城市给水排水课件

給水系統1.1給水系統分類給水系統：保證用水對象獲得所需水質、水壓和水量的一整套構築物、設備和管路系統的總和。用水對象：生產設備、生活設施、消防設備構築物：取水頭部、反應池、沉澱池、濾池、清水池、水泵房、水塔設備：加壓設備、控制設備、計量設備管路系統：輸水管、配水管網

分類：①水源： 地表水、地下水②動力： 自流、加壓③用途： 生活、生產、消防④對象： 城鎮、工業1.2給水系統的組成和佈置取水：管井、取水頭部、取水構築物；

能夠獲得足夠的水量；淨水：反應池、沉澱池、濾池；

保證水量、去除影響使用的雜質；加壓：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站；

保證水量、提供適當的壓力；輸送：輸水管、配水管網、明渠；

形成水流通道，維持合理的流速；調節：清水池、水塔、高地水池、屋頂水箱；

調節取水、淨水與用水之間的數量差異，儲備事故及消防用水。水源取水構築物一級泵站淨水構築物清水池二級泵站輸配水管網用戶水塔高地水池

給水工程系統中統一、分區、分質或分壓的選擇，應根據當地地形、水源情況、城鎮和工業企業的規劃、水量、水質、水溫和水壓的要求及原有的給水工程設施等條件，從全局出發，通過技術經濟比較後綜合考慮確定。

統一給水：所有用水戶用一個管網，一個水處理系統。造價低，運行費高。

分質給水：用戶對水質要求不同，經不同深度處理，可節省淨水處理費用，但每一種水質要有獨立的管網，多套管網造價高。

分區給水：不同用戶對水壓要求不同，或供水區域較大，或地形狹長，泵站數目增多，但輸水管及管網供水安全性好，節省電費。1.3影響給水系統佈置的因素城鎮總體規劃

人口規模：流量

規劃面積：統一、分區；單水源、多水源

航運：取水構築物

功能分區：分質、分壓

道路：管網

發展期限：水源數量、設備規格、管道尺寸

大用戶位置：管網水源類型：地表水、地下水位置：輸水管高程：重力流、壓力流水量：單水源、多水源水質：淨水工藝水位：取水構築物地形分區、泵站水廠位置輸水管、管網產業結構分質、分區1.4工業給水系統分類：水質：軟化水（鍋爐）、純水、超純水流程：複用、迴圈、直流

工業企業生產用水系統（複用、迴圈或直流）的選擇，應從全局出發考慮水資源的節約利用和水體的保護，並應採用複用或循環系統。

水量平衡：冷卻用水量和損耗水量、迴圈回用水量補充水量以及排水量保持平衡。水量平衡的目的是達到合理用水。採取的途徑是改革生產工藝，減少耗水量，或提高重複利用率，增大回用水量，以相應減少排水量。水量平衡圖：標明總迴圈水量、各車間冷卻用水量、損耗水量、迴圈回水量和補充水量等，做到每個車間的給水與排水量平衡，整個循環系統的給水、回水和補充水量平衡。

設計用水量設計年限：所設計的系統能夠在符合設計要求的條件下正常使用的年限。給水工程的設計應在服從城市總體規劃的前提下，近遠期結合，以近期為主。近期設計年限宜採用5～10年，遠期規劃年限宜採用10～20年。

給水系統的設計用水量一般是指設計年限內最高日用水量

，包括：

1、綜合生活用水（包括居民生活用水和公共建築用水）；

2、工業企業生產用水和工作人員生活用水；

3、消防用水；

4、澆灑道路和綠地用水；

5、未預見用水量及管網漏失水量。

設計用水量的大小決定著整個給水系統中取水、淨水、調節構築物的大小、加壓設備的規模以及管網系統的規格。

設計用水量偏大：工程規模過大，工程投產後在較長時間內不能發揮作用，造成資金浪費；

設計用水量偏小：不能滿足生活和生產的用水要求，出現年年需要擴建的被動局面。2.1用水量定額用水量定額（標準）：設計年限內可能達到的最高用水水準，是確定設計用水量的主要依據。①生活用水量

生活用水量是指居住區、工業企業以及公共建築內用於飲用、洗滌、烹飪和清潔衛生等用途的水量。

生活用水量定額：城鎮居民是指每人每日平均生活用水量，工業企業是指每一職工每班的生活和淋浴用水量。

生活用水量定額受生活習慣、氣候、水資源、經濟因素、居住條件等因素影響。

工業企業職工生活用水量採用每人每天25～35升，淋浴用水採用每人每班40～60升。公共建築內的生活用水量，應按現行的《建築給水排水設計規範》執行。城市規模特大城市大城市中、小城市分區最高日平均日最高日平均日最高日平均日一180~270140~210160~250120~190140~230100~170二140~200110~160120~18090~140100~16070~120三140~180110~150120~16090~130100~14070~110居民生活用水定額（L/cap·d）

綜合生活用水定額（L/cap·d）城市規模特大城市大城市中、小城市分區最高日平均日最高日平均日最高日平均日一260~410210~340240~390190~310220~370170~280二190~280150~240170~260130~210150~240110~180三170~270140~230150~250120~200130~230100~170

居民生活用水：城市居民日常生活用水。

綜合生活用水：城市居民日常生活用水和公共建築用水。但不包括澆灑道路、綠地和其他市政用水。特大城市：市區和近郊區非農業人口100萬及以上的城市；大城市：市區和近郊區非農業人口50萬及以上，不滿100萬的城市；

中、小城市：市區和近郊區非農業人口不滿50萬的城市。

一區：貴州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、廣東、廣西、海南、上海、雲南、江蘇、安徽、重慶；

二區：黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、河北、山西、河南、山東、寧夏、陝西、內蒙古河套以東和甘肅黃河以東的地區；

三區：新疆、青海、西藏、內蒙古河套以西和甘肅黃河以西的地區。

②生產用水量

生產用水是指在工業企業內用於冷卻、製造、空調、加工、淨化和洗滌等用途的水量。工業企業生產用水量標準以萬元產值用水量表示，因水資源情況、產品類型、生產工藝、管理方式和管理水準而異。我國工業萬元產值用水量平均為103立方米，是發達國家的10至20倍；水的重複利用率平均僅為40％左右，發達國家平均已達到75％至85％。③消防用水量

消防用水是指在發生火災的情況下用於滅火所需的水量。

特點：歷時短、流量大。城市、居住區、工廠、倉庫和民用建築的室外消防用水量按同一時間內的火災次數和一次滅火用水量確定。城市室外消防用水量包括工廠、倉庫和民用建築的室外消防用水量。④澆灑道路和綠化用水量

澆灑道路用水採用每平米每次1～1.5升，一般每日2～3次；綠化用水採用每平米每天1.5～2升；⑤未預見水量

未預見水量採用10～15%，管網漏損採用10%（國外7%），兩項合併按15～25%計算。2.2用水量變化生活用水隨季節與生活習慣的變化而變化。生產用水隨氣溫與生產形勢的變化而變化。具有隨機性和週期性兩個特徵。

