给水管网给水工程2011

1、给水工程冯萃敏 取水工程 输配水工程 水处理工程给水工程 主要内容内容1 给水系统总论2输水和配水工程3 取水工程4给水泵房参考资料考试教材或给水工程第四版室外给水设计规范、建筑设计防火规范、给水排水管道工程施工及验收规范、泵站设计规范等习题集等辅导思路知识要点基本要求案例分析知识题（单选或多选）：对概念掌握的程度对问题正误的判断能力案例题（单选） ：对需要运算的问题进行快速计算的能力答题时间：知识题12min，个别题最多不超过3min案例题57min，不超过8min，按要求作答！1 给水系统总论1.1 给水系统的组成和分类1.3 给水系统流量、水压关系1.2 设计供水量给水系统是保证城市、工

2、矿企业等用水（以满足用户对水量、水质、水压要求 为目的）的各项构筑物和输配水管网组成的系统1.1 给水系统的组成和分类（了解）1.1.1给水系统分类分类方法：题：给水系统分类可按（ ）进行分类水源种类：地表水、地下水供水方式：重力、水泵、混合 使用目的：生活给水、生产给水、消防给水 服务对象：城市、工业不同使用目的对水质、(水量、)水压的要求生活给水系统：水质：国家生活饮用水卫生标准GB5749-2006 建设部城市供水水质标准CJ/T 206-2005 水压：规范：当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时，其用户接管处的最小服务水头，一层为10m，二层为12m，二层以上每增加一层增加4m服务

3、水头服务水头（自由水头、自由水压）：测压管水头从地面算起的部分（水压标高与地面标高之差）最小服务水头：用户对服务水头的最低要求。位能地面标高服务水头压能Z=0节点水压/水压标高测压管水头A生产给水系统：按生产工艺要求消防给水系统：建筑设计防火规范水压： 如采用低压给水系统，管道的压力应保证灭火时最不利点消火栓的水压不小于10m水柱（从地面算起）题：如果按建筑物的层数来确定供水管网的最小服务水头，要满足6层居民用水，管网最不利点应达到（ 28 ）m服务水头题：管网中某点所在的地面标高为22m，水压标高为48m，则该点的服务水头最高能满足（ ）层建筑的供水要求水压标高 = 地面标高 + 服务水头服

4、务水头 = 48 22 = 26m，满足5层建筑水压要求1.1.2给水系统的组成 取水构筑物给水系统的起点 处理构筑物地下水系统（水质好）可不设 泵房重力供水系统不设 输水管渠输送一定的量 管网配水管网 调节构筑物水塔(高地水池)、清水池1.1.3给水系统的选择及影响因素1.给水系统的布置统一给水系统统一的水质和压力用同一套管网；如一般城市给水系统分质给水系统不同水质、不同管网；如生活与生产给水系统分质；图1-4分压给水系统不同水压、不同管网；高低压用户混杂，两套管网交叉布置；图1-5分区给水系统供水区平面划分；如因地形差异大水厂分高低压泵；图2-19题：关于给水系统的布置形式： A.统一给水

5、系统简单，应用最广泛；（ ） B.分质给水系统水处理费用低，管网的造价低；（ ） C.分压给水系统的水泵型号单一，长期运行电费较高； （ ） D.分区给水系统应用最广。 （ ）1.1.3影响给水系统的布置及因素2.影响给水系统选择的因素（了解）布置形式的确定需综合考虑运行效果与经济性城市规划：如规划人口、房屋层数与供水规模，各类用户用水要求与用水规模水源：如地下水水质、水量，地表水位置、水质、可用量地形地貌：如高差大小，平面形状、走向其他1.1.4工业用水给水系统（了解） 分类：直流、循环（图1-7）、复用（图1-8）给水系统水量平衡概念节水的基础重复利用率概念节水评价指标之一题：在工业给水系

6、统中，工业用水重复利用率的含义是 （ 重复用水量在总用水量 ）中所占的百分数。举例总用水量850+100+50=1000重复用水量800+50+50=900重复利用率90%A车间850B车间100C车间501005050505050 排放50 损失800循环1.1.5给水系统工程规划规划原则 P9设计年限规范：给水工程应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计。近期设计年限宜采用（510）年，远期规划设计年限宜采用（1020）年规划内容和程序水源、取水、处理、管网、再生水与节水总体规划、专业规划、详细规划1.2 设计供水量1.2.1供水量的组成供水量与用水量不等给水系统的设计供水量与设

7、计用户量要吻合设计供水量应按最不利原则，满足所有的用水，但不是全部都用于设计计算，有的只作为校核计算时水量的一部分，如消防水量1.2 设计供水量1.2.2用水量计算用于进行给水系统设计用水量定额实际用水单位数最高日设计用水量Qd最高时设计用水量 1.2 设计供水量1.2.2用水量计算用于进行给水系统设计用水量定额实际用水单位数用水量定额地区综合用水水平，政策性 1.居民生活用水和综合生活用水L/人.d 2.工业企业生产用水和工作人员生活用水 生产过程用水按工艺确定； 职工生活3050L/人.班；淋浴4060L/人.次 3.浇洒道路和绿地用水L/m2.d 4. 管网漏损水量1012% 5.未预见

