取水工程课件

给水系统1.1给水系统分类给水系统：保证用水对象获得所需水质、水压和水量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。用水对象：生产设备、生活设施、消防设备构筑物：取水头部、反应池、沉淀池、滤池、清水池、水泵房、水塔设备：加压设备、控制设备、计量设备管路系统：输水管、配水管网

分类：①水源： 地表水、地下水②动力： 自流、加压③用途： 生活、生产、消防④对象： 城镇、工业1.2给水系统的组成和布置取水：管井、取水头部、取水构筑物；

能够获得足够的水量；净水：反应池、沉淀池、滤池；

保证水量、去除影响使用的杂质；加压：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站；

保证水量、提供适当的压力；输送：输水管、配水管网、明渠；

形成水流通道，维持合理的流速；调节：清水池、水塔、高地水池、屋顶水箱；

调节取水、净水与用水之间的数量差异，储备事故及消防用水。水源取水构筑物一级泵站净水构筑物清水池二级泵站输配水管网用户水塔高地水池

给水工程系统中统一、分区、分质或分压的选择，应根据当地地形、水源情况、城镇和工业企业的规划、水量、水质、水温和水压的要求及原有的给水工程设施等条件，从全局出发，通过技术经济比较后综合考虑确定。

统一给水：所有用水户用一个管网，一个水处理系统。造价低，运行费高。

分质给水：用户对水质要求不同，经不同深度处理，可节省净水处理费用，但每一种水质要有独立的管网，多套管网造价高。

分区给水：不同用户对水压要求不同，或供水区域较大，或地形狭长，泵站数目增多，但输水管及管网供水安全性好，节省电费。1.3影响给水系统布置的因素城镇总体规划

人口规模：流量

规划面积：统一、分区；单水源、多水源

航运：取水构筑物

功能分区：分质、分压

道路：管网

发展期限：水源数量、设备规格、管道尺寸

大用户位置：管网水源类型：地表水、地下水位置：输水管高程：重力流、压力流水量：单水源、多水源水质：净水工艺水位：取水构筑物地形分区、泵站水厂位置输水管、管网产业结构分质、分区1.4工业给水系统分类：水质：软化水（锅炉）、纯水、超纯水流程：复用、循环、直流

工业企业生产用水系统（复用、循环或直流）的选择，应从全局出发考虑水资源的节约利用和水体的保护，并应采用复用或循环系统。

水量平衡：冷却用水量和损耗水量、循环回用水量补充水量以及排水量保持平衡。水量平衡的目的是达到合理用水。采取的途径是改革生产工艺，减少耗水量，或提高重复利用率，增大回用水量，以相应减少排水量。水量平衡图：标明总循环水量、各车间冷却用水量、损耗水量、循环回水量和补充水量等，做到每个车间的给水与排水量平衡，整个循环系统的给水、回水和补充水量平衡。

设计用水量设计年限：所设计的系统能够在符合设计要求的条件下正常使用的年限。给水工程的设计应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主。近期设计年限宜采用5～10年，远期规划年限宜采用10～20年。

给水系统的设计用水量一般是指设计年限内最高日用水量

，包括：

1、综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；

2、工业企业生产用水和工作人员生活用水；

3、消防用水；

4、浇洒道路和绿地用水；

5、未预见用水量及管网漏失水量。

设计用水量的大小决定着整个给水系统中取水、净水、调节构筑物的大小、加压设备的规模以及管网系统的规格。

设计用水量偏大：工程规模过大，工程投产后在较长时间内不能发挥作用，造成资金浪费；

设计用水量偏小：不能满足生活和生产的用水要求，出现年年需要扩建的被动局面。2.1用水量定额用水量定额（标准）：设计年限内可能达到的最高用水水平，是确定设计用水量的主要依据。①生活用水量

生活用水量是指居住区、工业企业以及公共建筑内用于饮用、洗涤、烹饪和清洁卫生等用途的水量。

生活用水量定额：城镇居民是指每人每日平均生活用水量，工业企业是指每一职工每班的生活和淋浴用水量。

生活用水量定额受生活习惯、气候、水资源、经济因素、居住条件等因素影响。

工业企业职工生活用水量采用每人每天25～35升，淋浴用水采用每人每班40～60升。公共建筑内的生活用水量，应按现行的《建筑给水排水设计规范》执行。城市规模特大城市大城市中、小城市分区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居民生活用水定额（L/cap·d）

