给水管网系统__第七-九章ppt课件

1、第七章 管网的技术经济计算多媒体课件School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重庆交通大学河海学院. 本章教学目的的根本要求： 掌握管网年费用折算值；了解输水管和管网的技术经济计算简介；熟习界限流量法。 本章教学内容和重点和难点： 经济管径的计算目的和方法；界限流量法。.7.1 管网技术经济计算的义务 管网的优化设计，应该思索到四个方面：即保证供水所需的水量和水压、水质平安、可靠性(保证事故时水量)和经济性。 管网技术经济计算就是以经济性为目的函数，而将其他的作为约束条件，据此建立目的函数和约束条件的表

2、达式，以求出最优的管径或水头损失。 管网技术经济计算主要是在思索各种设计目的的前提下，求出一定设计年限内，管网建造费用和管理费用之和为最小时的管段直径或水头损失，也就是求出经济管径或经济水头损失。.7.2 管网年费用折算值一、目的函数 管网年费用折算值是按年计的管网建造费用和管理费用。式中：W管网年费用折算值； C管网造价建立费； M管网年管理费用，包括动力费M1和折旧大修费M2，即M=M1+M2； t投资归还年。.7.2 管网年费用折算值 管网建立费C 包括管材、接口、土方开挖、复路、管网上的附属构筑物。 当地有资料.7.2 管网年费用折算值 当地无管网时 管道单位长度造价与管道直径有关，可

3、以表示为：式中：C管道单位长度造价，元/m； D管段直径，m； a、b、管道单位长度造价公式统计参数。 管网总造价为一切管道造价之和：.7.2 管网年费用折算值 管网管理费M 抽水的动力费M1 该值取决于流量和管网起点到控制点的任一管线的水头损失。 折旧大修费M2.7.2 管网年费用折算值 管网年费用折算值W 将上式简化，只取其变量部分，那么年费用折算值为：式中：P=8.76Eg/，表示Q=1L/s，Hp=1m时的每年电费分 重力供水时，无需抽水动力费用： 重力供水时，经济管径仅由充分利用位置水头使管网建立费用为最低的条件确定。.7.2 管网年费用折算值二、约束条件 延续性方程 能量方程 管段

4、流量应大于最小允许流速时的流量 水压要求 任一节点的自在水压Hc应大于最小效力水头Ha：.7.2 管网年费用折算值三、技术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络，但是当管段qij和Dij已定时，水头损失值等于： 因此年折旧费用W0值可看作是qij和Dij或qij和hij的函数，但以运用流量qij和水头损失hij的关系来分析比较简便。 将其代入年费用折算值，并对其推导，即 ，可得：.7.2 管网年费用折算值式中：f经济要素，是包括多种经济目的的综合参数 Q总管段流量； qij各管段流量。假设为压力输水管，那么重力流输水管表达式：式中：

5、iiji节点到j节点的水力坡降。界限流量法，查P92表7-1。.7.2 管网年费用折算值四、小结计算给水管有哪些方法？ 平均经济流速法确定管径； v=0.60.9m/s，DN400； v=0.91.4m/s，DN400。 管网技术经济计算法； 界限流量法。.7.2 管网年费用折算值 思索与作业：1.什么是年费用折算值？如何导出重力供水时管网的年费用折算值表达式？2.经济要素f和哪些技术经济目的有关？各城市的f值可否恣意套用？.第八章 分区给水系统School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重庆交通大学河海

6、学院多媒体课件. 本章教学目的的根本要求： 熟习分区给水的能量分析；了解分区给水系统的设计。 本章教学内容和重点和难点： 分区给水系统的布置及能量分析。.8.1 概述一、分区给水的技术根据和经济根据 技术上提供应水管网的水压不超越水管的接受才干，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量； 经济上的缘由是减少供水能耗。 分区给水普通是根据城市地形特点将整个给水系统分成几区，每区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联络，以保证供水可靠和调度灵敏。.8.1 概述二、分区种类 并联分区 优点：泵房运转管理方便，供水可靠性高，设计条件易于实践情况一致；各区水泵集中在一个泵站内、管理方便。 缺陷：添加了输水

7、管长度和造价；高区的水泵扬程高，需用耐高压的输水管。.8.1 概述 串联分区 优点：输水管长度较短，可用扬程较低的水泵和低压管。 缺陷：泵站个数多，管理不便，平安性差。.8.1 概述 思索与作业：1.在哪些情况下给水系统需求分区供水？2.分区给水有哪些根本方式？.8.2 分区给水的能量分析一、未分区时泵站供水能量的组成和能量分配 能量组成 泵站扬程：式中：H1控制点的自在水头，m； Z1控制点的地面标高与吸水井最低水位标高之差，m； h管线的水头损失，m。 泵站总总流量Q4，那么： 供水能量.8.2 分区给水的能量分析 E由三部分组成： 抑制水管阻力所需的能量E2 未被利用的能量E3 保证自在

