给排水管道系统PPT课件

1、 给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。 给水排水系统的功能：向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的。 给水系统（water supply system）是保障城市居民、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。第1页/共421页根据系统的性质不同有四种分类方法：按水源种类：分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统；按服务范围：可分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等系统；按供水方式：分为自流系统（重力供水

2、）、水泵供水系统（加压供水）和两者相结合的混合供水系统；按使用目的：可分为生活给水、生产给水和消防给水系统。废水收集、处理和排放工程设施，称为排水系统（sewerage system）。根据排水系统所接受的废水的性质和来源不同，废水可分为生活污水、工业废水和雨水三类。整个城市给水排水系统如图1.1第2页/共421页取水设施给水处理设施居民生活用水公共设施用水市政用水城市消防用水城市污水管道工业废水处理工业用水企业给水输配城市雨水管道城市污水处理设施废水净化后的处置灌溉农田废水深度处理自然水体回用排放城市给水输配自然降水再生成品水输配图1.1 城市给水排水系统第3页/共421页第4页/共421页

3、第5页/共421页河流 图1-2 城镇给水排水系统示意图 1-取水系统；2-给水处理系统；3-给水管网系统； 4-排水管道系统；5-污水处理系统；6污水排放系统第6页/共421页第7页/共421页河流 图1-3 给水排水系统流量关系示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-清水池；4-给水管网系统；5-水塔6-用户；7-排水管道系统；8-调节池；9-均和池；10-污水处理系统第8页/共421页第9页/共421页第10页/共421页第11页/共421页第12页/共421页第13页/共421页第14页/共421页河流图1-4（a） 地表水源给水管道系统示意图 1-取水构筑物；2-一级泵站；3-水处

4、理构筑物； 4-清水池；5-二级泵站；6-输水管；7-管网；8-水塔 第15页/共421页1132图1.5 多水源给水系统第16页/共421页第17页/共421页234651654312第18页/共421页 ：地形高差较大或输水距离较长而分区，又有串联分区和并联分区两类 ，图1-8所示为并联分区给水管网系统，图1-9所示为串联分区给水管网系统。第19页/共421页河流图1-7 分区给水管网系统 第20页/共421页河流图1-8 并联分区给水管网系统 a-高区；b-低渠；1-净水厂；2-水塔； 第21页/共421页河流第22页/共421页第23页/共421页第24页/共421页河流第25页/共4

5、21页第26页/共421页第27页/共421页截流管溢流井污水厂第28页/共421页当混合污水的流量截流干管的输水能力， 水体部分混合污水溢流井NoImageNoImage上游合流管截流管溢流堰溢流管第29页/共421页 特点: 卫生条件较好， 在街道下，管道综 合也比较方便， 但工程量较大，初期投资大，污水厂的运行管理不便。污 水 厂第30页/共421页第31页/共421页污水厂第32页/共421页污水厂第33页/共421页污水厂溢流井主干管第34页/共421页112314面剖第35页/共421页第36页/共421页第37页/共421页第38页/共421页 合流制管道系统在晴天时只是部分流，

6、流速较低，容易 产生沉淀，据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样以来合流制管道系统的维护管理费用可以降低，但是，流入污水厂的水量变化较大，污水厂运行管理复杂。 分流制管道系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，污水厂的运行管理也易于控制。第39页/共421页新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制； 老城镇可采用截流式合流制； 在干旱少雨地区；或街道较窄地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用合流制。排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情地降雨情况和排放

7、标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，在满足环境保护的前提下，全面规况、地形和水体等条件，在满足环境保护的前提下，全面规划，按近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合划，按近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合考虑而定。考虑而定。 第40页/共421页 第2章 给水排水管网工程规划 2.1 规划原则和工作程序2.3 城市用水量预测计算2.4 给水管网系统规划布置2.5 排水管网系统规划布置第41页/共421页 给水排水系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分，必须与城市总体规划相协调。 规划内容： 给水水源； 给水处理厂； 给水管网； 排水管网； 排水处理厂；