综合生活用水定额（L/cap·d）城市规模特大城市大城市中、小城市分区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。

综合生活用水：城市居民日常生活用水和公共建筑用水。但不包括浇洒道路、绿地和其它市政用水。特大城市：市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市：市区和近郊区非农业人口50万及以上，不满100万的城市；

中、小城市：市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。

一区：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆；

二区：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；

三区：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。

②生产用水量

生产用水是指在工业企业内用于冷却、制造、空调、加工、净化和洗涤等用途的水量。工业企业生产用水量标准以万元产值用水量表示，因水资源情况、产品类型、生产工艺、管理方式和管理水平而异。我国工业万元产值用水量平均为103立方米，是发达国家的10至20倍；水的重复利用率平均仅为40％左右，发达国家平均已达到75％至85％。③消防用水量

消防用水是指在发生火灾的情况下用于灭火所需的水量。

特点：历时短、流量大。城市、居住区、工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定。城市室外消防用水量包括工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量。④浇洒道路和绿化用水量

浇洒道路用水采用每平米每次1～1.5升，一般每日2～3次；绿化用水采用每平米每天1.5～2升；⑤未预见水量

未预见水量采用10～15%，管网漏损采用10%（国外7%），两项合并按15～25%计算。2.2用水量变化生活用水随季节与生活习惯的变化而变化。生产用水随气温与生产形势的变化而变化。具有随机性和周期性两个特征。

最高日用水量：在设计规定的年限内，用水最多的一天所用的水量。

平均日用水量：一年内总的用水量除以天数。

日变化系数：最高日用水量与平均日用水量的比值。

时变化系数：最高日最高时用水量与该日平均时用水量的比值。

城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际用水资料情况下，最高日综合用水的时变化系数宜采用1.3～1.6，日变化系数宜采用1.1～1.5，个别小城镇可适当加大。

工业企业内工作人员的生活用水的时变化系数为2.5～3.0。024681012141618202224最大时平均时2.3用水量计算Qd——最高日设计用水量Q1——居住区综合生活用水量Q2——工业企业生活用水量Q3——生产用水量Q4——浇洒道路和绿化用水量

Q1：由最高日生活用水定额、规划人口数、自来水普及率计算确定；

Q2：由职工人数、用水定额、淋浴人数、淋浴用水量计算确定；

Q3：由万元产值用水量、工业总产值、用水重复率计算确定；

Q4：由规划道路面积、浇洒道路用水量、道路浇洒次数、规划绿地面积、绿化用水量计算确定。最大小时用水量：

最高日用水量一般不包括消防用水量，消防用水量用于确定清水池的容积和输配水管网的校核。

给水系统的工作情况3.1给水系统的流量关系α——考虑水厂本身用水量的系数，一般采用1.05～1.10；地下水源采用1。T——一级泵站每天工作时间取水构筑物、一级泵站：二级泵站：

无水塔（高地水池）：满足最高日最大时用水要求；有水塔（高地水池）：满足最大日用水要求。一级泵站与二级泵站的流量差额由清水池调节；二级泵站与用户的流量差额由水塔（高地水池）调节。3.2水塔和清水池的容积计算清水池容积：W1——调节容积，可按最高日用水量的

10～20%估算；W2——消防贮水量，按扑灭火灾平均时间为2小时计算；W3——水厂自用水，一般采用最高日用水量的5～10%；W4——安全贮备水量。024681012141618202224二泵站供水曲线一泵站供水曲线水塔（高地水池）容积：W1——调节容积，可按最高日用水量的

3～6%估算；W2——消防贮水量，一般按十分钟消防用水量计算。

当二级泵站与一级泵站的供水量接近时，清水池的调节容积会缩小，但水塔（高地水池）的调节容积将会增大。024681012141618202224二泵站供水曲线用水曲线3.3给水系统的水压关系

城市管网的最小服务水头：1层楼10m，2层楼12m，2层以上每层增加4m。

市政给水管网的供水压力，以满足数量上占主导地位的低层和多层建筑需要为准，高层建筑所需水压通常采用局部加压的方式予以满足。市政管网水压过高既造成能量浪费、增加漏损、不便使用，还需采用高压管道，增大工程投资。水泵扬程的确定：

一泵站的净扬程等于水处理构筑物的最高水位与吸水井的最低水位之差；二泵站在无水塔管网的净扬程等于最不利供水点（控制点）的服务水头标高与清水池最低水位之差；有水塔管网的净扬程等于水塔最高水位与清水池最低水位之差。水塔高度的确定：——水柜底高于地面的高度；——控制点要求的最小服务水头；——最大时水塔到控制点的水头损失；——水塔设置点的地面高度；——控制点的地面高度。

