广州大学市政工程硕士论文答辩建筑给排水模板

答辩人：专业：市政工程居住小区给水系统可靠性研究

ResearchontheReliabilityofWaterSupplySystemofResidentialQuarter

主要内容背景、目的和意义1可靠性理论234居住小区消火栓给水系统可靠性研究结论与展望6

5居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究3居住小区生活给水系统可靠性研究研究背景、目的及意义

当今，住宅已从传统的单体设计转向整体设计，给水系统，作为建筑物不可或缺的组成部分，它的可靠性十分重要。可是无论是在国内还是国外，可靠性工程技术在给排水工程应用中，仍处于理论研究，定性分析的探索阶段。本文以居住小区给水系统为研究对象，通过研究可靠性的基本理论，定量分析不同供水方式对生活、消防等系统的可靠性影响。为小区给水系统供水方式的选择、组件的设置提供依据，从而指导设计、管理的进行，减少系统故障的概率。主要内容背景、目的和意义1可靠性理论234居住小区消火栓给水系统可靠性研究结论与展望6

5居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究3居住小区生活给水系统可靠性研究可靠性理论可靠性中常用的几种概率分布：二项分布、泊松分布、指数分布、威布尔分布、正态分布等可靠性是指产品在给定的条件下和给定的时间区间内能完成要求功能的能力。可靠性的研究步骤(1)编制失效模型(包括失效原因分析，确定可靠性指标)；(2)画出逻辑框图；(3)建立数学模型；(4)确定失效模型的参考数据；(5)按元件、分系统、系统进行可靠性预测；(6)得出预测结论。系统非贮备系统——串联系统贮备系统工作贮备并联系统混联系统表决系统非工作贮备——旁联系统复杂系统（串——并联系统）（并——串联系统）（一般混联系统）可靠性理论可靠性模型及预测管段l的无故障工作概率写成：可靠性理论给水管道的可靠性管段L的无故障工作概率，n=L/l，根据管网的经验数据统计，得出不同管径的参数值，如表管径（mm）50100150λ（年-1千米-1）1.21.020.95不同管径的参数值另外，阀门故障率，止回阀的。n作为后文系统分析的基础可靠性理论水泵组的可靠性

得出考虑修复时间，并联水泵的可靠性概率为0.999。泵组示意图任意一台水泵在T时刻对应的时间间隔内的故障率为：计算时间T=1a，水泵的平均修复时间一台水泵的故障率为：一年内水泵机组的故障率为：0.4280.673由此得出，对设备及时检测维修在保障系统的可靠性方面极为重要提高主要内容背景、目的和意义1可靠性理论234居住小区消火栓给水系统可靠性研究结论与展望6

5居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究3居住小区生活给水系统可靠性研究（一）城市给水管网直接供水方式（二）小区内各建筑分散加压的给水方式（三）小区集中加压给水方式（四）集中加压与分散加压相结合的给水方式居住小区集中加压竖向分区生活给水系统居住小区直接供水的生活给水系统分散、集中加压方式

居住小区生活给水系统的供水方式分散、集中加压方式

居住小区生活给水系统的供水方式供地下二层及一至三层DN200钢塑管DN25钢塑管供地下二层及一至三层DN25钢塑管供地下二层及一至三层接市政给水管道DN25钢塑管DN150钢塑管中区加压设备中区加压设备高区加压设备供十八至二十四层供十一至十七层供四至十层供十八至二十四层供十一至十七层供四至十层DN65钢塑管DN65钢塑管DN65钢塑管供四至十层供十八至二十四层供十一至十七层蓄水池蓄水池高区加压设备中区加压设备蓄水池高区加压设备中高区用户室外管网中区用户高区用户低区用户蓄水池中区加压设备中高区加压设备高区加压设备系统的可靠度为：居住小区分散加压低区生活给水系统示意图

居住小区分散加压高区生活给水系统示意图构建给水系统模型画出其可靠性框图

分析系统的数学模型

算出系统的可靠度

居住小区分散加压生活给水系统可靠性框图

分散、集中加压方式

居住小区生活给水系统的供水方式系统的可靠度为：居住小区集中加压低区生活给水系统示意图居住小区集中加压高区生活给水系统示意图供四至十层DN65钢塑管低区加压设备3根DN100钢塑管中区加压设备高区加压设备蓄水池3根DN55钢塑管供十八至二十四层供十一至十七层供四至十层供十八至二十四层供十一至十七层供四至十层DN65钢塑管DN65钢塑管供十八至二十四层供十一至十七层供地下二层及一至三层DN200钢塑管供地下二层及一至三层DN25钢塑管DN25钢塑管供地下二层及一至三层接市政给水管道DN25钢塑管DN150钢塑管蓄水池中高区用户室外管网室外中高区管网中区用户高区用户低区用户蓄水池室外中区管网室外高区管网中区加压设备中高区加压设备高区加压设备分散加压给水系统可靠性更高，原因是集中加压给水系统，给水管线较长，增加了管道失效的概率，使整个系统的可靠性能下降。居住小区集中加压生活给水系统可靠性框图

