给水系统分类.ppt

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1、第一章 给水系统,给水系统分类,按水源种类：分为地表水（江河、湖泊、蓄水库、海洋等)和地下水(浅层地下水、深层地下水、泉水等)给水系统； 按供水方式：分为自流系统(重力供水)、水泵供水系统(压力供水)和混合供水系统； 按使用目的：分为生活用水、生产给水和消防给水系统； 按服务对象：分为城市给水和工业给水系统；在工业给水中，又分为循环系统和复用系统。,给水系统的组成,统一给水系统,即用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水，绝大多数城市采用这一系统。 小城市工业用水量小，采用统一给水系统； 城市工厂分散，用水量小时，采用统一给水系统。,分质给水系统,对于城市中用水量大、水质要求低的工业企业，可考

2、虑采用分质给水系统。 分质给水系统可以是同一水源，经过不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户； 也可以是不同水源，如地表水经简单沉淀后供工业生产用水，地下水经消毒后供生活用水等。,分压给水系统,由同一泵站内的不同水泵分别供水到水压要求高的高压管网和水压要求低的低压管网，以节约能量消耗。,影响给水系统布置的 因素,城市规划的影响 水源的影响 地形的影响,工业给水系统,工业给水系统类型 根据工业企业内水的重复利用情况，可分为循环和复用给水系统。 循环给水系统：是指使用过的水经适当处理后再行回用。 复用给水系统：是按照各车间对水质的要求，将水顺序重复利用。,所谓工业用水的重复利用率是指重

3、复用水量在总用水量中所占的百分数。,工业用水的水量平衡,所谓平衡就是冷却用水量和损耗水量、循环回用水量补充水量以及排水量保持平衡。,水量平衡计算,总用水量=新鲜水量+循环冷却水量+回用水量（重复用水量“其他车间到本车间”） 总排水量=冷却回水量+较清工业废水量+污水和废水量+重复用水量（回用水量“本车间到其他车间”） 总用水量=总排水量（每一车间的用水量、排水量均满足这一公式，所有车间用水量、排水量的合计值也满足这一公式）,水量平衡计算,冷却水的损耗量和补充水量。 冷却水损耗量=循环冷却水量损耗百分数 冷却塔进水量（冷却回水量+补充水量）=冷却塔出水量（循环冷却水量）+冷却水损耗量 则有： 冷

4、却回水量+补充水量=循环冷却水量+损耗水量 补充水量=循环冷却水量冷却回水量+损耗水量,第二章 设计用水量,设计用水量组成 综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。 工业企业生产用水和工作人员生活用水。 消防用水。 浇洒道路和绿地用水。 未预计水量及管网漏失水量。,用水量定额,用水量定额是指设计年限内达到的用水水平。 居民生活用水 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给水普及率等因素确定。这些因素随城市规模的大小而变化。 居民生活用水定额和综合用水定额可参照室外给水设计规范的规定，见附录表1。,工业企业生产用水和工作人员生活用水,工业用水指标一般以万元产值用水

5、量表示。 有些工业企业是以工业产品的产量为指标，这时，工业企业的生产用水量标准是按单位产品计算用水量，如每生产一吨钢要多少水，或按每台设备每天用水量计算。,工业企业生产用水和工作人员生活用水,工业企业内工作人员生活用水量和淋浴用水量 工作人员生活用水量：应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。 工业企业内工作人员的淋浴用水量：可参照附录表2的规定，淋浴时间在下班后一小时内进行。,消防用水,城市或居住区的室外消防用水量，应按同时发生的火灾次数和一次灭火的用水量确定，见附录表3。 工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量，可按同时发生火灾的次数和一次灭火的用水量确定

6、，见附录表4和表5。,其它用水,浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次11.5L。大面积绿化用水量可采用1.52.0L(dm2)。 城市的末预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的1525合并计算。,用水量变化,生活用水量变化 工业生产用水量变化,几个概念,最高日用水量Qd：在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量。一般用以确定给水系统中各类设施的规模。 日变化系数Kd：在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值。其值约为1.11.5。 最大时用水量Qh：最高日内，用水最多的一小时的用水量。 平均时用水量Qp：最高日内，每小时的