管网和输水管渠布置输配水系统的作用是以适当的水压不间断地向用户提供充沛的水量，并能够保证所输送的水不受污染。输配水系统包括输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池。

输水管渠：从水源到城市水厂或城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。

配水管网：将水送到用户的管道系统。

4.1管网布置形式根据管网的布置形式，可分为树状管网和环状管网。

树状管网投资较省，但供水安全性较差；

环状管网投资明显高于树状管网，但增加了供水的可靠性。一般在城镇建设的初期采用树状管网，随着城镇的发展逐渐连成环状管网。在城市的中心布置成环状管网，郊区布置成树状管网。泵站树状管网泵站环状管网给水管网的布置应满足以下要求：

1．按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充分的发展余地；

2．管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小；

3．管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；

4．力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。4.2管网定线

管网定线是指在供水区域内确定给水干管以及干管之间的连接管的平面位置和走向，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。影响因素：城市平面布置，供水区域的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁的位置等。

干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管应从用水量较大的街区通过。

干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过。管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应符合有关规定。

管网可采用树状网和若干环组成的环状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区。干管的间距采用500～800m。连接管的间距可根据街区的大小考虑在800～1000m左右。分配管直径至少为100mm，大城市采用150～200mm。城镇生活饮用水的管网，严禁与非生活饮用水的管网连接，也严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统直接相连。4.3输水管定线定义：从水源到水厂或水厂到相距较远管网的管、渠叫做输水管渠。特点：距离长，与河流、高地、交通路线等的交叉较多。中途一般没有流量的流入与流出。形式：常用的有压力输水管渠和无压输水管渠两种形式。

无压输水通常以重力为输水动力，运行费用较低，但管渠的布置受到地形的限制，管渠的断面尺寸以及水流速度也会受到水位落差的影响，明渠输水过程中原水可能受到污染。压力输水通常以水泵为动力，运行费用较高，但管道的布置相对来说比较自由，输水过程中原水不会受到污染。

定线原则：必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证供水安全；选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便于施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理；尽可能重力输水

。

输水干管一般不宜少于两条，并且每隔一定距离设连接管连通。当有安全贮水池或其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管。输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生保障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定。当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。

从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。

当采用明渠输送原水时，应有可靠的保护水质和防止水量流失的措施。输水管渠应根据具体情况设置检查井，检查井间距：当管径为700毫米以下时，不宜大于200米；当管径为700至1400毫米时，不宜大于400米。非满流的重力输水管渠，必要时还应设置跌水井或控制水位的措施。

长距离输水管渠的定线应在对各种可行的方案进行详细的技术经济比较后确定。对于地势起伏较大的地段，宜采取压力输送与重力输送相结合，特别要避免管路中出现负压。在输水管道隆起点和平直段的必要位置上，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。设计满流输水管道时，应考虑发生水锤的可能，必要时应采取消除水锤的措施。

管网水力计算6.1树状管网计算计算步骤：确定各管段的流量；根据经济流速选取标准管径；计算各管段的水头损失；确定控制点；计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬程或水塔高度；确定各支管可利用的剩余水头；计算各支管的平均水力坡度，选定管径。

某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服务水头为16ｍ。节点４接某工厂，工业用水量为400ｍ3/ｄ，两班制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为5.OOｍ。水泵水塔0123485672504503006002301902056501501．总用水量设计最高日生活用水量：

50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s工业用水量：

400÷16＝25m3/h＝6.94L/s总水量为：

ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s2．管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔到节点0的管段两侧无用户不计入。3．比流量：

(93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s4．沿线流量：管段管段长度（m）沿线流量（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合计242586.815．节点流量：节点节点流量（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合计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．干管水力计算：管段流量（L/s）流速（m/s）管径（mm）水头损失（m）水塔～00～11～44～893.7588.3860.6311.630.750.700.860.664004003001001.270.561.753.95Σh＝7.53

选定节点8为控制点，按经济流速确定管径。7．支管水力计算：管段起端水位（m）终端水位（m）允许水头损失（m）管长（m）平均水力坡度1～34～726.7024.9521.0021.005.703.954006250.014250.00632管段流量(L/s)管径(mm)水力坡度水头损失(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．确定水塔高度和水泵扬程水泵扬程需要根据水塔的水深、吸水井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管水头损失计算确定。6.2环状网计算原理环方程组解法