8、用水量812% 6.消防用水L/s，同时发生火灾次数防火规范 1. 最高日设计用水量Qd 教材P161）居民用水量Q1： Q1=(qi Ni ) ：不同用水标准的各居住区用水量之和 用水人口Ni =Ni 规 fi （规划人口数用水普及率）2）公共建筑用水量Q2： Q2=(qjNj )1+2） 综合生活用水量Q1+2： Q1+2 =(qX NX )3）工业企业生产用水和工作人员生活用水Q3 Q3=(Q + Q + Q)， Q= qB(1-n)4）浇洒道路和绿化用水Q4： Q4=(qL NL )5）管网漏失量Q5 Q5= (10%12%)(Q1 +Q2 + Q3 + Q4)6）未预见水量Q6 Q6

9、= (8%12%) (Q1 +Q2 + Q3 + Q4 + Q5 )7）消防用水量Q7: Q7=(qs Ns) 用于校核最高日设计用水量Qd= Q1 +Q2+Q3+Q4 +Q5 + Q6 或Qd= Q1+2 +Q3+Q4 +Q5 + Q6 ( 不计Q7 ) 题：某城市现有人口75万人，供水普及率70，最高日综合生活用水量为12.6万m3/d。新一轮规划人口将发展到100万人，供水普及率增长到90，最高日综合生活用水量增加到300L/(人d)，该城市的最高日综合生活用水将比目前增加（ ）万m3/d。解：设计用水量0. 3100万90% 27 (万m3/d) 增加了：2712.614.4(万m3/

10、d) 原设计用水量标准为 12.6万m3/d (75万人 70%) 0.24 m3/(人d) 240L/(人d)题：贵州省某城镇在设计年限内计划人口数为10万人，自来水普及率可达到90%，则该城镇居民最高日生活用水量为( ) m3/d。处于第二分区的中、小城市，其居民最高日生活用水定额可取100160 L/(人d)，则该城镇居民最高日生活用水量可取范围为：(0.10.16)1000000.9=900014400 (m3/d)。 2. 最高日最高时设计用水量Qh(L/s或m3/h)按定义确定利用时变化系数计算最高日平均时用水量Qh (L/s或m3/h) 当以最高日设计用水量为设计依据时用Qh ，

11、 若每天供水24小时，则 例题1-1P171.2 设计用水量1.2.3供水量变化几个概念教材P18最高日用水量（设计规定的年限内）Qdm3/d日变化系数（定义、公式与含义） （设计年限内）最高时用水量（高日高时用水量） （最高日内） QhL/s或m3/h时变化系数（定义、公式与含义） （最高日内）日变化系数反映在设计规划年限内日用水的不均匀程度或用水量的变化幅度。时变化系数反映在最高日内小时用水的不均匀程度或用水量的变化幅度水量变化系数可根据统计资料依公式计算，或取经验值最高日用水量变化曲线设Qd =1Qh =6.00%QdQ最高日平均时= Qd /24 = 4.17%QdKh = Qh /Q

12、最高日平均时 = = 1.44该城镇用水的时变化系数为（ ） 由图可知，最高日最高时用水量发生在7时，为最高日用水量的8.5%，而最高日平均时用水量为最高日用水量的1/24=4.17%，因此，时变化系数为2008某城镇现有给水系统最高日供水量4.8万m3/d，供水量变化如图。若新建一座水厂，增加供水量1.6万m3/d ，每天5-21时均衡供水，则新建水厂后该城镇给水系统的设计小时变化系数应为（ 1.43 ）现状高日高时2800m3/h高日均时48000/24=2000m3/h新建工厂后：5-21时增加1000m3/h高日高时3800m3/h高日均时(4.8+1.6)/24=2666.7m3/h

13、例题1-21.3 给水系统流量、水压关系1.3.1给水系统各构筑物的流量关系图1-21 取水构筑物2 一泵站3 水处理构筑物4 清水池5 二泵站6 管网7 水塔取水处理二泵贮存网管产水QdQd+(5-10)%Qd(5-10)%QdQd+(5-10)%QdQhQh无水塔系统的工作情况无水塔管网的工作情况二泵站直接向管网供水任意时刻：泵站供水量 = 管网的用水量水量最不利情况：管网最高用水时水压最不利情况：满足控制点的服务水头要求p控制点给水管网的控制点：是管网中控制水压的点，也称水压的最不利点控制点的特点：定义只要该点的压力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常位于离泵站较远或