7、平均用水量，Qd /24。 时变化系数Kh：最高一小时用水量与平均时用水量的比值。该值在1.31.6之间。大中城市的用水比较均匀， Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。,用水量变化曲线,图中每小时用水量按最高日用水量的百分数计，图形面积等于Qi%=100%， Qi%是以最高日用水量百分数计的每小时用水量。 4.17%：平均时用水量百分数= （Qd/24）/Qd100%=1/24 100%=4.17% 1.44：Kh=Qh/Qp=6%/4.17%=1.44,用水量计算,城市总用水量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，

8、消防用水，浇洒道路和绿地用水以及末预见水量和管网漏失水量，但不包括工业自备水源所需的水量。,用水量计算,城市或居住区的最高日生活用水量Q1 Q1=qNf（m3/d） q最高日生活用水量定额， m3/（d人） N设计年限内计划人口数；如设计年限为 30年，N就是30年后的计划人口数。 f自来水普及率，%。,用水量计算,工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2 浇洒道路和大面积绿化所需水量Q3 工业生产用水量Q4 Q4=qB（1n） （m3/d） q城市工业万元产值用水量， m3/万元 B城市工业总产值，万元； n工业用水重复利用率。 未预见水量和管网漏失水量 按最高日用水量的15%25%计，(15

9、%25%) Qd 。,用水量计算,设计年限内城市最高日用水量Qd Qd=(1.151.25)(Q1+ Q2+ Q3+ Q4) （m3/d） 最高日平均时用水量Qp Qp=1000Qd/(243600) (L/s) 最高日最大时用水量Qh Qh=KhQp (L/s),第三章 给水系统的工作情况,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地表水 取水构筑物、一级泵站和水厂等按最高日的平均时流量计算，即： Q=Qd/T (m3/h) 考虑水厂本身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，一般在1.051.10之间； T一级泵站每天工作小时数。大中城市水厂的一级泵站一般按三班制即T =24h均匀工作来考虑，

10、以缩小构筑物规模和降低造价。小型水厂的一级泵站才考虑一班或二班制运转即T =8h或即T =16h 。,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地下水 取用地下水若仅需在进入管网前消毒而无需其他处理时，一般先将水输送到地面水池，再经二级泵站将水池水输入管网。 Q=Qd/T (m3/h) 水厂本身用水量系数为1。,二级泵站、水塔（高地水池）、管网,二级泵站、从泵站到管网的输水管、管网和水塔等的计算流量，应按照用水量变化曲线和二级泵站工作曲线确定。 二级泵站 二级泵站的计算流量与管网中是否设置水塔或高地水池有关。,二级泵站,管网内不设水塔的二级泵站 二级泵站应满足最高日最高时的用水量Qh要求，否则就会存在不

11、同程度的供水不足现象。,二级泵站,管网内设有水塔或高地水池的二级泵站 二级泵站的设计供水线应根据用水量变化曲线拟定。,输水管、管网,无水塔和高地水池 输水管和管网按最高日最高时用水量确定管径。 有网前水塔 泵站到水塔的输水管管径：按泵站分级工作线的最大一级供水量计算。 管网管径：按最高日最大时用水量确定。,输水管、管网,管网末端设水塔 二级泵站到管网的输水管、水塔到管网的输水管管径：分别根据最高时从泵站和水塔输入管网的流量进行计算。 管网管径：按最高日最高时用水量确定。,清水池,图中，实线2表示二级泵站工作线，虚线1表示一级泵站工作线。一级泵站供水量大于二级泵站供水量这段时间内，图中为20时到