8、 废水排放与利用。 规划任务： 确定服务范围、规模 水资源利用与保护措施 系统的组成与体系结构 主要构筑物位置 水处理工艺流程与水质保证措施 管网规划和干管定线 废水处置方案与环境影响评价 工程规划的技术经济比较 2.1 规划原则和工作程序第42页/共421页第43页/共421页第44页/共421页。求经济效果最佳的方案案中需案的比较，从有限个方方案比较法：通过多方达到最远解。求解计算，使目标函数通过数学最优化术要求作为约束条件，函数，就工程技模型，将工程费用作为化数学方案构成工程费用最小数学分析法：是将工程技术经济分析法 第45页/共421页动态法静态法值工程项目的年计算费用。年运行费，元投

9、资来源情况确定；，一般由项目的性质和投资偿还期，；工程项目投资额，元年计算费用，元式中aYaTCaWYTCW/ ;/ 静态年计算费用法静态年计算费用法第46页/共421页 方法简单，确定T比较困难，且此法不能反映资金的时间价值因素，经济概念不够清晰。动态年计算费用法动态年计算费用法 动态年计算费用法动态年计算费用法是针对不同时间的经济因素的变化，对项目在一定时期内发生的投资、运行成本等费用折算成当前的现值折算成当前的现值作为经济比较的指标，称为折现计算。第47页/共421页PiFFniPn）（为年后的资金终值，则，利率为）当资金的现值为（%1 %1利率称为贴现率。值称为贴现，其相应的将资金的终

10、值折算为现折现系数式中）（为，则现值年后的资金终值为）已知（FiFPPFnn%1 2第48页/共421页nniAAniAAiAAAniP）（年：第）（第二年：）（第一年：的计算方法如下，则各年分摊资金现值分摊资金现金年内各年平均，设在，利率为）当资金现值为（%1 %1 %1 %3221第49页/共421页AiiiiAiAiAAAAPnnnn）（）（）（）（）（）（得到回收，则有：为保证资金现值%1%1%1 %1%1%1 P221第50页/共421页额。年内每年平均分摊的份资金现金在资金回收系数，表示式中）（）（nPiiiPAnn1%1%1% 动态法更能反映项目经济效益的真实性。工程项目的年计算

11、费用值为YCiiiYCWTT）（）（1%1%1%第51页/共421页【例】某给水工程项目建设投资为5800万元，年运行费用为245万元，求：1）投资偿还期为20年的静态计算费用值；2）利率为5.5%，还款期为20年的动态年费用值。【解】 静态年计算费用值为： aYTCW/535245205800万元动态年计算费用值为：aYCW/34.7302455800084. 0 24558001%5 . 51%5 . 51%5 . 52020万元）（）（第52页/共421页2.3 2.3 城市用水量预测计算城市用水量预测计算 是决定水资源使用量、建设规模、投资额的依据。 包括： 城市给水工程统一供给的部分

12、 城市给水工程统一供给以外的所有用水量的 总和第53页/共421页 用水量及其变化用水量及其变化一、 用水量的表示（1）城市用水量包括：1) 综合生活用水量，包括居民生活用水和公共设施用水2) 工业企业生产用水量和工作人员生活用水量3) 消防用水量4) 市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量5) 未预见水量及给水管网漏失水量。第54页/共421页 第55页/共421页hdhdhhKQQQQK2424/（2）用水量变化曲线 表示一天24小时的变化情况ddadadddKQQQQK（1）用水量变化系数 1) 日变化系数Kd第56页/共421页第57页/共421页atdmtQdmQdmQQaotoa年

13、数，用水量年平均增长率年的平均日用水量，起始年份后第量，起始年份平均日用水式中 / / )/( )1 ( 333第58页/共421页 / )/( Q 33dmQdmtQQoa回归计算求得，均增量，根据历史数据日平均用水量的年平式中（6）生长曲线法 / ba )/( 1 33dmQLdmaeLQbt预测用水量，预测用水量的上限值待定参数、式中第59页/共421页2.4 2.4 给水管网系统规划布置给水管网系统规划布置2 24 41 1 给水管网布置原则与形式给水管网布置原则与形式 1给水管网布置原则给水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）主次明确（3）尽量缩短管线长度（4）协调