14、地形较高的点用以确定二泵站扬程或水塔高度有水塔管网的工作情况二泵站分级供水用水量最不利时：Qh Q泵 + Q塔= Qh用水量最小时：最大转输流量Qtptpt设网前水塔时设对置水塔时设网中水塔时pt用户用水量二泵站供水量时：泵站供水量 +水塔供水量 = 管网用水量在管网用水最高时：泵站最高级供水量+水塔供水量 = 管网设计水量Qh用户用水量二泵站供水量时：泵站供水量 = 管网用水量 + 入塔水量 在最小用水时：泵站供水量 = 管网(最小)用水量 + (最大)转输流量有水塔的管网给水系统各组成部分的设计流量：1. 水处理构筑物及以前的设施 依据：高日平均时用水量 地表水源 地下水源 水厂自用水系数

15、 T一泵站每天工作时间，不一定为24h2. 管网设计流量：满足高日高时用水量3. 二泵站及二泵站至管网的清水输水管设计流量： 以满足管网的高日高时用水量为目标无水塔时，泵站不分级供水设计流量与管网设计流量同：Qh有水塔时，泵站分级供水按二泵站最高一级供水量设计题：管网起始端设水塔时，管网设计供水量应按( )用水量确定。 A.最高日 B.平均日 C.最高日最高时 D.最高日平均时题：管网起端设水塔时，泵站到水塔的输水管直径按泵站分级供水量的( )供水量设计。 A.最大一级 B.最小一级 C.平均 D.泵站到水塔的输水量 2005某水厂3班制工作，产水量为24万m3/d，输水管漏失量6，沉淀池排泥

16、2，滤池冲洗排水量3，管网中无水塔，每小时的用户用水量（m3）如表所示，则取水泵房设计流量为1.1124万2411100m3/h ，滤池设计流量为1.0324 万2410300m3/h ，管网设计流量为15000m3/h 。 时变化系数为:给水系统中，（ABC）以最高日平均时流量为基础进行设计；（FG）按最高日最高时流量进行设计。 A.取水构筑物 B.一级泵站 C.水处理构筑物 D.二级泵站 E.有水塔管网中的二级泵站 F.无水塔管网中的二级泵站 G.管网题:某城市最高日用水量为15万m3/d，给水系统设有取水泵房、水处理厂、供水泵房、输水管渠、配水管网、调节水池。已知该城市用水日变化系数Kd

17、=1.2，时变化系数Kh=1.4，水厂自用水量为5%。1）若不计输水管渠漏损水量，则取水泵房的设计流量为( )。 Qd=150000m3/d，取水构筑物等的设计流量： 1500001.0524= 6563m3/h2）若管网内有水塔在用水最高时可向管网供水900m3/h，则向供水管网供水的供水泵房的设计流量为( )。二泵站的最高级供水量+水塔供水量=Qh管网设计流量Qh为： Qh=150000m3/d 1.4 24=8750m3/h泵站供水量 =Qh水塔供水量 =8750-900= 7850m3/h1.清水池清水池有效容积W=W1+W2+W3+W4(m3)W1清水池调节容积，由产水和用水曲线确定

18、W2消防储备水量，2h灭火用水量W3水厂用水量W4安全贮量，一般为0.5m深1.3.2调节构筑物容积重点掌握GB 57492006，饮用水中消毒剂要求消毒剂名称与水接触时间出厂水中余量氯气及游离氯制剂（游离氯,mg/L）至少30min0.3一氯胺（总氯，mg/L）至少120min0.5臭氧（O3，mg/L）至少12min二氧化氯（ClO2，mg/L）至少30min0.1题：某城市最高日设计用水量为15万m3/d，清水池调节容积取最高日用水量的15，室外消防一次灭火用水量为55L/s，同一时间内的火灾次数为2次，火灾持续时间按2h计算，水厂自用水在清水池中的贮存量按1500m3计算，安全贮量取5

19、000m3，则清水池的有效容积为（ ）m3。清水池的有效容积由4部分组成：（1）调节容积Wl=15000015=22500(m3)；（2）消防贮量W2，取2h的消防用水量，即W2=0.055 2 3600 2=792(m3)；（3）水厂自用水贮量W3=1500m3；（4）安全贮量为W4=5000m3。则清水池有效容积W=Wl+W2+W3+W4=22500+792 =29792(m3) 题：清水池的主要作用有（ACDE）。 A.调节一、二泵站间供水流量的差额 B.调节二泵站供水量和用户用水量的差额 C.贮存消防用水 D.贮存水厂自用水 E.使消毒剂与水充分接触管网高日高时流量清水池的作用之一是调

20、节一、二泵站供水的流量差 清水池的调节作用 Qd Q二泵站调节容积 W1=阴影面积A或者B (m3)清水池的调节作用清水池 A B B一泵站供水线二泵站供水线 0 t1 t2 24 时间(h)供水量(m3/h)水厂最高日平均时流量题：某城市最高日用水量为12万m3d，其逐时用水量如表，水厂一级泵站24小时均匀工作，二级泵站直接向管网供水，则水厂内清水池调节容积应为 。二泵站的供水量=用户用水量，表中数值为二泵站供水量一泵站均匀供水，供水量为120000/24=5000m3/h时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12水量/m3250025002000