最高日用水量：在設計規定的年限內，用水最多的一天所用的水量。

平均日用水量：一年內總的用水量除以天數。

日變化係數：最高日用水量與平均日用水量的比值。

時變化係數：最高日最高時用水量與該日平均時用水量的比值。

城市供水中，時變化係數、日變化係數應根據城市性質、城市規模、國民經濟與社會發展和城市供水系統並結合現狀供水曲線和日用水變化分析確定；在缺乏實際用水資料情況下，最高日綜合用水的時變化係數宜採用1.3～1.6，日變化係數宜採用1.1～1.5，個別小城鎮可適當加大。

工業企業內工作人員的生活用水的時變化係數為2.5～3.0。024681012141618202224最大時平均時2.3用水量計算Qd——最高日設計用水量Q1——居住區綜合生活用水量Q2——工業企業生活用水量Q3——生產用水量Q4——澆灑道路和綠化用水量

Q1：由最高日生活用水定額、規劃人口數、自來水普及率計算確定；

Q2：由職工人數、用水定額、淋浴人數、淋浴用水量計算確定；

Q3：由萬元產值用水量、工業總產值、用水重複率計算確定；

Q4：由規劃道路面積、澆灑道路用水量、道路澆灑次數、規劃綠地面積、綠化用水量計算確定。最大小時用水量：

最高日用水量一般不包括消防用水量，消防用水量用於確定清水池的容積和輸配水管網的校核。

給水系統的工作情況3.1給水系統的流量關係α——考慮水廠本身用水量的係數，一般採用1.05～1.10；地下水源採用1。T——一級泵站每天工作時間取水構築物、一級泵站：二級泵站：

無水塔（高地水池）：滿足最高日最大時用水要求；有水塔（高地水池）：滿足最大日用水要求。一級泵站與二級泵站的流量差額由清水池調節；二級泵站與用戶的流量差額由水塔（高地水池）調節。3.2水塔和清水池的容積計算清水池容積：W1——調節容積，可按最高日用水量的

10～20%估算；W2——消防貯水量，按撲滅火災平均時間為2小時計算；W3——水廠自用水，一般採用最高日用水量的5～10%；W4——安全貯備水量。024681012141618202224二泵站供水曲線一泵站供水曲線水塔（高地水池）容積：W1——調節容積，可按最高日用水量的

3～6%估算；W2——消防貯水量，一般按十分鐘消防用水量計算。

當二級泵站與一級泵站的供水量接近時，清水池的調節容積會縮小，但水塔（高地水池）的調節容積將會增大。024681012141618202224二泵站供水曲線用水曲線3.3給水系統的水壓關係

城市管網的最小服務水頭：1層樓10m，2層樓12m，2層以上每層增加4m。

市政給水管網的供水壓力，以滿足數量上占主導地位的低層和多層建築需要為准，高層建築所需水壓通常採用局部加壓的方式予以滿足。市政管網水壓過高既造成能量浪費、增加漏損、不便使用，還需採用高壓管道，增大工程投資。水泵揚程的確定：

一泵站的淨揚程等於水處理構築物的最高水位與吸水井的最低水位之差；二泵站在無水塔管網的淨揚程等於最不利供水點（控制點）的服務水頭標高與清水池最低水位之差；有水塔管網的淨揚程等於水塔最高水位與清水池最低水位之差。水塔高度的確定：——水櫃底高於地面的高度；——控制點要求的最小服務水頭；——最大時水塔到控制點的水頭損失；——水塔設置點的地面高度；——控制點的地面高度。

管網和輸水管渠佈置輸配水系統的作用是以適當的水壓不間斷地向用戶提供充沛的水量，並能夠保證所輸送的水不受污染。輸配水系統包括輸水管渠、配水管網、泵站、水塔和水池。

輸水管渠：從水源到城市水廠或城市水廠到相距較遠管網的管線或管道。

配水管網：將水送到用戶的管道系統。

4.1管網佈置形式根據管網的佈置形式，可分為樹狀管網和環狀管網。

樹狀管網投資較省，但供水安全性較差；

環狀管網投資明顯高於樹狀管網，但增加了供水的可靠性。一般在城鎮建設的初期採用樹狀管網，隨著城鎮的發展逐漸連成環狀管網。在城市的中心佈置成環狀管網，郊區佈置成樹狀管網。泵站樹狀管網泵站環狀管網給水管網的佈置應滿足以下要求：

1．按照城市規劃平面圖佈置管網，佈置時應考慮給水系統分期建設的可能，並留有充分的發展餘地；

2．管網佈置必須保證供水安全可靠，當局部管網發生事故時，斷水範圍應減到最小；

3．管線遍佈在整個給水區內，保證用戶有足夠的水量和水壓；

4．力求以最短距離敷設管線，以降低管網造價和供水能量費用。4.2管網定線

管網定線是指在供水區域內確定給水幹管以及幹管之間的連接管的平面位置和走向，不包括從幹管到用戶的分配管和接到用戶的進水管。影響因素：城市平面佈置，供水區域的地形，水源和調節水池位置，街區和用戶特別是大用戶的分佈，河流、鐵路、橋樑的位置等。

幹管延伸方向應和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。循水流方向，以最短的距離佈置一條或數條幹管，幹管應從用水量較大的街區通過。

幹管一般按城市規劃道路定線，但儘量避免在高級路面或重要道路下通過。管線在道路下的平面位置和標高，應符合城市地下管線綜合設計的要求，給水管線和建築物、鐵路以及其他管道的水準淨距，均應符合有關規定。

管網可採用樹狀網和若干環組成的環狀網相結合的形式，管線大致均勻地分佈於整個給水區。幹管的間距採用500～800m。連接管的間距可根據街區的大小考慮在800～1000m左右。分配管直徑至少為100mm，大城市採用150～200mm。城鎮生活飲用水的管網，嚴禁與非生活飲用水的管網連接，也嚴禁與各單位自備的生活飲用水供水系統直接相連。4.3輸水管定線定義：從水源到水廠或水廠到相距較遠管網的管、渠叫做輸水管渠。特點：距離長，與河流、高地、交通路線等的交叉較多。中途一般沒有流量的流入與流出。形式：常用的有壓力輸水管渠和無壓輸水管渠兩種形式。

無壓輸水通常以重力為輸水動力，運行費用較低，但管渠的佈置受到地形的限制，管渠的斷面尺寸以及水流速度也會受到水位落差的影響，明渠輸水過程中原水可能受到污染。壓力輸水通常以水泵為動力，運行費用較高，但管道的佈置相對來說比較自由，輸水過程中原水不會受到污染。

定線原則：必須與城市建設規劃相結合，儘量縮短線路長度，減少拆遷，少占農田，便於管渠施工和運行維護，保證供水安全；選線時，應選擇最佳的地形和地質條件，儘量沿現有道路定線，以便於施工和檢修；減少與鐵路、公路和河流的交叉；管線避免穿越滑坡、岩層、沼澤、高地下水位和河水淹沒與沖刷地區，以降低造價和便於管理；盡可能重力輸水