12、次日5时，多余水量在清水池中贮存；而在520时，因一级泵站供水量小于二级泵站，这段时间内需取用清水池中存水，以满足用水量的需要。但在一天内，贮存的水量刚好等于取用的水量。 清水池所需调节容积=累计贮存水量B=累计取用水量A,水塔和清水池的容积计算,给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值。 清水池的调节容积，由一、二级泵站供水量曲线确定； 清水池的调节容积=（二级泵站供水量一级泵站供水量）二级泵站供水量大于一级泵站供水量的时间 水塔容积由二级泵站供水线和用水量曲线确定。 水塔容积=（管网用水量二级泵站供水量）管网用水量大于二级泵站供水量的时间,水塔和清水池的容积

13、计算,如果二级泵站每小时供水量等于用水量，即流量无需调节时，管网中可不设水塔，成为无水塔的管网系统。大中城市的用水量比较均匀，通常用水泵调节流量，多数可不设水塔。 当一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）和二级泵站每小时供水量相接近时，清水池的调节容积可以减小，但是此时二级泵站就趋于恒量供水，而管网用水量却时刻发生变化，为了调节二级泵站供水量和用水量之间的差额，水塔的容积将会增大。 如果二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积越小，但此时二级泵站供水量就会随用水量的变化而变化且变化较大，从而使二级泵站与一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）供水量之间的差额拉大，进而使清水池的容积将增加。

14、由此可见清水池的调节容积与水塔容积之间是相互制约的关系。,水塔和清水池的容积计算,有水塔时 清水池调节容积=二级泵站供水量一级泵站供水量 无水塔时 清水池调节容积=用水量一级泵站供水量 此时用水量就是二级泵站供水量 水塔容积=用水量二级泵站供水量,水塔和清水池的容积计算,清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此清水池有效容积等于： W=W1+W2+W3+W4 (m3) W1调节容积， m3； W2消防贮水量，m3，按2h火灾延续时间计算； W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m3，等于最高日用水量的5%10%； W4安全贮量，m3。,水塔和清水池的容积计算,水塔中需

15、贮存消防用水，因此总容积等于： W=W1+W2 (m3) W1调节容积， m3； W2消防贮水量，m3，按10min室内消防用水量计算；,给水系统的水压关系,城市给水管网需保持最小的服务水头Hc为：从地面算起1层为10m，2层12m，2层以上每层增加4m。,水泵扬程确定,水泵扬程Hp等于静扬程和水头损失之和： HpH0+h 一级泵站 HpH0+hs+hd (m) H0静扬程，m，一级泵站静扬程是指水泵吸水井最低水位与水厂的前端处理构筑物(一般为混合絮凝池)最高水位的高程差。 hs由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的吸水管水头损失，m； hd由Q=Qd/T（最高日平均时供

16、水量Qp+水厂自用水量）确定的压水管和泵站到絮凝池管线水头损失，m；,水泵扬程确定,二级泵站 所谓控制点是指管网中控制水压的点。这一点往往位于离二级泵站最远或地形最高的点，只要该点的压力在最高用水量时可以达到最小服务水头的要求，整个管网就不会存在低水压区。,水泵扬程确定,二级泵站 无水塔 HpZc+Hc+hs+hc+hn (m) Zc静扬程，管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m； Hc控制点所需的最小服务水头，m； hs吸水管中的水头损失，m； hc、hn输水管和管网中的水头损失，m； hs、hc、hn都应按水泵最高时供水量Qh计算。,水泵扬程确定,二级泵站 有水塔 Hp（Zc+

17、Hc+hn+H0）+hc+hs （Zt+Ht+H0）+hc+hs (m) （Zt+Ht+H0）=（Zc+Hc+hn+H0）静扬程，清水池最低水位和水塔最高水位的高程差，m； Zc管网控制点C的地面标高，m； Hc控制点所需的最小服务水头，m； hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m； hc按最高时供水量Qh计算的从水泵到水塔的输水管水头损失，m； hs吸水管中的水头损失，m； Zt设置水塔处的地面标高，m； Ht水塔水柜底高于地面的高度，m； H0水塔中的水深，m。,水泵扬程确定,二级泵站 消防时 HpZc+Hf+hn+hc+hs (m) Zc假设着火点C的地面标高，m；