21、200025003000400050005500600065007000时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24水量/m3700065006000650065007000750070006000450040003000水量变化规律：8-21时，清水池入少出多，水位从最高下降至最低；21-24-7时，入多出少，水位从最低上升至最高；7-8时，进出平衡，水位保持最高不变用21-7时（10小时）的净存水量计算调节容积：W1=(一泵站供水量-用水量) = (5000-10小时用水量) =500 =20000m3清水池所

22、需最小调节容积时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12水量/m3250025002000200025003000400050005500600065007000时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24水量/m3700065006000650065007000750070006000450040003000题：2005某水厂3班制工作，产水量为24万m3/d，管网中无水塔，每小时的用户用水量（m3）如表所示，则清水池的调节容积为（ ）m3。水厂的均匀产水量为24000

23、02410000(m3/h)；在2324(0)5期间，送水量（用水量）持续低于产水量水位从最低到最高，共需调节容积为：100006(800060004000300030005000)31000(m3)622时期间，水位从最高降到最低：2000 -2000 =31000(m3)若每小时的用户用水量（m3）如表所示，则清水池的调节容积为（ ）m3。水厂产水进入清水池为2400002410000(m3/h)；在2324(0)5期间，出水量持续低于进水量，清水池水位持续上升，67点水位略下降，79点继续上升，故共需调节容积可用2324(0)9水位从最低上涨到最高所对应的累计容积为：2000 32000

24、(m3)或922期间，水位累计下降：2000 -1000 = 32000(m3)最小调节容积计算关键步骤：分析调节构筑物工作情况，确定水位最高和水位最低的时间点在从最高到最低或从最低到最高水位的时间区间内计算各小时的进出水量差额求差额的代数和面积A（或B ）的含义：调节水位下降（或上升）的一个时间周期内，最高水位与最低水位之间的总水量体积（即最小调节容积）水塔的有效容积 W=W1+W2W1水塔调节容积 水塔调节二泵站供水量与用户用水量的差值 依二泵站供水曲线和用户用水曲线计算 或按Qd的百分数估取教材P22W2消防贮水量，10min室内消防水量例题1-310-19点，水位从最高降到最低，累计需

25、要调节容积5002100430031500m3例题：水塔调节容积计算某工厂24小时均匀用水，每小时50m3，配水泵站每天供水两次，分别为48时和1620时，每小时供水150m3。则水塔在 时水位最高，在 时水位最低。画出供水及用水示意图某工厂24小时均匀用水，每小时50m3，配水泵站每天供水两次，分别为48时和1620时，每小时供水150m3。则水塔在 时水位最高，在 时水位最低。 泵站供水线用水线0 4 8 16 20 24 时间(h)(m3/h) 150 50根据水塔的工作情况，分析进出水变化规律： 4时起水位升高4个小时，至8时停止升高； 而后，下降8个小时，至16时； 16时起，水位升

26、高4个小时，至20时停止升高； 再下降8个小时，至4时 泵站供水线用水线0 4 8 16 20 24 时间(h)(m3/h) 150 50可以求出，8时和20时水位均达到最高，4时和16时水位均达最低（一天两个周期）。同时，可确切计算出水塔的调节容积： 阴影面积：1004=400m3 (而不是800) 泵站供水线用水线0 4 8 16 20 24 时间(h)(m3/h) 150 50例：某工厂24小时均匀用水，每小时50m3，如配水泵站每天供水12小时，每小时100m3，每天供水不超过4次，则水塔调节容积最小为 m3。 调节容积最小：启泵次数最多、分段均匀 示意图 泵站供水线0 3 6 9 1

27、2 15 18 21 24 时间(h)(m3/h) 100 50 用水线水塔调节容积最小为：50m3/h3h150 m3题：管网内设有水塔时，二级泵站的供水量在任一时刻都( )用户的用水量。 A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都不对题：二级泵站分级供水，当二级泵站和一级泵站每小时供水量相接近时，则清水池的调节容积可以( )，此时，为调节二级泵站供水量与用户用水量之间的差额，水塔的调节容积会( )。 A.减小；减小 B.减小；增加 C.增加；减小 D.增加；增加题：管网中设水塔的给水系统中，若二级泵站每小时供水量越接近用水量，则水塔的调节容积越( )，清水池的调节容积将( )。 A.小；增加

28、 B.大；减小 C.小；减小 D.大；增加但增加值与减小值是不相等的，即不同泵站设计结果得出的清水池调节容积与水塔调节容积之和是不同的，应具体计算。调节构筑物与调节容积清水池水塔一泵站供水曲线二泵站供水曲线用户用水曲线基本计算方法一致，用不同的曲线（或数据表）最小调节容积计算关键步骤：分析变化，确定水位最高和水位最低的时间点 时间区间在从最高到最低或从最低到最高水位的时间区间内计算各小时的进出水量差额 “进-出”或“出-进”求差额的代数和 “进-出”或“出-进”题：2007年某给水管网内设有高地水池，用户的用水量（m3）变化及水厂二泵站的供水量（m3）变化如表所示，则高地水池的调节容积宜为（