。

輸水幹管一般不宜少於兩條，並且每隔一定距離設連接管連通。當有安全貯水池或其他安全供水措施時，也可修建一條輸水幹管。輸水幹管和連通管管徑及連通管根數，應按輸水幹管任何一段發生保障時仍能通過事故用水量計算確定。城鎮的事故水量為設計水量的70%，工業企業的事故水量按有關工藝要求確定。當負有消防給水任務時，還應包括消防水量。

從水源至城鎮水廠或工業企業自備水廠的輸水管渠的設計流量，應按最高日平均時供水量加自用水量確定。當長距離輸水時，輸水管渠的設計流量應計入管渠漏失水量。向管網輸水的管道設計流量，當管網內有調節構築物時，應按最高日最高時用水條件下，由水廠所負擔供應的水量確定；當無調節構築物時，應按最高日最高時供水量確定。

當採用明渠輸送原水時，應有可靠的保護水質和防止水量流失的措施。輸水管渠應根據具體情況設置檢查井，檢查井間距：當管徑為700毫米以下時，不宜大於200米；當管徑為700至1400毫米時，不宜大於400米。非滿流的重力輸水管渠，必要時還應設置跌水井或控制水位的措施。

長距離輸水管渠的定線應在對各種可行的方案進行詳細的技術經濟比較後確定。對於地勢起伏較大的地段，宜採取壓力輸送與重力輸送相結合，特別要避免管路中出現負壓。在輸水管道隆起點和平直段的必要位置上，應裝設排（進）氣閥，低處應裝設泄水閥。其數量和直徑應通過計算確定。設計滿流輸水管道時，應考慮發生水錘的可能，必要時應採取消除水錘的措施。

管網水力計算6.1樹狀管網計算計算步驟：確定各管段的流量；根據經濟流速選取標準管徑；計算各管段的水頭損失；確定控制點；計算控制線路的總水頭損失，確定水泵揚程或水塔高度；確定各支管可利用的剩餘水頭；計算各支管的平均水力坡度，選定管徑。

某城市供水區用水人口5萬人，最高日用水量定額為150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服務水頭為16ｍ。節點４接某工廠，工業用水量為400ｍ3/ｄ，兩班制，均勻使用。城市地形平坦，地面標高為5.OOｍ。水泵水塔0123485672504503006002301902056501501．總用水量設計最高日生活用水量：

50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s工業用水量：

400÷16＝25m3/h＝6.94L/s總水量為：

ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s2．管線總長度：ΣL＝2425m，其中水塔到節點0的管段兩側無用戶不計入。3．比流量：

(93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s4．沿線流量：管段管段長度（m）沿線流量（L/s）0～11～22～31～44～84～55～66～7300150250450650230190205300×0.0358＝10.74150×0.0358＝5.37250×0.0358＝8.95450×0.0358＝16.11650×0.0358＝23.27230×0.0358＝8.23190×0.0358＝6.80205×0.0358＝7.34合計242586.815．節點流量：節點節點流量（L/s）0123456780.5×10.74＝5.370.5×(10.74+5.37+16.11)＝16.110.5×(5.37+8.95)＝7.160.5×8.95＝4.480.5×(16.11+23.27+8.23)＝23.800.5×(8.23+6.80)＝7.520.5×(6.80+7.34)＝7.070.5×7.34＝3.670.5×23.27＝11.63合計86.8193.7588.3860.6311.634.4811.643.6710.7418.26水泵水塔0123485672504503006002301902056501503.6711.634.487.1623.80+6.947.077.5216.115.376．幹管水力計算：管段流量（L/s）流速（m/s）管徑（mm）水頭損失（m）水塔～00～11～44～893.7588.3860.6311.630.750.700.860.664004003001001.270.561.753.95Σh＝7.53

選定節點8為控制點，按經濟流速確定管徑。7．支管水力計算：管段起端水位（m）終端水位（m）允許水頭損失（m）管長（m）平均水力坡度1～34～726.7024.9521.0021.005.703.954006250.014250.00632管段流量(L/s)管徑(mm)水力坡度水頭損失(m)1～22～34～55～66～711.644.4818.2610.743.67150(100)100200(150)1501000.006170.008290.003370.006310.005811.85(16.8)2.070.64(3.46)1.451.198．確定水塔高度和水泵揚程水泵揚程需要根據水塔的水深、吸水井最低水位標高、水泵吸水管路和壓水管水頭損失計算確定。6.2環狀網計算原理環方程組解法

原理：在初步分配流量的基礎上，逐步調整管段流量以滿足能量方程。L個非線形的能量方程：初步分配的流量一般不滿足能量方程：

初步分配流量與實際流量的的差額為Δq，實際流量應滿足能量方程：將函數在分配流量上展開，並忽略高階微量：方程組的第一部分稱為閉合差：

將閉合差項移到方程組的左邊，得到關於流量誤差（校正流量）的線性方程組：

利用線性代數的多種方法可求解出校正流量。因為忽略了高階項，得到的解仍然不能滿足能量方程，需要反復迭代求解，直到誤差小於允許誤差值。節點方程組解法原理：在初步擬訂壓力的基礎上，逐步調整節點水壓以滿足連續性方程。節點流量應該滿足連續性方程：Ｊ－Ｓ個連續性方程：一般運算式：初步擬定的水壓一般不滿足連續性方程：

初步擬定水壓與實際水壓的差額為ΔＨ，實際水壓應滿足連續性方程：將函數在分配流量上展開，並忽略高階微量：方程組的第一部分稱為閉合差：

將閉合差項移到方程組的右邊，得到關於水壓誤差（校正壓力）的線性方程組：求解步驟：根據已知節點（控制點和泵站）的水壓，初步確定其他各節點的水壓；根據流量與水頭損失的關係求出各管段的流量；計算各節點的不平衡流量；計算各節點的校正壓力；重複第2～4步直到校正壓力符合要求為止。管段方程組解法原理：直接聯立求解J-S個連續性方程和L個能量方程，求出P＝L+J-S個管段流量。具體步驟：對能量方程進行線性化處理；給定流量初值並計算線性係數；解線性方程求出管段流量；根據所得流量計算線性係數並重新求解管段流量直到誤差符合要求。連續性方程：Q1Q2Q3Q4Q5Q6能量方程：456321將非線形的能量方程轉化為線性方程：6.3環狀網平差方法1.哈代-克羅斯法

Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321忽略相鄰環校正流量和二階微量的影響：校正流量的符號與水頭損失閉合差的符號相反步驟：根據連續性條件初步分配管段流量；計算各管段的水頭損失；以順時針方向為正，逆時針方向為負，計算各環的水頭損失閉合差；計算各管段的Sijqij和每一環的ΣSijqij；計算各環的校正流量；將管段流量加上校正流量重新計算水頭損失，直到最大閉合差小於允許誤差為止。2.最大閉合差的環校正法管網平差過程中，任一環的校正流量都會對相鄰環產生影響。一般說來，閉合差越大校正流量越大，對鄰環的影響也就越大。值得注意的是，對閉合差方向相同的鄰環會加大其閉合差，對閉合差方向相反的相鄰環則會縮小閉合差。最大閉合差校正法就是在每次平差時選擇閉合差最大的環進行平差。最大閉合差不一定是基環的閉合差。3.多水源管網平差多水源給水管網的平差，只需將S個水源節點用一個虛節點相連接，構成一個含有Ｓ-1個虛環的單水源給水系統。水源節點與虛節點相連接的管段稱為虛管段，虛管段中的流量等於水源節點的供水量，管段流量方向是從虛節點流向水源節點。虛管段的水頭損失等於各水源節點水壓，方向是水源節點指向虛節點。泵站水塔0Qth=－水塔水位高度Qph=－水泵揚程4.管網計算時的水泵特性方程水泵高效區的流量與揚程之間的關係可用二次曲線模擬：121325.管網核算①消防時根據城鎮和各類建築的規模，確定同一時間發生的火災次數以及一次滅火用水量。按照滿足最不利條件的原則，將著火點放在控制點及遠離泵站的大用戶處。發生火災時，所需自由水頭較小，但由於水頭損失增大，水泵揚程不一定符合要求，必要時應增設消防水泵。②最大轉輸時設置對置水塔的給水系統，在最大用水小時由水泵和水塔同時供水，水塔的高度必定高於控制點的自由水頭，當出現最大轉輸流量時，水泵必須能供水到水塔。③事故時管網中任一管段在檢修過程中，系統的供水量都不應小於最高用水時的70%。二泵站供水曲線用水曲線024681012141618202224最大用水小時最大轉輸小時校核條件：

消防時節點流量等於最大用水小時節點流量加消防流量；水泵揚程滿足最不利消火栓處水壓10mH2O；

最大轉輸時節點流量等於最大轉輸小時用水量與最大小時用水量之比乘以最大小時節點流量；水泵揚程滿足水塔最高水位；

事故時節點流量等於70％最大小時節點流量；水泵揚程滿足最小服務水頭。6.4輸水管（渠）計算水位差H已知的壓力輸水管要求輸水量為Q，平行敷設直徑和長度相同的輸水管線n條，則每條管線的流量為Q/n，當一條管線損壞時，平行的輸水管線為n-１條，系統的輸水能力變成Q–Q/n，要保證70%的設計流量，需要平行佈置四條輸水管。平行敷設兩條彼此獨立的輸水管：正常運行事故運行

平行敷設兩條輸水管，等距離設置N條聯絡管段：正常運行事故運行不同聯絡管段數的事故流量水泵供水的輸水管Sd為輸水管的當量摩阻輸水管特性曲線：水泵特性曲線：正常運行流量：

輸水管用n–1條連接管等分成n段，其中任一管段發生故障時：事故運行流量：流量比為：解出分段數：6.5應用電腦解管網問題

首先對所需進行計算的管網加以簡化，然後對節點、管段和環進行編號。標明管段流量和節點流量的流向。123654銜接矩陣回路矩陣建立銜接矩陣的方法：

銜接矩陣的行數等於獨立節點數，列數等於管段數。在行列的交叉位置分別填入0、1和-1，管段與節點不相連時取0，管段中的流量流向節點時取-1，離開節點時取1。因為每一管段只與兩個節點相連，故每一列只有兩個非零數值，一個為1，另一個為-1。增廣矩陣由兩部分組成，即管段流量部分和節點流量部分。對於節點流量部分，只有對角線上的元素不為零，且水源節點為-1，非水源節點為1。流量向量元素位置要與銜接矩陣相對應。

回路矩陣的行數等於環數，列數等於管段數。在行和列的交叉位置分別填入0、1或-1，管段與環不相關取0，管段中水流方向為逆時針時取-1，順時針時取1。每一管段只能與兩個環相關，故每一列最多只有兩個非零數值，一個為1，另一個為-1。水頭損失向量元素位置要與回路矩陣相對應建立回路矩陣的方法：非線性方程的線性化開始輸入數據管段數、節點數、允許誤差、管道直徑、管段長度、已知節點水壓、節點地面標高、阻力係數、節點流量、節點編號給定管段初始流量迭代次數K=0迭代計算計算各管段Cij生成係數矩陣ACAT求出節點水壓計算管段流量q(K+1)=Cij(Hi-Hj)q(K+1)-q(K)＜允許誤差q(K+1)＝0.5(q(K)+q(K+1))迭代次數K=K+1輸出計算結果結束是否

網技術經濟計算

管網優化設計：以經濟性作為目標函數，對水量、水壓和可靠性要求作為約束條件，求出一定設計年限內管網建設費用和運行管理費用之和最小時的管段直徑或水頭損失。管網建設費用和運行管理費用的多少最終歸結到流量和管徑。7.1管網年費用折算值1.目標函數和約束條件管網技術經濟計算的目標函數是按年計的管網建造費用和管理費用：取變數部分，乘以100後的目標函數：約束條件連續方程：能量方程：服務水頭：允許流速：2.技術經濟計算中的變數關係解出Ｄij代入目標函數：管段流量不確定時，不存在經濟管徑。管段流量確定後，可求出經濟管徑。7.2輸水管的技術經濟計算1.壓力輸水管的技術經濟計算將目標函數表達為管徑管徑的函數：係數a、b、α的確定0200400600800100014012010080604020cD1.00.70.50.30.1400300200100501020864c－aD（m）ba1α2.重力輸水管的技術經濟計算重力輸水沒有動力費用，但各管段水頭損失之和應該等於可利用水頭。問題轉換成求條件極值問題，目標函數為：對hij求偏導數，消去拉格朗日常數：（n-1個方程，聯立約束方程求解）7.3管網技術經濟計算1.起點水壓未給的管網

求目標函數滿足能量方程和控制點服務水頭的條件極值q3q6q9q2q5q8q1q4q7Q43824197ⅠⅡⅢⅣ（1個方程）（P=12個方程）（P+1-L-1=J-1=8個方程）節點1節點2節點3節點4節點5節點6節點7節點82.起點水壓已給的管網

可行性：分配流量本身具有誤差，精確計算所得管徑也並非標準管徑。

依據：經濟管徑公式。

方法：取xij=1。

界限流量概念：在某一流量下的經濟管徑，不一定等於標準管徑；每一種標準管徑不僅有相應最經濟流量，並且有其經濟的界限流量範圍，在此範圍內用這一管徑都是經濟的。7.4近似優化計算QW0QW0管徑為Dn的管道的界限流量：

對於確定的α、m，可得f=1的界限流量表：管徑(mm)界限流量(L/s)管徑(mm)界限流量(L/s)管徑(mm)界限流量(L/s)100150200250300≤99～1515～28.528.5～4545～6835040045050060068～9696～130130～168168～237237～3557008009001000355～490490～685685～822822～1120求f≠1時的界限流量：

分區給水系統8.1概述

將整個給水系統分成幾個區，每區有獨立的管網。為保證安全用水，各區域之間用應急管道連通。

技術原因：均衡管網水壓，實現管網低壓供水，從而減少漏失水量並避免管道及附件的損壞。

經濟原因：降低能耗。

並聯分區：泵站共用，由低壓水泵和高壓水泵分別向高區和低區供水，管理方便，安全性高；輸水管道較長，高區靠近水源處的壓力大，需耐高壓管材。

串聯分區：泵站分建，高區水泵從低區末端的貯水池取水，進入貯水池前的自由水頭被浪費，貯水池容積較大，安全性較差。合用泵站低區泵站貯水池高區泵站8.2分區給水的能量分析泵站揚程：所需能量：實際提供能量：浪費能量：並聯分區串聯分區8.3分區給水系統的設計