14、好与其他管道关系（5）保证供水安全可靠 （6）尽量减少拆迁，少占农田 （7）施工、运行和维护方便 （8）远近期结合，留有发展余地第60页/共421页2给水管网布置基本形式给水管网布置基本形式（1）树状网：）树状网： 特点：特点：管线长度短，构造 简单，投资省安全可靠性差水力条件差，易产 生“死水区”，末端水 流停滞影响水质二级泵站适用：适用：对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。第61页/共421页（2）环状网： 特点：管线长度长，投资大安全可靠性好水力条件较好，不易 产生“死水区”，水锤 危害轻。二级泵站适用：对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。第62页/共421页

15、1特点特点（1）距离长 （2）障碍物多，地形、地质复杂（3）易损坏，维修困难 （4）一旦出现故障，易引起供水中断2原则（1）尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田（2）选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以利施工和检修（3）减少与铁路、公路和河流的交叉（4）避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地区第63页/共421页3输水方式压力输水结合混合输水：重力输水与压力输水重力输水，中间加设连接管双管输水：两条输水管调节池单管输水：一条输水管第64页/共421页2. 4. 3 给水管网定线二级泵站水塔干管连接管干管分配管（1）内容：包括干管和连接管（干管之间），不包括从干管到用户

16、的分配管和进户管。第65页/共421页（2）管网定线要点）管网定线要点 以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度； 干管延伸方向与管网的主导流向一致，主要取决于 二级泵站到大用水户、水塔的水流方向 沿管网的主导流向布置一条或数条干管 干管应从两侧用水量大的街道下经过（双侧配水）， 减少单侧配水的管线长度； 干管之间的间距根据街区情况，宜控制在500800m左右，连接管间距宜控制在8001000m左右；第66页/共421页1）分配管： 敷设在每一街道或工厂车间的路边，将干管中的水送到用户和消火栓。直径由消防流量决定（防止火灾时分配管中的水头损失过大），最小管径为100mm，大城市一般150mm2

17、00mm。2）进户管：一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。（3）分配管、进户管 干管一般沿城市规划道路定线，尽量避免在高级路面 或重要道路下通过； 管线在街道下的平面和高程位置，应符合城镇或厂区 管道的综合设计要求。第67页/共421页2 25 5 排水管网系统规划布置排水管网系统规划布置251 排水管网布置原则与形式1排水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管 网，按从主干管到干管到支管的顺序进行布置；（3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并 使管线最短和埋深最小；（4）协调好与其他管道关系（5）施工、运行和维护方便（6

18、）远近期结合，留有发展余地第68页/共421页2排水管网布置形式 排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类和污染程度等分为多种形式，以地形为主要考虑因素的布置形式有以下几种： 第69页/共421页(1)正交式： 在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。特点：特点： 干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。适用：适用：雨水排水系统。第70页/共421页(2) 截流式： 沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。

19、污水厂特点：减轻水体污染，保护环境。适用：分流制污水排水系统。第71页/共421页（3）平行式： 在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。 污水厂特点：保证干管较好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多。适用：地形坡度大的地区。 第72页/共421页(4) 分区式： 在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。泵 站污 水 厂优点：能充分利用地形排水，节

20、省电力。适用：个别阶梯地形或起伏很大的地区。第73页/共421页(5)分散式： 当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。 特点： 干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等但污水厂和泵站（如需设置时）的数量将增多。适用：在地势平坦的大城市第74页/共421页(6) 环绕式： 可沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。污水厂特点：污水厂和泵站（如需设置时）的数量少。基建投资和运行管理费用小。第75页/共421页主要内容包括： 确定排水区界，划分排水流域； 选定污

21、水厂和出水口的位置； 进行污水管道系统的定线； 确定需要抽升区域的泵站位置； 确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。第76页/共421页1确定排水区界、划分排水流域 排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的 分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个 排水流域。（2）在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小 划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并 使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部 分污水能自流排出。第77页/共421页

22、 每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2选定污水厂和出水口位置 现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。在污水管道系统的布置时，应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。 （1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源 时，应位于取水构筑物下游，并保持100 m以上的 距离。 （2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。 （3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以 减少排放渠道的长度。第78页/共421页（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城 市、工矿企业和农村居民点保持300

23、 m以上的卫生防 护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地 方，并有扩建的余地。 3污水管道定线污水管道定线 在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线污水管道系统的定线。主要原则主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最 短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能 自流排出。影响因素：影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。第79页/共421页（1）主干管 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线 布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收 集干管来水。 地形较陡，主干管可与等高线垂直，