18、 Hf着火点所需的最小服务水头，不低于10m； hn按消防流量计算的管网水头损失，m； hc按消防流量计算的输水管水头损失，m； hs按消防流量计算的吸水管中的水头损失，m；,水塔高度确定,Hp（Zc+Hc+hn+H0）+hc+hs （Zt+Ht+H0）+hc+hs (m) Zt+Ht+H0=Zc+Hc+hn+H0 则有：Ht= Hc+hn（ZtZc） Hc控制点所需的最小服务水头，m； hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m； Zt设置水塔处的地面标高，m； Zc管网控制点C的地面标高，m；,第四章 管网和输水管渠布置,管网布置形式,给水管网两种基本形式：树状网、环状网

19、,管网定线,城市管网 城市给水管网定线：是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。 定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。 干管，管径较大，用以输水到各地区。 分配管，作用是从干管取水供给用户和消火拴。管径较小。常由城市消防流量决定所需最小的管径。,城市管网定线,城市管网定线考虑的要点： 干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。 循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水量较大的街区通过。 干管的间距，可根据街区情况，采用500800m。 连接管的间距：可根据街区的大小考虑在8001000m左右。

20、分配管：在供水范围内的道路下把干管的水送到用户和消火栓的管道。分配管直径至少100mm，大城市采用150200mm，主要原因是通过消防流量时，分配管中的水头损失不致过大，以免火灾地区的水压过低。 房屋进水管：从分配管接出，将水接到用户的管道。一般建筑物用一条进水管，用水要求较高的建筑物或建筑物群，有时在不同部位接入两条或数条进水管，以增加供水的可靠性。,输水管渠定线,输水管渠的形式：压力输水管渠和无压输水管渠。 远距离输水时，用的较多的是压力输水管渠，特别是输水管。,输水管渠定线,输水管渠定线原则： 必须与城市建设规划相结合、尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证供

21、水安全； 选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线、以便施工和检修； 减少与铁路、公路和河流的交叉； 管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。 供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条。,第五章 管段流量、管径和水头损失,管网图形简化 分解、合并、省略 沿线流量 比流量,节点流量 qi= q1=0.5 q1 任一节点i的节点流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量q1总和的一半。,沿线流量和节点流量,沿线流量：是指供给该管段两侧用户所需流量。 节点流量：是从沿线流量折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。,管段流量 单水源树状管网流量

22、分配 任一管段的流量等于该管段以后（顺水流方向）所有节点流量的总和。 环状网流量分配 拟定各管段的水流方向、选定整个管网的控制点。 从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量 和干管线垂直的连接管，可分配较少的流量。,经济流速：一定年限t（称为投资偿还期）内管网造价和管理费用（主要是电费）之和为最小的流速，称为经济流速。 管径计算 根据初分流量，查p92表71得经济管径。 水头损失计算 选定公式 查表得单位长度水头损失i 单位长度水头损失i乘以管长L得水头损失,水头损失计算,管网计算基础方程,环状网 管段数P、节点数J（包括泵站、水塔等水源节点）和环数L

23、之间的关系： P=J+L1 树状网 环数L=0，所以P=J1,管网计算基础方程,管网计算时，节点流量qi=0.5 q1 、管段长度l、管径D和阻力系数等为已知，需要求解的是管网各管段的流量qij（此处求解的是最终满足要求的管段流量而并非是初分流量）或水压Hi，所以P个管段就有P个未知数。因此环状网计算时必须列出P=J+L1个方程，才能求出P个流量。 管网计算的原理是基于质量守恒和能量守恒，由此得出连续性方程和能量方程。,连续性方程,能量方程,压降方程,解环方程,初分流量后，各节点初分流量已满足连续性方程，但不同时满足L个环的能量方程。为此必须多次将各管段的流量反复调整，进行平差，直到满足能量方