原則：在保證用戶獲得足夠水壓的前提下，分區後管網應均衡水壓，盡可能實現低壓供水，以利於減少漏失量、能耗和事故發生率。分區時需考慮以下因素：區域內地形標高差、管道的水頭損失、區域的形狀、進水點的位置、管道材料及介面方式、運行電費、供水對象的重要性、大用戶分佈情況等。管網的日常養護管理工作包括：

(1).建立技術檔案；

(2).檢漏和修漏；

(3).水管清垢和防腐蝕；

(4).用戶接管的安裝、清洗和防冰凍；

(5).管網事故搶修；

(6).檢修閥門、消火栓、流量計和水錶等；

(7).管網運行參數即時監測。

管網的技術管理管網養護時所需技術資料：

(1).管線圖，表明管線的直徑、位置、埋深、承插口方向、配件形式和尺寸以及閥門、消火栓等的佈置，用戶接管的直徑和位置等；

(2).管線過河、過鐵路和公路的構造詳圖；

(3).閥門和消火栓記錄卡，包括安裝年月、地點、口徑、型號、檢修記錄等；

(4).竣工記錄和竣工圖。10.1管網技術資料10.2檢漏

供水系統水量漏失主要指通過系統輸配水管網及城市蓄水設備滲漏、漏失及溢流到外界的部分水量。一般發生在系統的輸水幹管、配水管網、連接管件、閥門與計量儀錶、水池或水塔等處。按水量漏失的大小及形式，水量漏失可分為背景漏失、暗漏和明漏。

背景滲漏，又稱為不可檢測滲漏，當單個的漏點的漏水量低於400～500L/h，一般的檢漏設備則難以檢測，多發生在管道的接頭，密封性差的管件，以及金屬管道中微小的腐蝕漏孔。雖然每一個漏點的漏水量非常微小，但由於它們難以被檢測到，並且大量的存在，所以其總量非常可觀，占漏失量的很大一部分。背景滲漏通過更換管道管件的方式可以有效的降低，但成本非常昂貴。

暗漏，又稱為可以檢測到的漏點，在系統中經常出現，其漏失水量處於中等水準，取決於系統的壓力，運行情況，土壤情況及管道的狀況等等。暗漏持續時間取決於主動檢漏措施的積極性及強度。供水系統的檢測週期如果為一年，漏點當中的一些有可能發生在剛剛檢測之後，則其持續時間將為近一年，而有些漏點也有可能僅僅發生幾天而已。綜合而言，暗漏平均持續時間為檢測週期的一半。

明漏，流量一般都很大，是可以被用戶或路人發現的漏失，多為爆管事件，對周圍環境及用戶會產生較大的影響。一般對其處理速度都很快，漏失的持續時間不長，即使具有較大的漏水流量，但漏水的量卻不大。在當今的技術水準及條件下，無論採取什麼技術手段都無法避免的供水系統理論上的最小漏失水量，稱為不可避免的漏失水量，包括一定的背景滲漏，一些明漏及暗漏。

導致給水管道漏水的因素主要有以下幾個方面：

①.管材強度低；

②.管道介面品質差；

③.溫度變化過大；

④.沉降及外部荷載的影響；

⑤.施工造成的損壞；

⑥.管網運行壓力過高；

⑦.管道受到腐蝕作用。

國際上通用的壓力與漏水的關係模型為：L=PN

N的取值範圍為0.5～2.5，平均值為1.15，接近線形關係。對於不同材料的管道，漏點不同N值也不同，一般認為：非金屬管道系統，N＝1.25～1.75；金屬管道系統，當漏失量較小時，N＝1.0～1.5；當漏失量較大時(即明漏或爆管)，N＝0.5～1.0。

產銷差水：供水企業提供給城市輸水配水系統的自來水總量與所有用戶的用水量總量中收費部分的差值。產銷差水=免費供水量+物理漏水量+帳面漏水量

免費供水量：實際供應於社會而不收取水費的水量。如消防滅火等政府規定減免收費的水量及沖洗管道的自用水量。

供水系統物理漏失：通過系統輸配水管網及城市蓄水設備滲漏，漏失及溢流到外界的部分水量。供水系統帳面漏失(紙上漏水量)：由於用戶水錶計量不准確，收費或財務上的錯誤，未經授權的非法用水等給水公司帶來經濟上損失的部分水量。系統供水總量系統有效供水量售水量計量售水量售水量未計量售水量免費供水量計量免費供水量產銷差水量未計量免費供水量系統漏水量帳面漏水量非法用水(偷盜，欺詐)表計量誤差輸水管及幹管漏水量輸水管及幹管漏水量水池/水塔等滲漏及溢流進戶管漏失量降低物理漏失的思路：

減少帳面漏失的思路：

中國產銷差水控制的市場有多大？根據2002城市供水年鑒，2001年中國供水總量為269.83億立方米，全國平均漏失率為16.07%，產銷差率為20%。平均水價為1.084元/立方米。保守估算，若將漏失率降為《城市供水管網漏損控制及評定標準》中規定的漏失率低於12%，將非管網漏損原因造成的產銷差水降低一半，則全國每年的市場潛力為17.6億元/年，這其中不考慮水價上漲所帶來的更大的利潤空間及由於產銷差水控制帶動的相關產業所帶來的收益。

多探頭相關儀：集漏水預定位和精定位於一體，僅一次檢測即可完成一定區域內的漏點預定位和漏點精定位的儀器，而且對管道屬性要求不高，可以在不清楚管材管徑的情況下，進行漏水點定位。

檢漏儀：可自動把漏水聲與環境噪音分別記錄，達到在環境雜訊較大情況下精確定位漏點。其頻率分析和組合數字濾波也可有效地抑制干擾雜訊。測壓點位置的選擇：

①.在多水源給水系統中，設置在供水分界線附近的測壓點應該稍多一些，使其能更明顯的反映出分界線推移的變化，為合理調整供水分區提供依據。

②.為觀察、分析整個給水管網現有的輸水能力，制訂合理的調度方案，並為今後的管網改造與規劃提供數據，測壓點宜設置在大管徑幹管的交叉點附近。10.3管網水壓和流量測定③.為考察配水管網的供水能力，提高供水的服務品質，在經常發生水壓不足的地區或能考察調度品質的地區設置測壓點，一般設置在中、小管徑的配水管網上。

④.為全面系統地掌握管網壓力的分佈情況，校對管網水力分析時原始資料是否符合實際情況，除了原設的永久性測壓點外，根據需要和人力物力條件，在規定的時間內增設若干臨時測壓點進行同時測壓。測壓方式：