8、水压所需的能量E1有效能量.8.2 分区给水的能量分析 单位时间水泵耗费的总能量 未分区时能量的利用率： 即： 从上式可知，降低E3，增大，那么电耗低，效率高。.8.2 分区给水的能量分析 总能量中只需保证最小效力水头的能量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耗费于输水过程不可防止的水管摩阻。为了降低这部分能量，必需减小hij其措施是适当放大管径，所以并不是一种经济的处理方法。 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防止的缺陷，由于泵站必需将全部流量按最远或位置最高处用户所需的水压保送。 也就

9、是说，上述三部分能量中，只能降低E3。.8.2 分区给水的能量分析 能量分配图 目的：求E3确定分区界限和泵站位置，确定分区后能降低的能量 作法： 作出E=QH，由总Q和总扬程作供水能量图； 作E1，以节点流量为横坐标，Zi+Hi水压标高为纵坐标； 作E2，以管段流量为横坐标，以hi为纵坐标； E3=E-E1-E2，即剩下的面积。.8.2 分区给水的能量分析二、分区给水能降低多少能量 未分区时泵站的流量为Q 并联分区时分成两个区时， 一区扬程： 由于HcH1泵站扬程，可忽略，那么： 二区扬程： 分为n区，各区扬程为：.8.2 分区给水的能量分析 串联分区时流量变，扬程不变 假设分成n个区，各区

10、扬程H/n，那么从低区到高区流量为： 各区扬程为： 分区后的能量为：.8.2 分区给水的能量分析 即 分成2个区，即n=2，那么 假设分成n个区，即n，那么 并联分区时流量不变，扬程变 同理可得，.8.2 分区给水的能量分析 思索与作业：1.泵站供水时所需的能量由几部分组成？分区给水后可以节约哪部分能量，哪些能量不能节约？2.泵站供水能量分配图如何绘制的？3.输水管全长的流量不变时，能否用分区给水方式降低能量？4.给水系统分成两区时，较未分区系统最多可节约多少能量？.8.3 分区给水系统的设计一、分区方式比较及影响要素 串联分区 优点：输水管长度较短，可用扬程较低的水泵和低压管。 缺陷：不够平

11、安可靠，低区事故影响高区供水；添加泵站的造价和管理费用。 适用：城市垂直于等高线方向延伸。.8.3 分区给水系统的设计 并联分区 优点：各区用水由同一泵站供应，供水比较可靠，管理也较方便，整个给水系统的任务情况较为简单，设计条件易与实践情况一致。 缺陷：添加输水管造价。 适用：城市狭长开展。.8.3 分区给水系统的设计 影响要素 城市规划 城市地形 城市狭长开展时：采用并联分区较宜，因添加的输水管长度不多，可是高、低两区的泵站可以集中管理。 城市垂直于等高线方向延伸时：采用串联分区更为适宜。.8.3 分区给水系统的设计 水厂位置 水厂接近高区时：采用并联分区较宜。 水厂远离高区时：采用串联分区

12、更为适宜，以免到高区的输水管过长，添加造价。.8.3 分区给水系统的设计二、分区界限确实定 在能量图中E3内按矩形面积最大处地形高差30 50m。三、调理水池水塔的位置 放在分界限附近。.8.3 分区给水系统的设计 思索与作业：1.特大城市如地形平坦，管网延伸很远，能否有思索分区给水的必要，为什么？.第九章 水管、管网附件和附属构筑物School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重庆交通大学河海学院多媒体课件. 本章教学目的的根本要求： 熟习水管资料、配件及管网附件及管网附属构筑物及调理构筑物。 本章教学内

13、容和重点和难点： 管网附件及附属构筑物的构造类型。.9.1 水管资料和配件一、水管资料分类 金属管材 球墨铸铁管 优点：相对钢管，耐腐蚀、价钱低； 缺陷：脆、不耐振动，不耐弯折，重力大，易碎； 规格：DN=751500mm，L=36m； 任务压力：0.45MPa低压、0.75MPa普压、1MPa高压； 衔接方式：承插、法兰。.9.1 水管资料和配件 钢管 分类：无缝钢管、焊接钢管。 优点：能耐高压、耐振动、分量较轻、单管的长度大和接口方便； 缺陷：接受外荷载的稳定性差，耐腐蚀性差，管壁内外都需有防腐措施，并且造价较高； 规格：DN=501500mm； 任务压力：3MPa、1MPa、0.75MP