24、程，从而得出各管段的最终流量和水头损失。,解节点方程,假定每一节点水压，应用连续性方程以及管段压降方程，通过计算调整，求出每一节点的最终水压。节点的水压已知后，即可以从任一管段两端节点的水压差得出该管段的水头损失，进一步从流量和水头损失之间的关系算出管段流量。,解管段方程,应用连续性方程和能量方程，求得各管段流量和水头损失，再根据已知节点水压求出其余各节点水压。,解管段方程同解环方程的区别在于，解环方程，初分流量已满足连续性方程，然后解能量方程，调整初分流量，得最终管段流量和水头损失。而解管段方程，则是通过一定手段的简化上来就同时解连续性方程（不初分流量）和能量方程，因此工作量大，需电算，但所

25、得结果直接就是满足要求的管段最终流量和水头损失。,第六章 管网水力计算,树状网计算,树状网计算步骤 计算各管段流量，任一管段的流量等于该管段以后（顺水流方向）所有节点流量的总和。 任一管段的流量决定后，试选管径D，最终满足该管径下流速满足表51，选定公式，并求得水头损失hij。 计算干线的总水头损失、二级泵站所需扬程或水塔所需的高度。 支线计算，干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高已知，因此在计算树状网的支线时，起点的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地面标高与最小服务水头之和。从支线起点和终点的水压标高差即为支线的允许水头损失。按干线的计算方法，确定管径和支线水头损失，最终所得

26、水头损失要小于支线的允许水头损失。,环方程组解法,解环方程的环状网计算过程，就是在按初步分配流量确定的管径基础上，重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性方程组和能量方程组时为止，这一计算过程称为管网平差。 平差就是求解J1个线性连续性方程组，和L个非线性能量方程组。以得出P个管段的流量。,环方程组解法,初步分配流量。 按初分流量查表71得各管段管径。 根据各管段初分流量和查得的管径，再根据管材查给排水设计手册1得1000i，从而得各管段水头损失。 计算各环闭合差。 计算各环校正流量。 由校正后的流量，重复上述计算，直到小环闭合差小于0.5，大环闭合差小于1.0。,节点方程组解法,根

27、据泵站和控制点的水压标高，假定各节点的初始水压，此时所假定的水压应能满足能量方程hij=0，所假定的水压越符合实际情况，则计算时收敛越快； 由hij=HiHj和qij=(hij/sij)1/2的关系式求得管段流量； 假定流向节点管段的流量和水头损失为负，离开节点的流量和水头损失为正，验算每一节点的管段流量是否满足连续性方程，即进出该节点的流量代数和（qi+qij）是否等于零。如不等于零，则得出该节点流量闭合差为q=qi+qij,然后按下式求出校正水压Hi值；,除了水压已定的节点外，按Hi校正每一节点的水压，根据新的水压， 重复上列步骤计算，直到所有节点的进出流量代数和即节点流量闭合差q=qi+

28、qij达到预定的精确度为止。,管段方程组解法,管段方程组解法,最大闭合差的环校正法,最大闭合差的环校正法和哈代克罗斯法的 不同 最大闭合差的环校正法和哈代克罗斯法不同的是，平差时只对闭合差最大的一个环或若干环进行计算，而不是全部环。,最大闭合差的环校正法,最大闭合差的环校正法步骤 首先按初步分配流量求得各环的闭合差大小和方向； 然后选择闭合差大的一个环或将闭合差较大且方向相同的相邻基环连成大环。对于环数较多的管网可能会有几个大环，平差时只须计算在大环上的各管段。 对大环进行平差，通过平差后，和大环异号的各邻环，闭合差会同时相应减小。 大环选择的注意事项 决不能将闭合差方向不同的几个基环连成大环