24、这样布置主 干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水井，使 干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。 避开地质条件差的地区第80页/共421页（2）干管 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水； 地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋 深） 地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量） 一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地 下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度40m，可考虑 在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和 数量。第81页/共421页（3）支管 取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有：1）低边式： 当街坊面积较小而

25、街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。(a)第82页/共421页2）周边式（围坊式） 3）穿坊式 当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。 当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。第83页/共421页4泵站位置泵站位置（1）中途泵站中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时， 应设置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途）（2）局部泵站：局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区）（3）总泵站（

26、或终点泵站）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）第84页/共421页4泵站位置泵站位置（1）中途泵站中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时， 应设置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途）（2）局部泵站：局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区）（3）总泵站（或终点泵站）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上

27、，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）第85页/共421页 泵站设置的具体位置，应综合考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并征得规划、环保、城建部门的同意。5确定污水管道在街道下的具体位置 在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等。此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础上，综合规划，统筹考虑，合理安排各种管线在空间的位置，以利施工和维护管理。第86页/共421页 由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污

28、水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。 因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。污水管道与其它地下管线或构筑物的最小净距可参照附录101确定。 第87页/共421页v 管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行 道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考 虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。v 各种管线在平面上布置的次序一般是，从建筑规划 线向道路中心线方向依次为：电力电缆 电讯电 缆 煤气管道 热力管道 给水管道 雨水管道 污水管道。v 若各种管线布置时发生冲突，处理的原

29、则是：未建让 已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压 管，可弯管让不可弯管。第88页/共421页v 在地下设施较多的地区或交通极为繁忙的街道下， 应把污水管道与其它管线集中设置在隧道（管廊） 中，但雨水管道应设在隧道外，并与隧道平行敷 设。 第89页/共421页253 雨水管网布置1充分利用地形，就近排入水体（1）基本原则：基本原则：雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布 置，要以最短的距离靠重力流将雨水排 入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。（2）当地形坡度较大时当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪 谷线上； 当地形平坦时当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中间， 以便于支管接入，

30、尽量扩大重力流排除雨水的范 围。第90页/共421页2尽量避免设置雨水泵站尽量避免设置雨水泵站 当地形平坦，且地面平均标高低于河流的洪水位标高时，需将管道适当集中，在出水口前设雨水泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运行费用。3根据城市规划布置雨水管道根据城市规划布置雨水管道v 通常应根据建筑物的分布，道路布置及街坊或小区内 部的地形，出水口的位置等布置雨水管道，使街坊或 小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管 道。第91页/共421页v 雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线 和构筑物在相交处相互协调，以满足其最小净距的要 求。

31、排水管道与其它管线（构筑物）的最小净距见附 录101。市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考 虑雨水的调蓄。在有连接条件的地方，可考虑两个管 渠系统之间的连接。 v 雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化 带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通 或维修管道时破坏路面。当道路大于40 m时，应考 虑在道路两侧分别设置雨水管道。第92页/共421页4采用明渠或暗管的选择（1）暗管：暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交 通量大，一般采用暗管排除雨水。 特点-卫生条件好、不影响交通，造价高。（2）明渠明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地 方，一般考虑采用明渠。 特点-造价低

32、；但明渠容易淤积，孳生蚊蝇，影响 环境卫生，且明渠占地大，使道路的竖向规划 和横断面设计受限，桥涵费用也增加。 在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠）排除雨水第93页/共421页5合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除 雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不致漫过路口。 一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔2550 m也应设置雨水口。12第94页/共421页 此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100150 m，降低了整个管渠工程的造价。312

33、第95页/共421页6 6雨水出水口的布置雨水出水口的布置（1）分散出水口分散出水口： 当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。 （2）集中出水口式集中出水口式： 当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式集中出水口式布置形式。第96页/共421页7排洪沟的设置排洪沟的设置 对于傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，并将其引入