原理：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。L个非线形的能量方程：初步分配的流量一般不满足能量方程：

初步分配流量与实际流量的的差额为Δq，实际流量应满足能量方程：将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量：方程组的第一部分称为闭合差：

将闭合差项移到方程组的左边，得到关于流量误差（校正流量）的线性方程组：

利用线性代数的多种方法可求解出校正流量。因为忽略了高阶项，得到的解仍然不能满足能量方程，需要反复迭代求解，直到误差小于允许误差值。节点方程组解法原理：在初步拟订压力的基础上，逐步调整节点水压以满足连续性方程。节点流量应该满足连续性方程：Ｊ－Ｓ个连续性方程：一般表达式：初步拟定的水压一般不满足连续性方程：

初步拟定水压与实际水压的差额为ΔＨ，实际水压应满足连续性方程：将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量：方程组的第一部分称为闭合差：

将闭合差项移到方程组的右边，得到关于水压误差（校正压力）的线性方程组：求解步骤：根据已知节点（控制点和泵站）的水压，初步确定其他各节点的水压；根据流量与水头损失的关系求出各管段的流量；计算各节点的不平衡流量；计算各节点的校正压力；重复第2～4步直到校正压力符合要求为止。管段方程组解法原理：直接联立求解J-S个连续性方程和L个能量方程，求出P＝L+J-S个管段流量。具体步骤：对能量方程进行线性化处理；给定流量初值并计算线性系数；解线性方程求出管段流量；根据所得流量计算线性系数并重新求解管段流量直到误差符合要求。连续性方程：Q1Q2Q3Q4Q5Q6能量方程：456321将非线形的能量方程转化为线性方程：6.3环状网平差方法1.哈代-克罗斯法

Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321忽略相邻环校正流量和二阶微量的影响：校正流量的符号与水头损失闭合差的符号相反步骤：根据连续性条件初步分配管段流量；计算各管段的水头损失；以顺时针方向为正，逆时针方向为负，计算各环的水头损失闭合差；计算各管段的Sijqij和每一环的ΣSijqij；计算各环的校正流量；将管段流量加上校正流量重新计算水头损失，直到最大闭合差小于允许误差为止。2.最大闭合差的环校正法管网平差过程中，任一环的校正流量都会对相邻环产生影响。一般说来，闭合差越大校正流量越大，对邻环的影响也就越大。值得注意的是，对闭合差方向相同的邻环会加大其闭合差，对闭合差方向相反的相邻环则会缩小闭合差。最大闭合差校正法就是在每次平差时选择闭合差最大的环进行平差。最大闭合差不一定是基环的闭合差。3.多水源管网平差多水源给水管网的平差，只需将S个水源节点用一个虚节点相连接，构成一个含有Ｓ-1个虚环的单水源给水系统。水源节点与虚节点相连接的管段称为虚管段，虚管段中的流量等于水源节点的供水量，管段流量方向是从虚节点流向水源节点。虚管段的水头损失等于各水源节点水压，方向是水源节点指向虚节点。泵站水塔0Qth=－水塔水位高度Qph=－水泵扬程4.管网计算时的水泵特性方程水泵高效区的流量与扬程之间的关系可用二次曲线模拟：121325.管网核算①消防时根据城镇和各类建筑的规模，确定同一时间发生的火灾次数以及一次灭火用水量。按照满足最不利条件的原则，将着火点放在控制点及远离泵站的大用户处。发生火灾时，所需自由水头较小，但由于水头损失增大，水泵扬程不一定符合要求，必要时应增设消防水泵。②最大转输时设置对置水塔的给水系统，在最大用水小时由水泵和水塔同时供水，水塔的高度必定高于控制点的自由水头，当出现最大转输流量时，水泵必须能供水到水塔。③事故时管网中任一管段在检修过程中，系统的供水量都不应小于最高用水时的70%。二泵站供水曲线用水曲线024681012141618202224最大用水小时最大转输小时校核条件：