29、）m3。 时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量300030002500200040004000550065007000550055006000供水量400040004000400040005000500050005000600060006000时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量600055006000600065006500550055005000500040004000供水量6000600060006000600050005000500050

30、00400040004000用曲线直观分析时间(h)水量(m3/h)泵站供水线用户用水线高地水池进水量即泵站供水量；出水量即为用户用水量水塔的贮水量变化情况泵站供水量共分为3级，且在06h期间，水塔的出水量（用户用水量）持续低于或等于进水量（泵站供水量）所需调节容积可用进水量与出水量差值的代数和表示：时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量300030002500200040004000550065007000550055006000供水量400040004000400040005000500050005000600060006000供-用1

31、00010001500200001000=6500(m3)时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量600055006000600065006500550055005000500040004000供水量600060006000600060005000500050005000400040004000所需调节容积也可用6-22时，水塔出水量与进水量差的代数和表示，计算结果相同，但需注意914h期间水量有波动，因此过程可为： 时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用

32、水量300030002500200040004000550065007000550055006000供水量400040004000400040005000500050005000600060006000用-供5005002000-500-5000时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量600055006000600065006500550055005000500040004000供水量600060006000600060005000500050005000400040004000用-供0-50000500

33、1500500500010006500(m3)某城镇最高日设计用水量为20万m3/d，最高日内用户小时用水量变化如图所示，二级泵站分两级供水，5-19时供水量为最高日设计用水量的5.5%，19-24(0)-5时供水量为最高日设计用水量的2.3%，则水塔的调节容积至少应为（ ）m3 从0点水位开始分析，设其为00-3:涨0.4+0.5+0.5：水位至1.43-5:降0.3+2.2： 1.15-6:涨0.1： 1.06-8:降0.5+0.5：2.08-9:平：2.09-16:涨1+0.4+0.4+0.4+0.3+0.2+0.1：0.816-17:降0.3：0.517-18:平：0.518-19:涨

34、0.6：1.119-22:降1+0.7+0.4：1.022-24:涨0.5+0.5：0结论：最高水位发生在3点，最低水位发生在8(9)点调节容积为二者水位的差值： (1.4%-(-2.0)%)200000 =3.4%200000=6800(m3)题：2008年某城镇用水由制水厂直接供给，制水厂每日工作时间为7-23时，规模为96000m3/d。城镇用水量变化如图所示，问水厂清水池所需调节容积为 m3清水池出水量即为用户用水量，如图所示制水厂在16小时内均匀产水，96000166000m3/h，为清水池的进水量清水池的工作情况：在2324(0)10时期间，用水量持续高于进水量，所需调节容积可用出

35、水量与进水量差额的代数和表示，为(2000-0)8+(7000-6000)319000(m3)所需调节容积也可用10-23时，水厂供水量与用户用水量差额的代数和表示，为(6000-5000)5+(6000-4000)1+(6000-3000)419000(m3)计算结果相同 供水量用水量题：2009某水厂生产规模10万m3/d，水厂自用水及输水漏水率总计为8%，水厂电价采用阶梯计价，晚上10时至早晨6时电价最低，水厂拟利用低电价时段取水，在水厂外建一2万立方米的贮水池，求取水水泵的设计流量。分析：贮水池建在取水泵和水厂之间，调节取水量变化和水厂稳定生产间的不平衡水池进水10-6时，流量Q1共8

36、小时；水池出水流量10万m3/d1.0824=4500 m3/h，共24小时进、出水差额为水池调节容积，即 8Q1-84500=20000，得Q1=7000 m3/h (最大一级水量，设计水量)若泵站分两级供水，87000+16Q2=108000 则另一级水量为： Q2=(108000-87000)/16=3250 m3/h20000m3取水水厂变化的Q稳定4500m3/hm3/h700045003250622240取水曲线，即进入调节池水量变化情况水厂生产曲线，即流出调节池水量hBAA1.3.3给水系统的水压关系 液体的能量关系重力自流势能利用水泵提升利用水泵的扬程：需要水泵提供足够能量，用

37、于提供压力、克服阻力水塔供水利用在水塔高度处的势能：需要水塔具有一定高度以提供势能，用于提供压力、克服阻力1. 水泵扬程计算Hp=H0+h 扬程计算通式H0从吸水池最低水位到出水池最高水位的高差 （取水构筑物吸水井最低水位到混合池最高水位）h从吸水管起点到出水管终点的总水头损失 Hp=H0+h= H0+ hs+ hdhd hs1 取水构筑物3 水处理构筑物一泵站扬程计算无水塔管网的二泵站扬程 Hp=H0+h 起点：清水池或吸水井最低水位 终点：管网控制点最小服务水头液面二泵站扬程计算（能量分析）设网前水塔管网的二泵站扬程 Hp=H0+h 起点：清水池或吸水井最低水位 终点：水塔最高水位设网后（