29、，否则计算过程中会出现这种情况，即和大环闭合差相反的基环其闭合差反而增大，致使计算不能收敛。,多水源管网计算,应用虚环的概念，可将多水源管网转化成为单水源管网。 所谓虚环是将各水源与虚节点，用虚线连接成环。 然后运用前面所学过的解环方程组得算法进行求解。,多水源管网计算,管网计算结果应满足下列条件： 进出每一节点的流量(包括虚流量)总和等于零，即满足连续性方程qi+qij0 ； 每环(包括虚环)各管段的水头损失代数和为零，即满足能量方程sijqijn0 ； 各水源供水至分界线处的水压应相同（Hphp = Htht ），就是说从各水源到分界线上控制点的沿线水头损失之差（ hpht ）应等于水源的

30、水压差（ HpHt ）， hpht = HpHt,管网的核算条件,消防时的流量和水压要求 按最高用水时另行增加消防时的流量(见附表3)进行流量分配，求出消防时的管段流量和水头损失。计算时只是在控制点另外增加一个集中的消防流量（除控制点外，其余各节点流量不变，重新进行流量分配）。,管网的核算条件,最大转输时的流量和水压要求 设对置水塔的管网，在最高用水时，由泵站和水塔同时向管网供水，但在一天内供水量大于用水量的一段时间里，多余的水经过管网送入水塔内贮存，因此这种管网还应按最大转输时流量来核算。 核算时节点流量须按最大转输时的用水量求出。最大转输时节点流量最大转输时用水量最高用水时该节点的流量/最

31、高时用水量 按图21，根据用水量变化曲线和二级泵站设计供水线确定最大转输时管网计算流量。 最大转输时的管网计算流量，等于最高日内二级泵站供水量与用水量之差为最大值的小时流量。,管网的核算条件,一般按最不利管段损坏而需断水检修的条件，核算事故时的流量和水压是否满足要求。 至于事故时应有的流量，在城市为设计用水量的70。 按70%Qh重新分配流量，重新进行计算。,输水管渠计算,从水源到城市水厂或工业企业自备水厂的输水管渠设计流量：按最高日平均时供水量加自用水量确定。 Q=Qd/T 向管网输水的输水管设计流量： 无水塔的管网，按最高日的最高时用水量确定管径。 管网起端设水塔时(网前水塔)，泵站到水塔

32、的输水管直径按泵站分级工作线的最大一级供水量计算；水塔到管网的输水管直径按最高日最高时用水量确定。 管网末端设水塔时(对置水塔或网后水塔)，因最高时用水量必须从二级泵站和水塔同时向管网供水，因此，应根据最高时从泵站和水塔输入管网的流量进行泵站管网以及水塔管网的输水管流量计算。,重力供水时的压力输水管,假定输水量为Q，平行的输水管线为n条，则每条管线的流量为Q/n，设平行管线的直径和长度相同，则该系统的水头损失为：h=s(Q/n)2=sQ2/n2 式中s每条管线的摩阻。 当一条管线损坏时，该系统中其余n-1条管线的水头损失为： h=sa(Qa/n-1)2=saQa2/(n-1)2 s=aL，a=

33、64/(2C2D5)因事故时a不变，L不变，所以s=sa。,重力供水时的压力输水管,因为重力输水系统的位置水头HZZ0已定，正常时和事故时的水头损失都应等于位置水头即h=ha=ZZ0,且s=sa，故： s(Q/n)2=sa(Qa/n-1)2得出：Qa=(n-1/n)Q=Q 平行管线数为n=2时，则=(2-1)/2=0.5，这样事故流量只有正常时供水量的一半。,重力供水时的压力输水管,设平行输水管线数为2，连接管线数为2，输水管由两条连接管均分为三段，每一段的摩阻为s。 正常工作时的水头损失：h=3s(Q2/2)=3sQ2/4 一段损坏时水头损失为：ha=2s(Qa2/2)+sQa2=3sQa2