消防时节点流量等于最大用水小时节点流量加消防流量；水泵扬程满足最不利消火栓处水压10mH2O；

最大转输时节点流量等于最大转输小时用水量与最大小时用水量之比乘以最大小时节点流量；水泵扬程满足水塔最高水位；

事故时节点流量等于70％最大小时节点流量；水泵扬程满足最小服务水头。6.4输水管（渠）计算水位差H已知的压力输水管要求输水量为Q，平行敷设直径和长度相同的输水管线n条，则每条管线的流量为Q/n，当一条管线损坏时，平行的输水管线为n-１条，系统的输水能力变成Q–Q/n，要保证70%的设计流量，需要平行布置四条输水管。平行敷设两条彼此独立的输水管：正常运行事故运行

平行敷设两条输水管，等距离设置N条联络管段：正常运行事故运行不同联络管段数的事故流量水泵供水的输水管Sd为输水管的当量摩阻输水管特性曲线：水泵特性曲线：正常运行流量：

输水管用n–1条连接管等分成n段，其中任一管段发生故障时：事故运行流量：流量比为：解出分段数：6.5应用计算机解管网问题

首先对所需进行计算的管网加以简化，然后对节点、管段和环进行编号。标明管段流量和节点流量的流向。123654衔接矩阵回路矩阵建立衔接矩阵的方法：

衔接矩阵的行数等于独立节点数，列数等于管段数。在行列的交叉位置分别填入0、1和-1，管段与节点不相连时取0，管段中的流量流向节点时取-1，离开节点时取1。因为每一管段只与两个节点相连，故每一列只有两个非零数值，一个为1，另一个为-1。增广矩阵由两部分组成，即管段流量部分和节点流量部分。对于节点流量部分，只有对角线上的元素不为零，且水源节点为-1，非水源节点为1。流量向量元素位置要与衔接矩阵相对应。

回路矩阵的行数等于环数，列数等于管段数。在行和列的交叉位置分别填入0、1或-1，管段与环不相关取0，管段中水流方向为逆时针时取-1，顺时针时取1。每一管段只能与两个环相关，故每一列最多只有两个非零数值，一个为1，另一个为-1。水头损失向量元素位置要与回路矩阵相对应建立回路矩阵的方法：非线性方程的线性化开始输入数据管段数、节点数、允许误差、管道直径、管段长度、已知节点水压、节点地面标高、阻力系数、节点流量、节点编号给定管段初始流量迭代次数K=0迭代计算计算各管段Cij生成系数矩阵ACAT求出节点水压计算管段流量q(K+1)=Cij(Hi-Hj)q(K+1)-q(K)＜允许误差q(K+1)＝0.5(q(K)+q(K+1))迭代次数K=K+1输出计算结果结束是否

网技术经济计算

管网优化设计：以经济性作为目标函数，对水量、水压和可靠性要求作为约束条件，求出一定设计年限内管网建设费用和运行管理费用之和最小时的管段直径或水头损失。管网建设费用和运行管理费用的多少最终归结到流量和管径。7.1管网年费用折算值1.目标函数和约束条件管网技术经济计算的目标函数是按年计的管网建造费用和管理费用：取变数部分，乘以100后的目标函数：约束条件连续方程：能量方程：服务水头：允许流速：2.技术经济计算中的变量关系解出Ｄij代入目标函数：管段流量不确定时，不存在经济管径。管段流量确定后，可求出经济管径。7.2输水管的技术经济计算1.压力输水管的技术经济计算将目标函数表达为管径管径的函数：系数a、b、α的确定0200400600800100014012010080604020cD1.00.70.50.30.1400300200100501020864c－aD（m）ba1α2.重力输水管的技术经济计算重力输水没有动力费用，但各管段水头损失之和应该等于可利用水头。问题转换成求条件极值问题，目标函数为：对hij求偏导数，消去拉格朗日常数：（n-1个方程，联立约束方程求解）7.3管网技术经济计算1.起点水压未给的管网

求目标函数满足能量方程和控制点服务水头的条件极值q3q6q9q2q5q8q1q4q7Q43824197ⅠⅡⅢⅣ（1个方程）（P=12个方程）（P+1-L-1=J-1=8个方程）节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点82.起点水压已给的管网

可行性：分配流量本身具有误差，精确计算所得管径也并非标准管径。

依据：经济管径公式。

方法：取xij=1。

界限流量概念：在某一流量下的经济管径，不一定等于标准管径；每一种标准管径不仅有相应最经济流量，并且有其经济的界限流量范围，在此范围内用这一管径都是经济的。7.4近似优化计算QW0QW0管径为Dn的管道的界限流量：

对于确定的α、m，可得f=1的界限流量表：管径(mm)界限流量(L/s)管径(mm)界限流量(L/s)管径(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时的界限流量：