38、对置）水塔管网的二泵站扬程 Hp=H0+h 设计时：同无水塔管网 最大转输校核时：终点：水塔最高水位hs 消防时的二泵站扬程 起点：清水池或吸水井最低水位 终点：火灾点最小服务水头液面（10m） 火灾点常取最高用水时的控制点 有无水塔均同消防时最高时Hf二泵站扬程计算：掌握扬程计算基本公式：Hp=H0+h 分析能量变化（起点、终点及水压线变化）2.水塔高度的确定能量分析依据能量方程根据管网控制点 最小服务水头 Ht=Hc+ hn- ( Zt Zc )Ht水塔高度，水柜底高于地面的高度与水塔在管网中的位置无关Zt越高， Ht越小：建在高处，水塔造价低水塔Z=0 C ZcHc hn ZtHt题：2

39、005年某城市周边具有适宜建高位水池的坡地，按城市规划管网最不利控制点的服务水头为24m，控制点的地形标高为4m，高位水池至控制点的管路损失约为5m。拟建高位水池的内底标高应在 m以上。画出压力变化示意图标高（高程）即绝对高度，从海拔Z=0算起水塔Z=0H=? H=Zt+Ht=4+24+5=33m控制点 C4m 4m24m 5m Zt Ht2 输水和配水工程2.1 管网和输水管渠的布置2.2 管网水力计算基础2.3 管网水力计算2.4 分区给水系统2.5 水管、管网附件和附属构筑物2.1 管网和输水管渠的布置概念性问题：教材P27输配水系统：包括输水管渠、管网、泵站、调节构筑物输配水系统与给水

40、系统输水管渠与管网（配水管网）2.1 管网和输水管渠的布置2.1.1管网布置形式布置要求管网定线（树状、环状；城市管网、工业企业管网）2.1.2输水管渠定线方式（无压、压力）压力输水（重力、 水泵加压）定线及设计（长度、方式；流量、根数、分段数）某城镇的生活给水管网有时供水量不能满足供水要求，可采用的措施: A 从邻近有足够富裕供水量的城镇生活饮用水管网接管引水 B 新建或扩建水厂 C 从本城镇某企业自备的有足够富裕供水量的内部供水管网接管引水 （:规范规定，为防止饮用水污染，城镇生活饮用水管网，严禁与自备水源供水系统直接连接。） D 要求本城的用水企业通过技术改造节约用水，减少用水量按最高时

41、流量进行设计三个特殊流量下进行校核新管网计算步骤旧管网改造管网简化、水力计算2.2 管网水力计算基础2.2.1管网水力计算的目标和方法1. 沿线流量掌握概念及计算用户的用水量包括集中用水量和分散用水量集中用水量：数量少，量值大可单独作为节点流量分散用水量（居民用水）：数量多，量值小需简化2.2 管网水力计算基础2.2.2管段计算流量对分散用水量通过假设简化计算比流量qs：假设所有的分散用水量均匀分布在全部干管长度上，此时，单位管长向外配出的流量称比流量。 Q设计流量，Qh q集中流量总和 l 干管总计算长度l管段计算长度 ：不同用水情况，比流量不同沿线流量ql ：在假设全部干管均匀配水前提下，

42、沿管线向外配出的流量 ql= qsl （与计算长度有关，与实际流向无关）管段配水情况管段计算长度l双侧配水管段实际长度单侧配水1/2 管段实际长度不配水0qlijl折算流量qij qj qilq2.节点流量 沿线流量转化为节点流量沿线流量向节点流量的转换方法转换成从管线两端点配出的节点流量qi 和qj 转换后管线内是不变的流量q沿线流量向节点流量的转换前提折算前与折算后管线的水头损失相等qlijl折算流量q =qlijqj=qlqi=(1-) qllq由h(ql)=h(q)，计算得一般取折算系数=0.50 沿线流量转化为节点流量节点流量包括两部分 1.集中用水量一般直接作为节点流量 2.分散用

43、水量经过比流量、沿线流量计算后折算为节点流量，则节点流量等于与该点相连所有管段沿线流量总和的一半 qi=ql = 0.5ql 0.5沿线流量折算成节点流量的折算系数求比流量、沿线流量、节点流量题：某城镇最高时用水量为Q=300L/s，其中工业用水量q=90L/s，集中从节点4取出。干管各管段长度(m)如图所示。管段4-5、1-2、2-3为单侧配水，其余为双侧配水，则管网比流量qs为（），节点4的节点流量q4为（ ）。 45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m 管段4-5，1-2，2-3为单侧配水，计算长度取实际长度的一半；其余管段为双侧配水

44、，计算长度以实际长度计算。管网总计算长度： L= 由管网总用水量求得比流量： 沿线流量：ql1-4=qsl1-4=0.05600=30(L/s)；ql4-5=qsl4-5=0.05400=20(L/s)节点流量折算系数取0.5，从而求得节点流量：q4=0.5(30+20)+90=115(L/s) 45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m不涉及水流方向或水流方向可任意消防时？设计人口10万人，消防用水量35L/s，同时发生火灾次数2次，Q消防=70+Qh=370L/s45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m