居住小区生活给水系统综合评价A

经济B1

安全B2

运行管理B3

占用建筑面积C3

系统超压程度C7

动力消耗C2

市政水压利用C5

调节能力C10

运行维护成本C4

系统运行可靠性C8节约资源C6噪音二次污染C14

压力稳定程度C11

管理难易程度C12

设备集中程度C13

无负压供水设备

D1

气压罐水泵并联供水D2

气压罐水泵减压阀供水D3

单设变速泵供水

D4

变速泵减压阀供水D6

变速泵并联供水

D5

水质保证C9设备成本C1

居住小区生活给水系统层次结构图目标层A准则层B指标层C方案层D建层次结构模型

居住小区生活给水系统给水方式的选择给水系统的设计中，可靠性不是唯一考虑的指标三标度判断矩阵

居住小区生活给水系统给水方式的选择综合评价经济安全运行管理设备成本运行动力成本占用建筑面积运营维护成本市政水压利用节约资源系统超压程度系统运行可靠性水质保证调节能力压力稳定程度管理难易程度设备集中程度噪音二次污染三标度比较矩阵

居住小区生活给水系统给水方式的选择Di-C2三标度比较判断矩阵C2D1D2D3D4D5D6riD112222211D20120025D30010001D40221027D50222129D60020013重要性排序指数不过，三标度比较矩阵并不能准确地反映各种因素在某准则下的相对重要程度，因此必须将其变换成更具层次分析特点的判断矩阵。对方案按“有利”、“同样有利”、和“不利”，分别用“2”、“1”和“0”三种数值标度表示，如左图。AHP间接判断矩阵

居住小区生活给水系统给水方式的选择Di-C2AHP判断矩阵C2D1D2D3D4D5D6wD113.405.002.601.804.200.3546D20.2912.600.560.381.800.1098D30.200.3810.290.240.560.0511D40.381.803.4010.562.600.1650D50.562.604.201.813.400.2458D60.240.561.800.380.2910.0737一致性指标查表排序权重转换居住小区生活给水系统综合评价总排序表经计算，居住小区6种生活给水方式的综合评价总权重值如下：W=（0.195，0.125，0.094，0.201，0.258，0.128）。从中我们可以得出：D5变速泵并联供水方式优势更明显。综合评价

居住小区生活给水系统给水方式的选择不同业主对供水的具体要求不同，对各给水方式满足各因素要求时给出的评价权重不同，这里仅作为一种可供参考的方法予以给出。主要内容背景、目的和意义1可靠性理论234居住小区消火栓给水系统可靠性研究结论与展望6

5居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究3居住小区生活给水系统可靠性研究消火栓减压阀分区给水方式系统图减压阀分区方式

消火栓给水系统给水方式可靠性探讨消火栓并联分区给水方式系统图并联分区方式

消火栓给水系统给水方式可靠性探讨小区建筑楼高度75m，消火栓系统竖向分成高、低两个区域，低区地下二层至地上十三层；高区十四至二十四层。吸水管管径150mm长度1m，水泵出水管管径150mm长度6m，室外消防管布置成环，管径150mm长度300m，消防立管管径100mm。根据相关文献记载：消防水池的可靠度，消防水泵，高位水箱，消火栓，消防水带，消防水枪。阀门、管网的可靠度函数则根据论文章节2.4确定，取t=1a。减压阀分区方式

消火栓给水系统给水方式可靠性探讨室内管网室内管网室内管网室内管网低区高区消火栓消防水带消防水枪消火栓消防水枪消防水带减压阀减压阀1/2消防水池消防水泵1消防水泵2室外消防管网2室外消防管网1高区系统可靠性为：低区系统可靠性为：整个系统的可靠性为：减压阀分区给水方式系统可靠性框图高区系统可靠性均为：并联分区给水方式系统可靠性框图并联分区方式