分区给水系统8.1概述

将整个给水系统分成几个区，每区有独立的管网。为保证安全用水，各区域之间用应急管道连通。

技术原因：均衡管网水压，实现管网低压供水，从而减少漏失水量并避免管道及附件的损坏。

经济原因：降低能耗。

并联分区：泵站共用，由低压水泵和高压水泵分别向高区和低区供水，管理方便，安全性高；输水管道较长，高区靠近水源处的压力大，需耐高压管材。

串联分区：泵站分建，高区水泵从低区末端的贮水池取水，进入贮水池前的自由水头被浪费，贮水池容积较大，安全性较差。合用泵站低区泵站贮水池高区泵站8.2分区给水的能量分析泵站扬程：所需能量：实际提供能量：浪费能量：并联分区串联分区8.3分区给水系统的设计

原则：在保证用户获得足够水压的前提下，分区后管网应均衡水压，尽可能实现低压供水，以利于减少漏失量、能耗和事故发生率。分区时需考虑以下因素：区域内地形标高差、管道的水头损失、区域的形状、进水点的位置、管道材料及接口方式、运行电费、供水对象的重要性、大用户分布情况等。管网的日常养护管理工作包括：

(1).建立技术档案；

(2).检漏和修漏；

(3).水管清垢和防腐蚀；

(4).用户接管的安装、清洗和防冰冻；

(5).管网事故抢修；

(6).检修阀门、消火栓、流量计和水表等；

(7).管网运行参数实时监测。

管网的技术管理管网养护时所需技术资料：

(1).管线图，表明管线的直径、位置、埋深、承插口方向、配件形式和尺寸以及阀门、消火栓等的布置，用户接管的直径和位置等；

(2).管线过河、过铁路和公路的构造详图；

(3).阀门和消火栓记录卡，包括安装年月、地点、口径、型号、检修记录等；

(4).竣工记录和竣工图。10.1管网技术资料10.2检漏

供水系统水量漏失主要指通过系统输配水管网及城市蓄水设备渗漏、漏失及溢流到外界的部分水量。一般发生在系统的输水干管、配水管网、连接管件、阀门与计量仪表、水池或水塔等处。按水量漏失的大小及形式，水量漏失可分为背景漏失、暗漏和明漏。

背景渗漏，又称为不可检测渗漏，当单个的漏点的漏水量低于400～500L/h，一般的检漏设备则难以检测，多发生在管道的接头，密封性差的管件，以及金属管道中微小的腐蚀漏孔。虽然每一个漏点的漏水量非常微小，但由于它们难以被检测到，并且大量的存在，所以其总量非常可观，占漏失量的很大一部分。背景渗漏通过更换管道管件的方式可以有效的降低，但成本非常昂贵。

暗漏，又称为可以检测到的漏点，在系统中经常出现，其漏失水量处于中等水平，取决于系统的压力，运行情况，土壤情况及管道的状况等等。暗漏持续时间取决于主动检漏措施的积极性及强度。供水系统的检测周期如果为一年，漏点当中的一些有可能发生在刚刚检测之后，则其持续时间将为近一年，而有些漏点也有可能仅仅发生几天而已。综合而言，暗漏平均持续时间为检测周期的一半。

明漏，流量一般都很大，是可以被用户或路人发现的漏失，多为爆管事件，对周围环境及用户会产生较大的影响。一般对其处理速度都很快，漏失的持续时间不长，即使具有较大的漏水流量，但漏水的量却不大。在当今的技术水平及条件下，无论采取什么技术手段都无法避免的供水系统理论上的最小漏失水量，称为不可避免的漏失水量，包括一定的背景渗漏，一些明漏及暗漏。

导致给水管道漏水的因素主要有以下几个方面：

①.管材强度低；

②.管道接口质量差；

③.温度变化过大；

④.沉降及外部荷载的影响；

⑤.施工造成的损坏；

⑥.管网运行压力过高；

⑦.管道受到腐蚀作用。

国际上通用的压力与漏水的关系模型为：L=PN

N的取值范围为0.5～2.5，平均值为1.15，接近线形关系。对于不同材料的管道，漏点不同N值也不同，一般认为：非金属管道系统，N＝1.25～1.75；金属管道系统，当漏失量较小时，N＝1.0～1.5；当漏失量较大时(即明漏或爆管)，N＝0.5～1.0。