34、附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。8调蓄水体的设置调蓄水体的设置可调节洪峰流量。 第97页/共421页第98页/共421页流考虑）（给排水管网一般按紊紊流：过渡流层流：流态4000Re4000Re2000:2000Re. 175. 122 . 12 . 2vhDvhDvh水力光滑区较小或管壁较光滑）（管径过渡区较大或管壁较粗糙）（管径）阻力平方区（粗糙管区紊流第99页/共421页第100页/共421页3 31 15 5 水流的水头与水头损失水流的水头与水头损失gvgvPZ2,222忽略第101页/共421页局部水头损失沿程水头损失第102页/共421页RCviRiCv22 (m) 22lR

35、Cvilhf第103页/共421页228 )( 2 CgmgvDlhf沿程阻力系数，式中第104页/共421页1.2m/s v867. 010.001824g 1.2m/s v D0.00214g 3 . 03 . 00.3vD第105页/共421页1.2m/s v 867. 010.000912v 1.2m/s v D0.00107v 3 . 03 . 121.32lvDlhf海曾威廉粗糙系数流量，式中wwCsmqqCgD / 16.13 3148.0852.113.0第106页/共421页lDCqhwf87. 4852. 1852. 167.10 Re51. 27 . 3lg21 Re53

36、. 38 .14lg71.17 DeCReC或第107页/共421页875. 0875. 02Re462. 47 . 3lg21 Re462. 48 .14lg71.17 ;/ 4ReRe DeReCmesmvDvR或直接计算的形式：便于应用，可以简化为但此式需迭代计算，不，由实验确定。管壁当量粗糙度，水动力粘度系数，是与水温有关的，其中雷诺数，式中第108页/共421页适用：明渠流、非满流排水管道lRvnhnnRnynRCyBfBBBBy1222 )10. 0(75. 013. 05 . 2 系数。巴甫洛夫斯基公式粗糙式中第109页/共421页lDqnhlRvnhnnnRCMfMfBMM33

37、3. 522333. 122629.10 或相同。甫洛夫斯基公式曼宁粗糙系数，与巴式中第110页/共421页第111页/共421页gvhm22第112页/共421页nffnfmnfqshlaqhlDkqh式中 k、n、m指数公式参数； a比阻，即单位管长的摩 阻系数，;mDka 。摩阻系数，mffDklalss第113页/共421页nmmqsh3沿程水头损失与局部水头损失之和式中 Sm局部阻力系数；ngnfmfmgqsqsshhh)(式中 Sg管道阻力系数；fmgsss。第114页/共421页之间的水力关系。、iDhDvq331非满流管渠水力计算公式非满流管渠水力计算公式1非满流管渠水力计算公

38、式)21 (cos2)1 ()21 (4/)1 ()21 (2)21 (cos4/1212DhDhDhDhDDDhDRRDhDhDhDDhDDhDAA），（），（第115页/共421页6/11 RnCRICvM曼宁公式谢才公式常用的均匀流基本公式有：vQ21321IRnv式中 Q 流量（m3/s）； 过水断面面积（m2） v 流速（m/s）； R 水力半径（）； I 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）。 n 管壁粗糙系数（见表）。hD图9.2 充满度示意图第116页/共421页排水管渠粗糙系数表NoImage第117页/共421页2132213221322132h/D)I(D,h/D)(D,

39、1I1q h/D)I(D,1 I1RAnARnRnRnvMMMMv、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两个。第118页/共421页2 / 13 / 22 / 13 / 221 1 4 41IRnvIRAnqDRDAoMoooMooo第119页/共421页)()()()()1()21(2)21(cos1)()21(cos)1()21(214323322111DhfRRvvDhfRRAAqqDhfDhDhDhDhAADhfDhDhDhDhRRooooooo第120页/共421页第121页/共421页第122页/共421页mNimiiNimiinmnmnfdllddlkqldkqldkqh1

40、11)/(第123页/共421页2并联mnNinmimNnNmnmnmndddlkqdlkqdlkqldkq)(12211当并联管道直径相同时imnmnnmiiNdNNdddddd)()(/21第124页/共421页3 34 42 2 沿线均匀出流的简化沿线均匀出流的简化配水支管配水干管Q2Q1Q3Q4q1q2qqqqq34576图 14-1 干管配水情况第125页/共421页假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量qtlq21+tqqttqtqx)(xllqqqltx沿程水头损失沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011) 1()()(第126页/