34、/2 因此事故时和工作时的流量比例为：h=ha,也就是说，城市的事故用水量规定为设计水量的70，即 0.7，所以为保证输水管损坏时的事故流量，应敷设两条平行管线，并用两条连接管将平行管线等分成3段才行。,水泵供水时的压力输水管,Hp=HbSq2 H=H0+(sp+sd)Q2,水泵供水时的压力输水管,s1,s2,Q2,Q1,Q,水泵供水时的压力输水管,s1,s2,Q2,Q1,Q,应用计算机解管网问题,管网的稳态方程组,应用计算机解管网问题,应用计算机解管网问题,应用计算机解管网问题,第七章 管网技术经济计算,目标函数和约束条件,压力供水时的目标函数,目标函数和约束条件,重力供水时的目标函数,技术

35、经济计算中的变量关系,技术经济计算中，未知量为管段流量qij和管径Dij，这两者之间并没有直接的联系，但是当管段qij和Dij已定时，水头损失值等于：hij=kqijnlij/Dijm,技术经济计算中的变量关系,技术经济计算中的变量关系,压力输水管的技术经济计算,重力输水管的技术经济计算,经济管径公式,起点水压未给的管网,起点水压未给的管网,以进入管网的总流量为1，初分虚流量xij； 虚流量xij满足起点xij =1，其余节点应符合xij =0 的条件； 按照管网平差的方法，进行各环水力计算，计算各环虚闭合差，从而求出各环虚校正流量；,起点水压未给的管网,初分虚流量 虚校正流量，得校正一次以后

36、的虚流量，重新进行水力计算，直至各环虚闭合差满足要求为止，得最终虚流量xij； 求得各管段的最终虚流量xij后，带入下面两个公式，就可得到该管段的经济水头损失和经济管径。,起点水压已给的管网,起点水压已给的管网，在技术经济汁算时： 先求出各管段的虚流量xij; 虚流量平差，平差方法和起点水压未给的管网相同； 求出从管网起点到控制点的选定管线上虚水头损失总和hij，根据各管段分配的流量qij、最终虚流量xij以及可以利用的水压H，代入下式求经济管径。,界限流量,当已知某管段流量时，就可根据管段流量查界限流量表，确定该管段的经济管径。,折算流量,第八章 分区给水系统,输水管的供水能量分析,未分区时

37、泵站供水能量的组成,输水管的供水能量分析,未分区时泵站供水能量的组成 单位时间内水泵的总能量等于上述三部分能量之和：E=E1+E2+E3 总能量中只有保证最小服务水头的能量E1得到有效利用。由于给水系统设计时，泵站流量和控制点水压Zi+Hi已定,所以E1不能减小。 第二部分能量E2消耗于输水过程不可避免的水管摩阻。为了降低这部分能量，必须减小hij其措施是适当放大管径，所以并不是一种经济的解决办法。 第三部分能量E3未能有效利用，属于浪费的能量，这是集中给水系统无法避免的缺点，因为泵站必须将全部流量按最远或位置最高处用户所需的水压输送。 也就是说，上述三部分能量中，只能降低E3。,输水管的供水

38、能量分析,分区给水对减少未加利用的能量E3的作用 若在节点3处设加压泵站，将输水管分成两区，分区后，泵站5的扬程只须满足节点3处的最小照务水头，因此可从未分区时的H降低到H。从图看出，此时过剩水压H3消失，H4减小，因而减小了一部分未利用的能量。减小的未利用能量值如图85中阴影部分面积所示。,管网的供水能量分析,分为n区时 串联分区,管网的供水能量分析,分为n区时 并联分区,管网的供水能量分析,由上述两式可知，无论串联分区或并联分区，分区后可以节省的供水能量相同。 一般按节约能量的多少来划定分区界线，因为管网、泵站和水池的造价不大受到分界线位置变动的影响，所以考虑是否分区以及选择分区形式时，应