14、a、0.45MPa； 接口方式：焊接、法兰接口；.9.1 水管资料和配件 非金属管材 塑料管 分类： 聚丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料管ABS 聚乙烯管PE和聚丙烯塑料管PP 硬聚氯乙烯塑料管UPVC等.9.1 水管资料和配件 优点：强度高、外表光滑、不易结垢、水头损失小、耐腐蚀、分量轻、加工和接口方便，与铸铁管相比，塑料管的水力性能较好，由于管壁光滑，在一样流量和水头损失情况下，塑料管的管径可比铸铁管小，塑料管相对密度在1.40左右，比铸铁管轻，又可采用橡胶圈柔性承插接口，抗震和水密性较好，不易漏水，既提高了施工效率，又可降低施工费用。 缺陷：管材的强度较低，膨胀系数较大，用作长间隔管道时，需思索温

15、度补偿措施，例如伸缩节和活络接口。.9.1 水管资料和配件 玻璃钢管 优点：耐腐蚀，不结垢，能长期坚持较高的输水才干，强度高，粗糙系数小。在一样运用条件下，分量只需钢材的1/4左右，是预应力钢筋混凝土管的1/5l/10，因此便于运输和施工。 缺陷：价钱较高，几乎和钢管相接近。 适用范围：可思索在强腐蚀性土壤处采用。.9.1 水管资料和配件二、管材选用选用根据： 水压大小； 水量、水质要求； 土壤、土质条件、铺设方法、管材供应价钱。.9.1 水管资料和配件三、管件.9.1 水管资料和配件四、水管埋深 管道根底 天然根底：在土壤耐压力较高和地下水位较低处； 砂根底； 混凝土根底。 埋深 由外部荷载

16、、水管强度以及与其它管线交叉情况等决议。金属管：覆土厚度0.7m；非金属管：覆土厚度1.01.2m；冰冻地域：思索土壤的冰冻线深度。.9.2 管网附件 管网的附件主要有调理流量用的阀门、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平安阀等。.9.2 管网附件一、阀门 作用 切断水流，调理水量和水压。 分类 蝶阀、明杆式闸阀、暗杆式闸阀 蝶阀优点：构造简单，开启方便，旋转90就可全开或全闭。 蝶阀安装位置要求：不能紧贴楔式和平行式阀门旁安装。蝶阀可用在中、低压管线上，例如水处置构筑物和泵站内。暗杆楔式闸板阀明杆阀蝶阀.9.2 管网附件 设置原那么 沿管线均匀布置，

17、普通400600m设一个； 干管两阀门间不超越三条支管； 设消火栓的管段相邻2个阀门不应隔断5个以上的消火栓； 支管与干管相连处，支管必需设闸阀，干管上的阀门应设在支管下游。.9.2 管网附件二、单向阀止回阀 作用：限制压力管道中的水流朝一个方向流动； 止回阀普通安装在水压大于196kPa的泵站出水管上，防止因忽然断电或其它事故时水流倒流而损坏水泵设备。 止回阀的类型除旋启式外，微阻缓闭止回阀和液压式缓冲止回阀还有防止水锤的作用。楔式止回阀旋启式止回阀.9.2 管网附件三、排气阀 作用：排除管道中的气体。 安装在管线的隆起部分，使管线投产时或检修后通水时，管内空气可经此阀排出。平常用以排除从水

18、中释出的气体，以免空气积在管中，以致减小过水断面积和添加管线的水头损失。 普通采用的单口排气阀，垂直安装在管线上。排气阀口径与管线直径之比普通采用1：81：12。排气阀放在单独的阀门井内，也可和其他配件合用一个阀门井。复合式排气阀.9.2 管网附件四、泄水阀 作用：检修时，部分泄水。 在管线的最低点须安装泄水阀，它和排水管衔接，以排除水管中的沉淀物以及检修时放空水管内的存水。.9.2 管网附件五、消火栓 作用：提供室外消防用水。 种类：地上式、地下式。 设置原那么： 两消火栓间距120m； 消火栓距建筑物间距5m，距道路边缘2m； 消火栓管径DN100； 消火栓应设置在道路交叉口或醒目的地方。.9.2 管网附件六、水锤消除器和平安阀.9.3 管网附属构筑物一、阀门井 管网中的附件普通应安装在阀门井内。详见规范图集05SS90