45、7600m600m最不利管段事故时？校核流量Q=70%Qh45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m题：已知某城市最高时总用水量为300L/s，其中工业集中用水量为30L/s，在节点3取出，各管段长度和节点编号如图，二泵站至节点4两侧无用户。则该管网的比流量为（ ）L/sm，管段2-3的沿线流量为（ ）L/s，节点3的节点流量为（ ）L/s。计算长度900124561200850900900600650600泵站3管网总计算长度L=9003+6002+650+850=5400（m） 注：二泵站至节点4两侧无用户，计算长度为0比流量沿线流量q2

46、-3=qsl2-3=0.05900=45（L/s）沿线流量q3-6=qsl3-6=0.05600=30（L/s）节点流量q3=0.5(q2-3+q3-6)+q集中=0.5(45+30)+30=67.5（L/s）900124561200850900900600650600泵站33.管段计算流量管段计算流量qij 确定管径的基础管段流量qij与沿线流量ql的区别： 计算目的不同，算法不同：ql：在假定前提下，管段向外沿线配出的流量；其值沿管段减小，与最终水流方向无关；只利用其数值大小确定节点流量及管段流量，如ql2-3= ql3-2qij ：是依据节点流量得出的管段内大小不变的流量； qij=本段

47、沿线流量在本段的折算流量q +本段向下游转输的流量qt；依据水流连续性计算，在连续性方程中有方向性， 如q2-3= -q3-2；用来确定管径、计算水头损失确定qij：必须满足节点流量平衡条件，即满足节点连续性方程 i点的连续性方程: qi+qij=0 (2-6) （流入i点和流出i点的流量代数和为0） qii点的节点流量 qij从节点i到节点 j的管段流量，“流入为负，流出为正”树枝状管网： 流向任一节点只有一条管线，任一管段流量都是唯一的固定值，可通过连续性方程直接计算所有管段的流量 简化方法：任一管段的流量等于该管段下游所有节点流量的总和节点8的连续性方程： q8+q8-9 +q8-10

48、q4-8=0 由结论得q2-3=q3 + q4+ q5 +q7 +q8+ q9+ q10q1-2= q2-3+q2+q6q1-2= Q q1题：树枝状管网水力计算中，某管段的计算流量为： A 该管段以后所有节点流量之和 B 该管段前后两节点流量之和 C 该管段沿线流量的一半与下游各管段沿线流量及下游各集中流量之和 D 比流量与该管段长度之积题：有一小镇枝状管网如图，各管段的长度和水流方向如图，最高用水时的总流量为60L/s，节点流量折算系数统一采用0.5。节点均无集中流量，管段2-3的计算流量为（ ）L/s。解：1. 管网总计算长度为3000m2. 比流量为qs=603000=0.02（L/s

49、m）3.沿线流量：2-3管段为qsl=0.02800=16(L/s) 3-5管段为qsl=0.02500=10(L/s) 4. 节点流量：q3=162+102=13(L/s) q5=102=5(L/s) 5. 2-3管段计算流量为 q2-3 =q3 +q5=13+5=18(L/s) 12345700m800m500m500m500m6树状管网如图，虚线所示为其供水区域界线，各管段的长度和水流方向如图，最高用水时的总流量为60L/s，节点均无集中流量，管段1-2的计算流量为（ ）L/s。1 2 3 4 5 800m700m600m500m800m 6总计算长度：800+700+500+600+4

50、00=3000m比流量 qs=603000=0.02L/sm沿线流量ql1-2=0.02800=16L/s节点流量q1=162=8L/s1-2管段计算流量60-8=52L/s 某管网设有对置水塔，当管网用水最高时，泵站供水量为100L/s，节点流量如图所示，则水塔到节点1的管段t-1的流量qt-1为（ ）L/s。由节点1的连续性方程可得tp100L/s泵站123水塔405040某管网设有对置水塔，当管网用水最小时，泵站供水量为70L/s，节点流量如图所示，则节点1转输到水塔的流量q1-t为（ ）L/s tp 70L/s泵站123水塔102010环状管网：流量分配，P34基本步骤确定供水主流方向

51、拟定各管段的水流方向平行的干管分配大致相同的流量，并采用接近或相同的管径干管之间的连接管不应分配过大流量关键：分配时，各节点必须满足水流连续性方程2.2.3管径计算减少水锤事故和渗漏，考虑远期发展流速上限：2.53m/s考虑悬浮物沉积和水的更新时间流速下限：0.6m/s考虑消防：D100mm（负有消防任务的管道的最小直径）考虑事故：连接管必须能在管网事故时输送一定大小的流量，管径不宜过小考虑经济性：由“断面积流速=流量” ，得考虑经济性：年折算费用为M10管径管网年折算费用经济管径 W年折算费用 C管网造价 t投资偿还期 M1电费 p折旧和大修费率流速小，管径大管网造价C大，供水系统运行电费M