①.將自動水壓記錄儀設在測壓點上，連續記錄該測點的水壓，每天定時調換水壓記錄紙，根據各測壓點的連續水壓記錄，整理統計出全市的水壓分佈情況。

②.將測壓點的水壓用有線或無線的方式及時和連續地傳至調度中心，作為水量調度和機泵開停的主要參考依據。

③.人工量測，用壓力錶在規定時間內測定指定的消火栓內的暫態水壓，也可測定用戶水龍頭上的水壓作為該點附近的水壓參考資料。

電磁流量計工作原理：當導電液體流過電磁流量計時，導體液體中會產生與平均流速V（體積流量）成正比的電壓，其感應電壓信號通過兩個與液體接觸的電極檢測，通過電纜傳至放大器，然後轉換成統一的輸出信號。

頻差型超聲流量計是以超聲多普勒效應為原理，利用安裝在管到外壁上的感測器探頭向流動著的液體發射一固定頻率的超聲波束，液體裏的顆粒反射信號的頻率受流速的影響而發生偏移，根據頻率變化與流速變化成正比的關係，求出管道內的流量。

時差型超聲流量計利用超聲波脈衝在通過流體的順逆兩方向上傳播速度之差，求出流體的流量。10.4管道防腐類型：

化學腐蝕、電化學腐蝕現象：

生銹、坑蝕、結瘤、開裂、脆化危害：

水質惡化、水頭損失增大、管道漏水甚至爆裂、閥門操作失靈影響因素：

溶解氧、pH值、流速、含鹽量防護措施：

表面處理、陰極保護水泥砂漿內襯品質要求：

採用525號矽酸鹽水泥，0.15～1.2mm中砂，水泥砂漿重量配比1:1～1:2，坍落度60～80mm，抗壓強度≥30MPa；

內襯後的內壁粗糙係數n≤0.012；

收縮引起的內襯裂縫，寬度≤0.8mm且軸向長度不大於園周長度和不大於2m時，可不修補；

表面缺陷(麻面、砂穴、空窩)面積大於5cm2，深度大於內補厚度允許公差值，空鼓面積大於400cm2，應修補。

水泥砂漿內襯厚度及允許公差公稱管徑（mm）襯裏厚度（mm）厚度公差（mm）機械噴塗手工塗抹機械噴塗手工塗抹500-7008

±2

800-100010

±2

1100-15001214+3

-2+3

-21600-18001416+3

-2+3

-22000-22001517+4

-3+4

-32400-26001618+4

-3+4

-3>26001820+4

-3+4

-3環氧樹脂內襯塗品質要求：

除鏽達到使管壁呈現金屬本色，在1h內噴底襯，表幹後噴上層，一般需噴4層，噴塗時空氣濕度不宜大於85%；

環氧樹脂應具有衛生部的衛生許可證，且施工過程中對人體無害；

襯層總厚度≥400μｍ；

塗層附著強度≥10MPa；

表面布氏硬度16.2；

表面電阻率2.22×1015(Ω)；

塗層材料應耐酸、耐堿。鋼管外防腐品質要求：

表面除鏽呈現金屬本色，無可見的油脂、污垢、鐵銹等附著物；

塗有防腐材料的鋼板在10%硫酸或10%苛性鈉溶液中，浸泡60天防腐層不脫落，鋼板不生銹；

防腐層應在24小時內固化；

防腐層固化後，用小刀劃開舌形切口，無法使塗層分層剝落；

防腐塗層絕緣性能均良好，要求電火花儀檢測的擊穿電壓達10000v，最低不小於6000v。鋼管的陰極保護措施

埋地钢管在腐蚀性土壤中应该采用犧牲陽極法或外加電流法保護。

土壤的腐蝕性程度可按實測的土壤電阻率值判別。

腐蝕性程度強中弱非土壤電阻率

（Ω）<2020～5050～100>10010.5免開挖更新技術

給水管道使用一定時期後，內壁結垢導致過水面積減少，影響輸配水能力並造成水質污染；或滲漏超量，破壞道路、影響市容，增加運行和維修成本。開挖方法不僅工期長，費用高，而且在重要路段難以施行。免開技術具有施工場地小，工期短，不影響交通，造價較低等優點，已廣泛應用於對舊管道的改造更新。管內壁噴塗：對供水管道做襯裏，在原管道內壁噴塗還氧樹脂或水泥沙漿。

優點：無須在管內的支管、閥門等處再作處理，管壁塗上材料後，提高過水能力，造價比較低。

缺點：施工時間長，內塗層不能作為管道的結構層支持管道受力，對於破損、漏水等結構損壞的管道不適用。方法步驟：

①.開挖工作坑；

②.對原有管道進行沖洗或刮管；

③.用CCTV（車載管道內視鏡）進行檢查；

④.樹脂或水泥沙漿噴頭由捲揚機拉入管道，邊移動邊在管壁上均勻噴射樹脂或水泥沙漿。內襯管拉入襯裝：將一條新的ＰＥ管道（管徑略小於舊管道）拉入到原有舊管道中。

優點：操作簡單，施工週期短，費用低，降低管道的摩阻，降低原管道承壓力；

缺點：加內襯後管道的橫截面積變小，管道過水能力有所降低。

施工步驟：

①.切斷水源，排放管道中的積水，按設計位置挖掘長方形操作坑；

②.將內襯PE管用Y字型滑輪支撐，沿管道軸線方向佈置；

③.在操作坑內割掉一段原管道，放入清管器，對舊管內固體雜物進行清掃；

④.用管道攝像機檢查清理效果；

⑤.在管段的另一端設置牽引絞車，將牽引鋼絲繩穿過舊管道；⑤.在工作坑放入一段短聚乙烯管與牽引鋼絲繩連接，進行管道試襯；

⑥.試襯通過後，利用絞車緩慢牽引，將已焊接好的PE管道拉入舊管道中；

⑦.在前後兩端原管道與PE管的縫隙之間灌注水泥砂漿，固定內襯的PE管；

⑧.用機器人在管內自動切割閥門、消火栓、支管介面等處被內襯管“糊死”的介面。或在閥門、消火栓、支管介面等處挖工作坑，人工在PE管上開口。注意事項：

①.拉入時，原有管段端部要加裝PE管保護圈；

②.襯裝牽引頭應為錐形擴管頭，便於克服原有管線的阻力，並應具有足夠的強度；

③.牽引過程中，應該隨時記錄牽引鋼絲繩的長度；

④.試襯時要檢查短管有無嚴重劃傷；

⑤.內襯管在牽引力作用下產生的拉伸應力，應小於材料屈服拉伸強度的50%。無縫襯裝：將直徑等於或略大於原有管道直徑的低密度或中密度薄壁聚乙烯管襯入管道。施工過程與拉入襯裝基本相同，襯裝前要採取措施，減小管道的截面積。

優點：施工期短，輸水能力一般不會下降，兩層管線間不需灌漿固定；

缺點：所需特殊設備較多，如熔焊機、高壓蒸汽發生器、縮徑鋼模或扭曲鋼模等，操作技術性較強。

方法一：將PE管拉長，減小管道直徑，從而減小管道的截面積，PE管襯入後不再受到拉力的作用，長度縮短，管徑變大，復原後與原有管道緊緊套在一起。方法二：通過專用的設備使管道橫截面變形，將橫截面由圓形變為“U”字形，也可以將PE管沿圓周方向扭曲，利用高壓水或高溫水的作用將變形的管線復原。施工步驟：