41、共421页ltxqqq沿程水头损失沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011) 1()()(lq+l（1-）qlqlq+tqtqqlqtllqq,)1 ( 第127页/共421页lqdnqqqkldqqkhlmntnltmnltf) 1()()(11577. 005 . 03122，管网末端，管网起端，）（，代入上式，得，令ltltltqqqqfqqnliqq5 . 0, 5 . 0,一般第128页/共421页q0.5+qq0.5lltq0.5lqtql+tqliqq5 . 0, 5 . 0,一般第129页/共421页42 设计用水量变化第130页/共42

42、1页单位产品用水量单位设备用水量示以每万元产值用水量表生产用水定额第131页/共421页班人高温车间班人一般车间职工淋浴用水定额/60/40LL班人高温车间班人一般车间职工生活用水定额/35/25LL（3）消防用水：按建筑设计防火规范执行 （4）其他用水 1）浇洒道路：12 L/m2 次，每日232）绿化：1.54 L/m2 d第132页/共421页2最高日设计用水量计算Qd)/(10003111dmNqQii数，人。水分区的计划用水人口设计年限内城市各用人，高日综合生活用水定额城市各用水分区的最式中iiNdLq11 / （2）工业企业生产用水量工业企业生产用水量第133页/共421页)/(2

43、232)1 (dmiiiQfNq重复使用率。各工业企业生产用水数量，或产量，或生产设备元各工业企业产值，万）（单位生产设备单位产量或万元，产用水量定额，各工业企业最高日生式中iiifdNdmmmq / / / 23332)/(1000)/(1000323231313232313133333333dmNqNqNqNqQdmNqNqQbbbbaaaabibiaiai或第134页/共421页，人。最高日职工淋浴总人数各工业企业高温车间，人；最高日职工淋浴总人数各工业企业一般车间班；人职工淋浴用水量定额，各工业企业高温车间班；人职工淋浴用水量定额，各工业企业一般车间；最高日职工总人数，人各工业企业高温

44、车间；最高日职工总人数，人各工业企业一般车间班；人职工生活用水量定额，各工业企业高温车间班；人职工生活用水量定额，各工业企业一般车间式中2313231323132313 /60 /40 /35 /25 bbbbaaaaNNLqLqNNLqLq（4）浇洒道路和绿化用水量)/(10003444444dmNqfNqQbbaa第135页/共421页最高日设计用水量最高日设计用水量（5）未预见水量和管网漏失量dmQQQQQ/ )(25. 015. 0343215 （。面积，城市最高日绿化用水；次次数，城市最高日浇洒道路；面积，城市最高日浇洒道路）；（，城市绿化用水量定额次）；（定额，城市浇洒道路用水量式

45、中244242424 /32 / / mNdfmNdmLqmLqbabadmQQQQQQQQQQd/ )(25. 115.第136页/共421页3消防用水量（校核时使用）dmNqQffx/ 3 / 同时发生火灾次数。；消防用水量定额，式中ffNsLq第137页/共421页4 42 2 设计用水量变化设计用水量变化第138页/共421页5.1 给水排水系统的流量关系第139页/共421页5.1 给水排水系统的流量关系1取水构筑物和水处理构筑物的设计流量取水构筑物和水处理构筑物的设计流量 主要取决于一级泵站和水厂的工作情况，通常是连续均匀地工作.原因原因是： 1) 流量稳

46、定，有利于水处理构筑物运行和管理，保证出 水水质，使水厂运行管理简单； 2) 从造价方面，构筑物尺寸、设备容量降低，降低工程造 价。 第140页/共421页TQQdI式中 水厂自用水系数，一般=1.051.1； T每天工作小时数。 Qd最高日设计用水量。2二级泵站二级泵站的设计流量的设计流量二级泵站的工作情况二级泵站的工作情况（与管网中是否设置流量调节设施有关）1）管网中无流量调节设施）管网中无流量调节设施任何时刻供水量等于用水量；为使水泵高效工作使用大小搭配的多台水泵来适应用水量 的变化； 第141页/共421页占最高日用水量的百分比间时43216518 20 22 241614121086