52、1低经济流速定义：管道的经济流速是指在( )的流速A.一定的设计年限内使管道的造价最低B.一定的设计年限内使管道的运行管理费用最低C.一定的设计年限内使管道的造价和运行管理费用都是最低D.一定的设计年限内使管道的年折算费用为最低E.一定的设计年限内使管道的造价和运行管理费用之和最低平均经济流速的取值：DN400mm，0.60.9m/sDN400mm，0.91.4m/sM10流速管网年折算费用W经济流速Wmin经济流速：在一定的设计年限内管道的年折算费用为最小的流速；即使管网造价和管网运行管理费用之和最低的流速；即使管网造价、折旧与大修理和电费等费用之和最低的流速2.2.4水头损失计算沿程水头损

53、失：由经验公式计算水力坡度或直接计算水头损失局部水头损失：按沿程水头损失的510%计经验公式：塑料管及内衬或内涂塑料的钢管公式(2-13)混凝土管及水泥砂浆内衬的金属管公式(2-15)及(2-17)中，v为（平均流速）, R为（水力半径），C为（谢才系数）海曾威廉公式适用于各种管材公式(1-2-24)，n=1.852分析问题经常用到水头损失计算的一般公式:水头损失公式nm2525.331.8524.87题：管径DN1200的旧钢筋混凝土管，实测粗糙系数n1=0.015，输水量Q1=1.4m3/s，内壁经刮管除垢涂衬处理后，粗糙系数为n2=0.012，若刮管前后过水断面不变，并维持相同的水头损失

54、（水力半径R及水力坡度i不变），则输水量Q2可增至（ 1.75 ）m3/s。输水管水力坡度 ， 而流速 ，流速系数 刮管前后水力坡度相同，可得 因此得水力坡度树状管网水力计算步骤QhqsqlqiqijveDijqijhijHPHtH节点起点目的： Dij、 HP、Ht2.3 管网水力计算2.3.1树枝状管网水力计算树状管网水力计算例题及计算步骤：某城市最高日最高时用水量Qh= 93.75L/s要求达到的最小服务水头为16m节点4接工厂，400m3/d，两班制，均匀用水地形平坦，地面标高均为5.00m选用钢管，按旧钢管计算，管网图见教材P31 要求设计树状网，并求水塔高度和泵站扬程1. 设计用水

55、量Qh=93.75L/s 其中，Q工厂 =400m3/d=6.94L/s2. 管网比流量管网总计算长度L不配水的管段不计长度比流量管段编号计算管长沿线流量ql0-130010.741-21505.372-32508.951-445016.114-865023.274-52308.235-61906.806-72057.34合计242586.813. 沿线流量ql节点编号节点流量qi00.510.745.3710.5（10.74+5.37+16.11）16.1120.5 （5.37+8.95）7.1630.5 8.954.4840.5 （16.11+23.27+8.23）+6.9430.7450

56、.5 （8.23+6.8）7.5260.5 （6.8+7.34）7.0770.5 7.343.6780.5 23.2711.63合计93.754. 节点流量5. 管段流量、管径、水头损失管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损5. 管段流量、管径、水头损失管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m5. 管段流量、管径、水头损失管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m0-13001-21502-32501-44504-86504-52305-61906-7205t-06005. 管段流量、管径、水头损失管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水

57、损 m0-130088.381-215011.642-32504.481-445060.634-865011.634-523018.265-619010.746-72053.67t-060093.755. 管段流量、管径、水头损失管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m0-130088.384001-215011.641502-32504.481001-445060.633004-865011.631504-523018.262005-619010.741506-72053.67100t-060093.754005. 管段流量、管径、水头损失（取Ch=95）管段编号管长m流量

58、L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m0-130088.384000.00225 1-215011.641500.006252-32504.481000.007681-445060.633000.004544-865011.631500.006244-523018.262000.003555-619010.741500.00539 6-72053.671000.00531t-060093.754000.002515. 管段流量、管径、水头损失（取Ch=95）管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m0-130088.384000.00225 0.671-215011.6415

59、00.006250.942-32504.481000.007681.921-445060.633000.004542.044-865011.631500.006244.064-523018.262000.003550.825-619010.741500.00539 1.026-72053.671000.005311.09t-060093.754000.002511.515. 管段流量、管径、水头损失（取Ch=95）管段编号管长m流量L/s管径mm水力坡度沿程水损总水损 m0-130088.384000.00225 0.670.741-215011.641500.006250.941.032-3

60、2504.481000.007681.922.111-445060.633000.004542.042.254-865011.631500.006244.064.464-523018.262000.003550.820.905-619010.741500.00539 1.021.136-72053.671000.005311.091.20t-060093.754000.002511.511.66控制点的性质节点间的水压关系方法1：计算所有节点在满足各自最小服务水头时所需的起点水压，对应最大水压需求者为控制点6. 控制点确定0需0供：5.00+16.00=21.001需0供：5.00+16.00