产销差水：供水企业提供给城市输水配水系统的自来水总量与所有用户的用水量总量中收费部分的差值。产销差水=免费供水量+物理漏水量+帐面漏水量

免费供水量：实际供应于社会而不收取水费的水量。如消防灭火等政府规定减免收费的水量及冲洗管道的自用水量。

供水系统物理漏失：通过系统输配水管网及城市蓄水设备渗漏，漏失及溢流到外界的部分水量。供水系统帐面漏失(纸上漏水量)：由于用户水表计量不准确，收费或财务上的错误，未经授权的非法用水等给水公司带来经济上损失的部分水量。系统供水总量系统有效供水量售水量计量售水量售水量未计量售水量免费供水量计量免费供水量产销差水量未计量免费供水量系统漏水量帐面漏水量非法用水(偷盗，欺诈)表计量误差输水管及干管漏水量输水管及干管漏水量水池/水塔等渗漏及溢流进户管漏失量降低物理漏失的思路：

减少帐面漏失的思路：

中国产销差水控制的市场有多大？根据2002城市供水年鉴，2001年中国供水总量为269.83亿立方米，全国平均漏失率为16.07%，产销差率为20%。平均水价为1.084元/立方米。保守估算，若将漏失率降为《城市供水管网漏损控制及评定标准》中规定的漏失率低于12%，将非管网漏损原因造成的产销差水降低一半，则全国每年的市场潜力为17.6亿元/年，这其中不考虑水价上涨所带来的更大的利润空间及由于产销差水控制带动的相关产业所带来的收益。

多探头相关仪：集漏水预定位和精定位于一体，仅一次检测即可完成一定区域内的漏点预定位和漏点精定位的仪器，而且对管道属性要求不高，可以在不清楚管材管径的情况下，进行漏水点定位。

检漏仪：可自动把漏水声与环境噪音分别记录，达到在环境噪声较大情况下精确定位漏点。其频率分析和组合数字滤波也可有效地抑制干扰噪声。测压点位置的选择：

①.在多水源给水系统中，设置在供水分界线附近的测压点应该稍多一些，使其能更明显的反映出分界线推移的变化，为合理调整供水分区提供依据。

②.为观察、分析整个给水管网现有的输水能力，制订合理的调度方案，并为今后的管网改造与规划提供数据，测压点宜设置在大管径干管的交叉点附近。10.3管网水压和流量测定③.为考察配水管网的供水能力，提高供水的服务质量，在经常发生水压不足的地区或能考察调度质量的地区设置测压点，一般设置在中、小管径的配水管网上。

④.为全面系统地掌握管网压力的分布情况，校对管网水力分析时原始资料是否符合实际情况，除了原设的永久性测压点外，根据需要和人力物力条件，在规定的时间内增设若干临时测压点进行同时测压。测压方式：

①.将自动水压记录仪设在测压点上，连续记录该测点的水压，每天定时调换水压记录纸，根据各测压点的连续水压记录，整理统计出全市的水压分布情况。

②.将测压点的水压用有线或无线的方式及时和连续地传至调度中心，作为水量调度和机泵开停的主要参考依据。

③.人工量测，用压力表在规定时间内测定指定的消火栓内的瞬时水压，也可测定用户水龙头上的水压作为该点附近的水压参考资料。

电磁流量计工作原理：当导电液体流过电磁流量计时，导体液体中会产生与平均流速V（体积流量）成正比的电压，其感应电压信号通过两个与液体接触的电极检测，通过电缆传至放大器，然后转换成统一的输出信号。

频差型超声流量计是以超声多普勒效应为原理，利用安装在管到外壁上的传感器探头向流动着的液体发射一固定频率的超声波束，液体里的颗粒反射信号的频率受流速的影响而发生偏移，根据频率变化与流速变化成正比的关系，求出管道内的流量。

时差型超声流量计利用超声波脉冲在通过流体的顺逆两方向上传播速度之差，求出流体的流量。10.4管道防腐类型：

化学腐蚀、电化学腐蚀现象：

生锈、坑蚀、结瘤、开裂、脆化危害：

水质恶化、水头损失增大、管道漏水甚至爆裂、阀门操作失灵影响因素：

溶解氧、pH值、流速、含盐量防护措施：

表面处理、阴极保护水泥砂浆内衬质量要求：

采用525号硅酸盐水泥，0.15～1.2mm中砂，水泥砂浆重量配比1:1～1:2，坍落度60～80mm，抗压强度≥30MPa；

内衬后的内壁粗糙系数n≤0.012；

收缩引起的内衬裂缝，宽度≤0.8mm且轴向长度不大于园周长度和不大于2m时，可不修补；

表面缺陷(麻面、砂穴、空窝)面积大于5cm2，深度大于内补厚度允许公差值，空鼓面积大于400cm2，应修补。

水泥砂浆内衬厚度及允许公差公称管径（mm）衬里厚度（mm）厚度公差（mm）机械喷涂手工涂抹机械喷涂手工涂抹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环氧树脂内衬涂质量要求：