39、根据地形、水源位置、用水量分布等具体条件，拟定若干方案，进行比较。 串联或并联分区所节约的能量相近，并联分区增加了输水管长度，串联分区增加了泵站，因此两种布置方式的造价和管理费用并不相同。,分区给水系统的设计,并联分区的优点：各区用水由同一泵站供给，供水比较可靠，管理也较方便，整个给水系统的工作情况较为简单，设计条件易与实际情况一致。 并联分区的缺点：增加输水管造价。 串联分区的优点：输水管长度较短，可用扬程较低的水泵和低压管。 串联分区的缺点：不够安全可靠，低区事故影响高区供水；增加泵站的造价和管理费用。,第九章 水管、管网附件及附属构筑物,水管材料和配件,水管性能应满足下列要求： 有足够的

40、强度，可以承受各种内外荷载。 水密性。 水管内壁面应光滑以减小水头损失。 价格较低，使用年限较长，并且有较高的防止水和土壤的侵蚀能力 水管接口应施工简便，工作可靠。,水管材料和配件,水管可分金属管(铸铁管和钢管等)和非金属管(预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等)。 各种管材的优缺点及适用条件。,管网附件,管网的附件主要有调节流量用的阀门、供应消防用水的消火栓，其它还有控制水流方向的单向阀、安装在管线高处的排气阀和安全阀等。,阀 门,阀门的作用、分类、布置要求、各种阀门优缺点。,管网附属构筑物,阀门井 倒虹管 管桥 节点详图,调节构筑物,水塔 高地水池,第十章 管网的技术管理,竣工图,管线埋

41、在地下，施工完毕覆土后难以看到，因此应及时绘制竣工图，将施工中的修改部分随时在设计图纸中订正。 竣工图应在沟管回填土以前绘制，图中标明给水管线位置、管径、埋管深度、承插口方向、配件形式和尺寸、阀门形式和位置、其它有关管线(例如排水管线)的直径和埋深等。 竣工图上的管线和配件位置可用搭角线表示，注明管线上某一点或某一配件到某一目标的距离，便于及时进行养护检修。,检漏方法,实地观察法 听漏法 分区检漏法,管网流量测定,管网流量测定,水管断面内任一测点的流速,水管防腐蚀,按照腐蚀过程的机理，可分为没有电流产生的化学腐蚀，以及形成原电池而产生电流的电化学腐蚀(氧化还原反应)。 给水管网在水中和土壤中的

42、腐蚀，以及流散电流引起的腐蚀，都是电化学腐蚀。,防止给水管腐蚀的方法,采用非金属管材，如预应力或自应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等。 在金属管表面上涂油漆、水泥砂浆、沥青等，以防止金属和水相接触而产生腐蚀。 阴极保护。根据腐蚀电池的原理，两个电极中只有阳极金属发生腐蚀，所以阴极保护的原理就是使金属管成为阴极，以防止腐蚀。,牺牲阳极的阴极保护法,使用消耗性的阳极材料，如铝、镁、锌等，隔一定距离用导线连接到管线(阴极)上，在土壤中形成电路，结果是阳极腐蚀，管线得到保护。,通入直流电的阴极保护法,埋在管线附近的废铁和直流电源的阳极连接，电源的阴极接到管线上，因此可防腐蚀。在土壤电阻率高(约2500欧姆cm)或金属管外露时使用较宜。,管线清垢,产生积垢的原因： 金属管内壁被水侵蚀； 水中的碳酸钙沉淀； 水中的悬浮物沉淀； 水中的铁、氯化物和硫酸盐的含量过高； 铁细菌、藻类等微生物的滋长繁殖等。,金属管线清垢方法,松软的积垢，可提高流速进行冲洗。 水力清管法。 气压脉冲射流清管法 坚硬的积垢，需用刮管法清除。刮管法的优缺点。 大口径水管刮管时可用旋转法刮管 清管器 酸洗法,涂 料,管壁积垢清除以后，应在管内衬涂保护涂料，以保持输水能力和延长水管寿命。 一般是在水管内壁涂水泥砂浆或聚合物改性水泥砂浆。 水泥砂浆涂层厚度为35mm，聚合物改性水泥砂浆约为1.52mm。,