①.關閉被修復管段的連接閥門，對被修復管段進行開口，排除餘水；

②.利用管道攝像系統探測被修復管段的管徑、管道附件及支管連接情況；

③.清洗管壁上的沉積物；

④.利用高壓水泵清除殘渣；

⑤.利用空壓機吹風使管段乾燥；

⑥.在內襯管外壁均勻塗上適量的粘合劑，利用牽引機具牽入舊管道；

⑦.待內襯管復原後用管內機器人切割器打開內襯封死的支管。

管道翻襯：利用現有管道系統的地面開口，將比較柔軟的帶有防滲透、耐腐蝕保護膜的複合纖維增強軟管作為載體，飽和浸漬熱固型環氧聚合物後，在水壓或氣壓的作用下，將軟管翻轉襯入並緊貼在舊管道內，然後通過熱水水溫或蒸氣氣溫的作用進行加熱固化，在舊管內形成堅硬的整體性強的“管中管”。

優點：軟管材料外表表面粗糙度只有約5μm，翻轉襯入管道後沿程阻力係數大幅度降低，而內襯後管道內徑變化不大，可提高原有管道的輸水能力；內襯管沒有固化前，以翻轉的方式進入舊管，與原管之間沒有相對滑移現象，不存在劃傷問題。

缺點：施工期較長，翻襯材料的選擇、加工問題較難解決，一般只適合於鋼筋混凝土管，鑄鐵管，焊接鋼管等。

施工步驟：

①.根據管道埋深、口徑、彎頭、管件等情況，開挖工作坑；

②.去除舊管內壁上的結垢層，平整舊管內壁上的尖銳凸出物；

③.將軟管材料按需修復管道直徑和工作段長度預製成筒狀，而後將混合好的樹脂灌入其中，利用碾壓機具擀平；往返折疊放置在冷凍箱內，運送到施工現場；④.將襯管首端外翻，用卡箍固定在導入管出口，開啟注水閥門嚮導入管注水，使襯管勻速地導入工作段；

⑤.用車載鍋爐上的加熱管將工作段的水加熱到65～75℃，保持6～7小時使襯管成為剛性承壓管道；

⑥.切掉多餘的襯管，用快速密封膠封閉襯管和舊管內壁的結合面；

⑦.在支管介面、消火栓等處要挖工作坑進行人工開孔。

軟管翻襯、開挖、襯管拉入修復技術的比較

專案軟管翻襯開挖襯管拉入

施工費用小於60％100％70％左右

施工期較長長短作業範圍開挖小作業坑全線開挖開挖大作業坑

施工設備施工器具較少重型機具較多有大型機具

材料進場在施工當日進入現場佔用現場時間長佔用現場時間短

使用壽命30年以上取決於新管材質30年以上

對周邊環境影響小大較大

適用管徑DN50以上各類管徑DN500以下

一次施工長度長較長較短

適用管材鋼筋混凝土管，鑄鐵管，螺旋焊接管等各類管材各類管材

工程意外無易損壞其他交叉管道無

環境污染無塵土、噪音、破壞植被無

其他影響因素少涉及多方面較少

爆（碎）管襯裝：

用於原有管線為易脆管材且管道老化嚴重的更新。將碎管設備放入舊管中，由捲揚機拉動沿舊管前進，沿途由碎管設備將舊管破碎，在碎管設備後連著擴管頭，擴管頭的管徑比原有舊管大，負責將破碎的舊管壓入到周圍的土壤中，緊跟著是內襯管線，一般為PE管材，管徑小於擴管頭，在捲揚機的拉動下拖入原有管道的管位。

優點：新管的管徑可以比原有管道管徑大，完全擺脫了PE管內襯時減小過水能力的缺點，其施工工期較短，一次安裝的長度可達幾百米。

缺點：在支管、消火栓、閥門等處需要局部開挖，對於埋深較淺的管線，碎管設備的震動可能會對地面造成影響，對鄰近的其他地下管線也有可能造成破壞。碎管設備大致可以分為氣動碎管、液壓碎管和刀具切割碎管三類。定向鑽(導向鑽)：用於給水管道穿越河流、沼澤、堤壩及高等級路面等不便開挖的場合。鑽孔時利用地面上的導航儀，引導地下裝有無線電發射器的鑽頭，沿著施工圖要求的供水管道平面位置和高程等參數計算出的鑽孔軌跡，向前鑽導向孔至下一個工作坑。在導向孔出口將鑽孔鑽頭換成擠壓式出土擴孔鑽頭，回拉擴大鑽孔孔徑，依次多級擴孔，直到可容納預定管道的外徑，新鋪管道由擴口管拉入管位。

優點：可避免開挖路面，減少對交通、環境等方面的影響，能避開不利於施工的障礙物，降低施工費用。

缺點：受鑽孔技術的影響，這種方法主要用於管線繞過短距離障礙物時管線的鋪設，適用的管線口徑也較小，為避開障礙物，管道穿越障礙時要有一定的弧度，對於土壤的土質條件也有一定的要求。10.6GIS及其在供水管網中的應用

地理資訊系統(geographicinformationsystem，簡稱GIS)是20世紀60年代開始迅速發展起來的一門新技術，它綜合了電腦科學、系統工程、管理學、地理學、測量學、地圖學等多學科的知識，屬於跨學科的技術系統。

定義：GIS是處理地理數據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的電腦系統。

地理資訊是表徵地理系統各要素的數量、品質、分佈特徵、相互聯繫和變化規律的數字、文字、圖像和圖形等的總稱。地理資訊屬於空間資訊，它把位置識別與數據聯繫在一起，這是地理資訊區別於其他類型資訊的最顯著的標誌。

雖然GIS使用了地圖可視化、資料庫等技術，但與CAD、電腦地圖系統、資料庫等均有很大的區別。

CAD提供互動式的圖形處理功能，用來輔助進行對建築、VLSI之類的人造對象的設計，主要特點是設計者與電腦模型的交互。而GIS處理的數據大多來自現實世界，比CAD的人造對象更為複雜，數據量更大。CAD中的拓撲關係較簡單，GIS強調對空間數據的分析，CAD這方面的功能要弱得多。電腦地圖系統側重於數據查詢、分類及自動符號化，具有輔助設計地圖和產生高質量向量形式的輸出功能，強調數據顯示而非數據分析，地理數據缺少拓撲關係，它與資料庫的聯繫通常是一些簡單的查詢。資料庫是各種類型資訊系統的核心，側重非圖形數據的優化存儲與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，數據分析功能也很有限。但資料庫的一些基本技術，如數據模型、數據存儲、數據檢索等，都在GIS中廣泛採用，成為GIS的核心技術。主要用途：

①.對空間數據進行快速搜索和複雜查詢；

②.通過地理相關性將不同數據集成在一起，實現數據共用和交流；

③.將數據集成、空間分析、可視化表達應用於區域綜合治理、宏觀規劃的輔助決策；

④.繪製以任何地點為中心，比例尺任意和突出特殊字元效果的高品質地圖。管網圖形管理用戶資訊管理緊急事故處理固定資產管理管網運行模擬供水水質管理管網改擴建規劃GIS在供水管網管理中的應用：管網圖形管理：