47、2405%4.17%2.78%2）管网有流量调节设施）管网有流量调节设施 每小时供水量可以不等于用水量，但24h总供水量等于总用 水量用水量； 二级泵站的工作是按照设计供水曲线进行，设计供水曲线 是根据用水量变化曲线拟定的，拟定时注意：第142页/共421页供水曲线尽量接近于用水曲线，且分级数不宜超过三级；有利于选泵及水泵的合理搭配，适当留有发展余地。Q二泵=Qmax3 、输水管和配水管网第143页/共421页第144页/共421页1.水塔的流量调节 二级泵站供水流量和用户用水流量不相等时，其差额可由水塔来调节。2.清水池的流量调节 调节一、二级泵站供水量的差额第145页/共421页水塔与清水

48、池的容积计算第146页/共421页4321WWWWW第147页/共421页21WWW第148页/共421页第149页/共421页 清水池构造图第150页/共421页、二级泵站水泵扬程和水塔高度的确定 二级泵站水泵扬程和水塔的高度与管网中是否设置水塔及水塔在管网中的位置有关。ncsccphhhHZH第151页/共421页第152页/共421页ttccnZHZHh第153页/共421页0pttscnHZHHhhh第154页/共421页6.1 6.1 管段设计流量计算管段设计流量计算6.2 6.2 初拟管径初拟管径6.3 6.3 管网平差管网平差6.4 6.4 管网水力计算管网水力计算6.5 6.5

49、 输水管设计输水管设计6.6 6.6 管网校核管网校核6.7 6.7 最大闭合差的环校正法和多水源管网平差最大闭合差的环校正法和多水源管网平差6.8 6.8 设计成果整理设计成果整理第155页/共421页第156页/共421页6 61 1 管段设计流量计算管段设计流量计算第157页/共421页不配水：计算长度为零的一半单侧配水：取管道实长双侧配水：取管道实长。，配水干管计算总长度；流量的总和，管网中大用水户集中；量，管网总最高时设计流式中mlslqslQmsllqQqihihcb / / / 则每一计算管段沿线流量记作qy为：。该管段的计算长度，式中m )/( iicbylsllqq第158页

50、/共421页（2）面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qmb。积总和，需沿线配水的供水面式22 / mmslqQqihmb。积，该管段负担的供水面式中2m A )/( iimbyslAqq第159页/共421页45132第160页/共421页第161页/共421页第162页/共421页 但是，实际的管段并没有喇叭口形状的，管径也是不连续的，所以，仔细去计算每一个沿线流出去的流量已经没有实际意义了。沿线流量只有当其累积到一定量，足以引起管径变化的时候计算起来才有实际意义。这样，就可以不考虑实际沿线配水的情况，而把一定长度管段上的沿线流量

51、用一个等效的流量来代替，即节点流量。第163页/共421页（2）沿线流量如何转换成节点流量)/( q5.0Q islqyj（3）沿线流量转换成节点流量的依据第164页/共421页假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量qtlq21+tqqttqtqx)(xllqqqltx沿程水头损失沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011) 1()()(第165页/共421页ltxqqq沿程水头损失沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011) 1()()(lq+l（1-）qlqlq+tqtqqlqtllqq,)1 ( 第166

52、页/共421页lqdnqqqkldqqkhlmntnltmnltf) 1()()(11577. 005 . 03122，管网末端，管网起端，）（，代入上式，得，令ltltltqqqqfqqnliqq5 . 0, 5 . 0,一般第167页/共421页)/( q5 . 0Q islqyj第168页/共421页第169页/共421页居住区居住区居住区绿地居住区工厂工厂居住区Q=260L/s17.5027.0560057.562.2830.227.95800800800600600600342165757.5500)( 4400 500600 8003600)600(6000.5 5 . 05 .

53、0 5 . 0 5176645321433251mLLLLLLLLLmsllqQqihcb/ 0.031824400120260 第170页/共421页3沿线流量：)/( sllqqicby第171页/共421页4节点流量计算：)/( q5 . 0Q islqyj各各 管管 段段 节节 点点 流流 量量 计计 算算第172页/共421页6.2 6.2 初拟管径初拟管径管段设计流量分配管段设计流量分配第173页/共421页二级泵站5443554QQqQq11854332QQQQQq第174页/共421页b. 环状网第175页/共421页第176页/共421页 确定管网中每一管段的直径是输水和配水