消火栓给水系统给水方式可靠性探讨高区室外管网高1高区室外管网高2低区室外管网低1低区室外管网低2高区室内管网高1高区室内管网高2低区室内管网低1低区室内管网低2消火栓消防水带消防水枪消火栓消防水带消防水枪低区高区消防水池消防水泵高1消防水泵高2消防水泵低1消防水泵低21/21/2低区系统可靠性均为：整个系统的可靠性为：减压阀、并联分区消火栓给水系统给水方式可靠性探讨计算结果表明：在高区两种给水方式可靠性是一样的，而在低区，并联分区的可靠性相对较高。如果火灾发生在分区中界层，此时系统会考虑有关楼层消火栓的同步工作，高低两区消防水泵会同时运行。所以分析系统可靠度时不能只看分区。又因为设备负责的是不同区域的消防安全，而非互为储备系统，所以分析消火栓并联分区系统时不能简单的理解为论文第二部分所介绍的并联系统。最后结果：消火栓并联分区给水系统（整体）可靠性（0.676）不如减压阀分区给水系统（整体）可靠性（0.689）。究其原因是并联分区系统增加了一组加压设备和一个管网系统，使得系统发生故障的概率增多。一条吸水汇管的布置方式的可靠度独立吸水管布置方式的可靠度独立吸水管两条吸水汇管两条吸水汇管的可靠性框图每台喷淋水泵和消火栓水泵都有独立的吸水管，分别接在不同的消防水池。一条吸水汇管两条吸水汇管的布置方式的可靠度一条吸水汇管的可靠性框图独立吸水管的可靠性框图一条吸水汇管的布置方式两条吸水汇管的布置方式独立吸水管的布置方式居住小区消火栓给水系统可靠性研究水泵吸水管布置方式在两个消防水池之间设置一条吸水汇管，中间用阀门隔开。吸水汇管同时起着水池连通管的作用。这样的连接方式在管线布置工程中较为常用。当吸水管、汇水管上任意一个阀门或管段检修时，能保证至少有一台喷淋水泵和一台消火栓水泵能正常运行，但此时供水量仅为一格消防水池。在两个消防水池之间设置两条吸水汇管，两条吸水汇管同时起着水池连通管的作用。设两条吸水汇管的布置方式最为可靠，其次是独立设吸水管的布置方式，只设一条吸水汇管的布置方式可靠性相对较低。主要内容背景、目的和意义1可靠性理论234居住小区消火栓给水系统可靠性研究结论与展望6

5居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究3居住小区生活给水系统可靠性研究组件的可靠性

居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究喷头的失效数据失效时间（年）编号111.622.533475869711818.8918.81018.91118.91219131914191519.11619.11719.21819.21919.32019.32119.42219.42319.624报警阀组的失效数据失效时间（年）编号0.210.721.53346.558.6610712.5814916101811201223132514271530163517401845194620472148.12248.22348.32448.52548.92649275028消防水泵的失效数据失效时间（年）编号0.310.522.435.846.558.6610712.581491610181120122313251427152916311733183619382040214322452347245025组件的可靠性

居住小区自动喷水灭火系统可靠性研究喷头的失效数据处理报警阀组的失效数据处理消防水泵的失效数据处理可靠度函数为：失效率函数为：可靠度函数为：失效率函数为：可靠度函数为：失效率函数为：根据收集到的数据，使用weibull++软件对函数进行参数估算，得到形状参数β和尺度参数η，进而得出组件的可靠度函数和失效率函数。作为后面分析的依据。开启喷头数12345可靠度0.82760.82510.82250.81990.8174开启喷头数12345可靠度0.83740.83480.83220.82960.8270开启喷头数12345可靠度0.83760.83500.83240.82980.8272典型重力给水系统示意图有连通装置的给水系统示意图水箱-水泵给水系统示意图典型重力的给水系统故障树有连通装置的给水系统故障树水箱-水泵给水系统故障树图该自动喷水灭火系统的可靠度该自动喷水灭火系统的可靠度该自动喷水灭火系统的可靠度模型分析

自动喷水灭火系统给水方式可靠性探讨室内消防用水基本由屋面消防水箱提供重力给水和压力给水共存的混合给水系统主控制阀止回阀出水管水泵主控制阀止回阀出水管水泵吸水管报警阀组配水干管配水管喷头配水支管吸水管高位水箱前管网++++···报警阀组配水干管配水管喷头配水支管高位水箱前管网+控制阀门高位水箱前管网报警阀组配水干管配水管喷头配水支管高位水箱前管网+·+这样的设计，提高了消防水源的可靠性。工程中自喷系统可靠性自动喷水系统供水量的不确定性最不利作用面积A水力计算区域A和区域B的作用面积均为161.12m2，AB范围B内的喷头总出水量大于范围A内的喷头总出水量工程中自喷系统可靠性自动喷水系统供水量的不确定性作用面积B水力计算计算结果：面积A所需流量：36.74L/s，喷水强度为13.68L/minm2；面积B所需流量：49.79L/s，喷水强度为18.54L/minm2；该层自喷管网的入口点所需水压：43.84mH2O，流量：49.79L/s。该车库自动喷水系统理论秒流量Q=161.12×8/60=21.48L/s，最不利作用面积A实际秒流量36.74L/s，两者相差了1.71倍。实际喷水强度为13.68L/minm2

，比严重危险Ⅰ级喷水强度12L/minm2还高。喷头出水量远超出规范要求，对系统的可靠性产生了很大的影响：消防水池自喷用水量提前被用完，系统的安全可靠性大打折扣。系统的设计优化

自动喷水系统供水量的不确定性某居住小区车库最不利作用面积水力计算（K=80,H1=0.05MPa）减少喷头流量，可根据减小喷头处的压力P或选用小流量系数的喷头。当系统最不利点处工作压力由原来的0.1MPa改为0.05MPa，计算秒流量从原来的36.74L/s变成现在的27.57L/s