1.應用數位化儀輸入、修改給水管、排水管、建築物、地下電纜及文字標注等各資訊；

2.實現圖紙的自動拼接，對圖紙上的各類圖形進行疊加顯示；

3.對圖形的任意部分進行開窗放大顯示，對圖形進行平滑滾動流覽；

4.錄入、修改管網設備及設施的基礎數據，建立相應資料庫；

5.實現圖形與管網基礎數據和運行數據的交叉互訪，如管網壓力、流量、水質等即時數據的交換。用戶資訊管理：

1.用戶屬性數據：包括用戶編號、名稱、所在地、水錶口徑等；

2.用戶水量數據：包括水錶讀數、用水量；用水類別等；

3.用戶接水點位置，包括接水管段、接水點離管段兩端距離等資訊。

在這些用戶資訊的基礎上，通過統計分析計算，掌握重點用戶，瞭解水量分佈狀況，為管網運行模擬提供基礎數據。緊急事故處理：

用於指導管網事故處理，增強事故反應能力，減少事故損失。在管網發生爆管大漏事故時迅速找出事故發生位置，自動給出最優閥門關閉方案及事故處理意見，迅速繪製出事發點的管網圖及須關閉閥門的節點圖，列印出斷水用戶名單。固定資產管理：

借助GIS，可以按照管網地理位置，分區逐個管段、逐項管網設施地對固定資產加以統計分析，並設立相應資料庫進行動態管理，做到資產數量與實物相符，“家底”一覽無餘。可以提供多種統計查詢方法，如按任意給定區域或道路、按管道直徑、按使用年限、按管道材質、按閥門種類、按水錶口徑等進行單項或多項組合查詢，以便全面瞭解管網狀況。管網運行模擬：

1.管網運行負荷分析：顯示欠負荷、經濟負荷和超負荷運行管段；查詢並顯示各種負荷範圍的管段；

2.供水路徑查詢：查詢管網中任意節點由哪個水源通過哪些管段供水並顯示這些管段的運行參數；

3.各水源供水分界線：以不同顏色指示各水源的供水從而分析用戶用水源並提供興建水廠或加壓泵站的受益用戶清單；

4.用特殊標記反映低壓範圍及用戶；

5.以動畫形式動態模擬供水趨勢。供水水質管理：

用於控制管網水質，指導水廠合理投加藥劑，提高水質，降低成本。

1.計算水在管網中的停留時間；

2.分析氯水濃度擴散過程；

3.進行餘氯分佈分析；

4.提供各水源最佳加氯量值。管網改擴建規劃：

將管網計算理論、系統優化理論與GIS相結合，憑藉GIS強大的空間數據管理功能，利用GIS上的實際管網圖構造出管網計算圖形，並從GIS的屬性資料庫中提取有關數據，通過編制計算程式，進行管網水力工況計算分析，並迅速將方案實施後的模擬運行狀況顯示出來，直觀地反映各方案的綜合性價比，從而便利地找出最佳改擴建方案。

取水工程概述11.1水資源概述及取水工程任務

廣義概念：包括海洋、地下水、冰川、湖泊、河川徑流、土壤水、大氣水在內的各種水體狹義概念：廣義範圍內逐年可以得到恢復更新的淡水

工程概念：少量用於冷卻的海水和狹義範圍內在一定技術經濟條件下，可以被人們使用的水全球水資源情況：水資源總量1.4×1018m3，其中海水占總體積的97.2%，大陸水體占2.8%；在大陸水體中，極地和高山地區的冰體約占78.6%；河流湖泊水僅占總量0.01％，雨水只占總量的0.001％，而且大部分降落在海洋中。陸地上每年的徑流總量約為4.1×1013m3，其中78％以洪水形式從無人區流入大海，僅22％可供人類開發利用。全球可利用淡水4.7×1013m3，僅占水資源總量的0.03%；我國水資源情況：總量2.8×1012m3，居世界第6位，但人均水資源總量為2200m3，為全球人均水資源佔有量的1／4，居110位；預計到2030年我國人均水資源將降到1760m3，接近國際上被認為用水緊張國家的人均水資源1700m3的標準。全國666個城市中，缺水城市達400多個，其中嚴重缺水的城市114個，日缺水1600萬m3。造成缺水的三種原因：資源性缺水——由於氣候和地理位置等自然原因所導致；污染性缺水——水資源豐富但污染嚴重而不能利用；

管理性缺水——由於不合理開發利用和水的浪費所造成。

我國水資源的81%分佈在占全國面積36%的南方地區，19%分佈在占全國面積64%的北方地區。全國多年平均降水深度648mm，但分佈極不平衡，東南沿海和西南部分地區超過2000mm；長江流域1000～1500mm；華北400～800mm；西北內陸地區年降水深一般不到200mm；新疆吐魯番盆地和青海柴達木盆地僅50mm。降水分區年降水深（mm）年徑流深（mm）徑流分區大概範圍多雨＞1600＞900豐水海南、廣東、福建、臺灣大部、湖南山地、廣西南部、雲南西南部、西藏東南部，浙江濕潤800～1600200～900多水廣西、雲南，貴州、四川、長江中下游地區半濕潤400～80050～200過渡黃、淮海大平原，山西、陝西、東北大部、四川西北部、西藏東部半乾旱200～40010～50少水東北西部、內蒙古、甘肅、寧夏、新疆西部和北部、西藏北部乾旱＜200＜10缺水（乾涸）內蒙古、寧夏、甘肅的沙漠．柴達木盆地．塔里木和准噶爾盆地我國徑流地帶區劃及降水、徑流分區水源污染的形式：一是自然污染，因地質的溶解作用，降水對大氣的淋洗、對地面的沖刷，挾帶各種污染物流入水體而形成；

二是人為污染，即工業廢水、生活污水、農藥化肥等對水體的污染。這一種是比較嚴重的，但也是可以控制的。水源的污染源：病原體污染、需氧物質污染、植物性營養物污染、熱污染、放射性污染、鹽污染、有機物與重金屬污染等。

全國每年污水排放量近400億m3，有80%左右未經處理直接排入水域，有環境監測的432條大小河流，80%受到不同程度的水體污染，其中大江河經過城鎮河段的占20%，支流污染占60%，90%以上城市水域污染嚴重，近50%的重點城鎮水源地不符合飲水標準。全國2800多個湖泊，凡能接納城鎮污水的，大多出現水體富營養化現象。水資源開發利用存在的問題：節水機制不完善，用水需求缺乏合理制約；尚未擺脫資源粗放利用的生產模式，工農業耗水量大；水資源配置不科學，沒有按不同用途分質分類使用，大量污水沒有再生利用。據統計，我國萬元工業產值用水量平均為103m3，是發達國家的10至20倍；而水的重複利用率平均僅為40％左右，發達國家平均已達到75％至85％。

可持續發展：既滿足當代人的需要，又不對後代人滿足其需要的能力構成危害的發展。強調公平性（當代、後代）原則、持續性（不超過資源與環境的承受能力）原則、共同性（全球發展的總目標）原則。取水工程任務：從水源取水並送往水廠或用戶。研究內容：水源方面——各種天然水體的存在形式、運動變化規律、作為給水