污水利

用情況、原有排水設(shè)施、水質(zhì)、水量、地形、氣候和水體等條件，從全局出發(fā)，在

滿足環(huán)境保護(hù)的前提下，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，綜合考慮確定。

3、排水系統(tǒng)主由有哪幾部分組成，各部分的用途是什么？

答：建筑物內(nèi)外排水管道系統(tǒng)及設(shè)備：主要用來收集、匯流、轉(zhuǎn)輸各方面的排水。

污水泵站及壓力管道：當(dāng)排水不能依靠重力流排除時(shí)，起到加壓提升作用。

污水處理廠：處理和利用污水。

出水口及事故排出口：在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)起到及時(shí)搶修作用。

4、排水系統(tǒng)布置的幾種形式各有什么特點(diǎn)，其適用條件是什么？

答：正交布置：干管長(zhǎng)度短、管經(jīng)小、經(jīng)濟(jì)，污水排放也迅速。但污水未經(jīng)處理就

直接排放，會(huì)使水體遭受嚴(yán)重污染。因此僅用于排除雨水。

截流式布置：是正交式發(fā)展的結(jié)果，對(duì)減輕水體污染、改善和保護(hù)環(huán)境有重大

作用。適用于分流排水系統(tǒng)，將生活污水及工業(yè)廢水經(jīng)處理后排入水體，也適用于

區(qū)域排水系統(tǒng)。

平行式：在地勢(shì)向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，可避免因干管坡度及管內(nèi)流速

過大，使管道受到嚴(yán)重沖刷。

分區(qū)布置式：能充分利用地形排水，節(jié)省電