54、系统设计计算的主要课题之一。管段的直径应按分配后的流量确定。 在设计中，各管段的管径按下式计算：qD4式中 q为管段流量，m3/s；V为管内流速，m/s。由上式可知，管径不但和管段流量有关，而且还与流速有关。因此，确定管径时必须先选定流速。第177页/共421页 从公式可以看出，流量一定时，管径与流速的平方根成反比。如果流速选用的大一些，管径就会减小，相应的管网造价便可降低，但水头损失明显增加，所需的水泵扬程将增大，从而使经营管理费（主要指电费）增大，同时流速过大，管内压力高，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大。相反，若流速选用小一些，因管径增大，管网造价会增加。但因水头损失减小，可节约电费，

55、使经营管理费降低。因此，管网造价和经营管理费（主要指电费）这两项经济因素是决定流速的关键。求一定年限t（称为投资偿还期）内，管网造价和经营管理费用之和为最小的流速，称为经济流速），以此来确定的管径，称为经济管径。 为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设计流速限定在2.53.0m/s范围内；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常应大于0.60m/s，由此可见，在技术上允许的流速范围是较大的。因此，还需在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。第178页/共421页 各城市的经济流速值应按当地条件，如水管材料和价格、施工

56、条件、电费等来确定，不能直接套用其他城市的数据。另外，管网中各管段的经济流速也不一样，须随管网图形、该管段在管网中的位置、该管段流量和管网总流量的比例等决定。因为计算复杂，有时简便地应用“界限流量表”确定经济管径，见界限流量表 。 由于实际管网的复杂性，加上情况在不断的变化，例如流量在不断增加，管网逐步扩展，诸多经济指标如水管价格、电费等也随时变化，要从理论上计算管网造价和年管理费用相当复杂且有一定难度。在条件不具备时，设计中也可采用由各地统计资料计算出的平均经济流速来确定管径，得出的是近似经济管径，见平均经济流速表 第179页/共421页 界界 限限 流流 量量 表表 第180页/共421页

57、平平 均均 经经 济济 流流 速速 表第181页/共421页在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时，需考虑以下原则：1）一般大管径可取较大的经济流速，小管径可取较小的经济流速；2）首先定出管网所采用的最小管径（由消防流量确定），按e确定的管径小于最小管径时，一律采用最小管径；3）连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径相当或小一号确定；4）由管径和管道比阻之间的关系可知，当管径较小时，管径缩小或放大一号，水头损失会大幅度增减，而所需管材变化不多；相反，当管径较大时，管径缩小或放大一号，水头损失增减不很明显，而所需管材变化较

58、大。因此，在确定管网管径时，一般对于管网起端的大口径管道可按略高于平均经济流速来确定管径，对于管网末端较小口径的管道，可按略低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济；5）管线造价（含管材价格、施工费用等）较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需的电费。重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差H可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。第

59、182页/共421页6.3 管网平差什么叫管网平差 上一节课已经根据管网各节点流量进行了流量的初分配，并且已经根据初分配流量和经济流速初拟了管径。由于初分流量时是严格按照节点流量平衡来进行的，所以连续性方程能够满足，但是能量方程就有可能不满足，即环内正反两个方向的水头损失不相等。环内正反两个方向的水头损失之差称作闭合差。调整管段流量，减少闭合差到一定精度范围的过程就叫管网平差0ijiqQ0ijh连续性方程能量方程第183页/共421页 实际管网中的流量分配总是自动的满足连续性方程和能量方程，如果初分流量不能满足能量方程，那只能说明我们初分的流量在管网的实际流量中永远都不会发生，所以就不能根据这

60、个初分流量进行后面的水力计算。这就要求对初分流量进行调整，使之符合实际情况。为什么要进行管网平差第184页/共421页如何进行管网平差如何进行管网平差管网平差有下面管网平差有下面3中方法中方法（1）解环方程组法）解环方程组法 原理：原理：在初步分配流量的基础上，逐步调整管段流在初步分配流量的基础上，逐步调整管段流量以满足能量方程。量以满足能量方程。L个非线性的能量方程：个非线性的能量方程：0),(3211PqqqqF0),(3212PqqqqF0),(321PLqqqqF第185页/共421页初步分配的流量一般不满足能量方程：初步分配的流量一般不满足能量方程： 0),(00302011Pqqq