除锈达到使管壁呈现金属本色，在1h内喷底衬，表干后喷上层，一般需喷4层，喷涂时空气湿度不宜大于85%；

环氧树脂应具有卫生部的卫生许可证，且施工过程中对人体无害；

衬层总厚度≥400μｍ；

涂层附着强度≥10MPa；

表面布氏硬度16.2；

表面电阻率2.22×1015(Ω)；

涂层材料应耐酸、耐碱。钢管外防腐质量要求：

表面除锈呈现金属本色，无可见的油脂、污垢、铁锈等附着物；

涂有防腐材料的钢板在10%硫酸或10%苛性钠溶液中，浸泡60天防腐层不脱落，钢板不生锈；

防腐层应在24小时内固化；

防腐层固化后，用小刀划开舌形切口，无法使涂层分层剥落；

防腐涂层绝缘性能均良好，要求电火花仪检测的击穿电压达10000v，最低不小于6000v。钢管的阴极保护措施

埋地钢管在腐蚀性土壤中应该采用牺牲阳极法或外加电流法保护。

土壤的腐蚀性程度可按实测的土壤电阻率值判别。

腐蚀性程度强中弱非土壤电阻率

（Ω）<2020～5050～100>10010.5免开挖更新技术

给水管道使用一定时期后，内壁结垢导致过水面积减少，影响输配水能力并造成水质污染；或渗漏超量，破坏道路、影响市容，增加运行和维修成本。开挖方法不仅工期长，费用高，而且在重要路段难以施行。免开技术具有施工场地小，工期短，不影响交通，造价较低等优点，已广泛应用于对旧管道的改造更新。管内壁喷涂：对供水管道做衬里，在原管道内壁喷涂还氧树脂或水泥沙浆。

优点：无须在管内的支管、阀门等处再作处理，管壁涂上材料后，提高过水能力，造价比较低。

缺点：施工时间长，内涂层不能作为管道的结构层支持管道受力，对于破损、漏水等结构损坏的管道不适用。方法步骤：

①.开挖工作坑；

②.对原有管道进行冲洗或刮管；

③.用CCTV（车载管道内视镜）进行检查；

④.树脂或水泥沙浆喷头由卷扬机拉入管道，边移动边在管壁上均匀喷射树脂或水泥沙浆。内衬管拉入衬装：将一条新的ＰＥ管道（管径略小于旧管道）拉入到原有旧管道中。

优点：操作简单，施工周期短，费用低，降低管道的摩阻，降低原管道承压力；

缺点：加内衬后管道的横截面积变小，管道过水能力有所降低。

施工步骤：

①.切断水源，排放管道中的积水，按设计位置挖掘长方形操作坑；

②.将内衬PE管用Y字型滑轮支撑，沿管道轴线方向布置；

③.在操作坑内割掉一段原管道，放入清管器，对旧管内固体杂物进行清扫；

④.用管道摄像机检查清理效果；

⑤.在管段的另一端设置牵引绞车，将牵引钢丝绳穿过旧管道；⑤.在工作坑放入一段短聚乙烯管与牵引钢丝绳连接，进行管道试衬；

⑥.试衬通过后，利用绞车缓慢牵引，将已焊接好的PE管道拉入旧管道中；

⑦.在前后两端原管道与PE管的缝隙之间灌注水泥砂浆，固定内衬的PE管；

⑧.用机器人在管内自动切割阀门、消火栓、支管接口等处被内衬管“糊死”的接口。或在阀门、消火栓、支管接口等处挖工作坑，人工在PE管上开口。注意事项：

①.拉入时，原有管段端部要加装PE管保护圈；

②.衬装牵引头应为锥形扩管头，便于克服原有管线的阻力，并应具有足够的强度；

③.牵引过程中，应该随时记录牵引钢丝绳的长度；

④.试衬时要检查短管有无严重划伤；

⑤.内衬管在牵引力作用下产生的拉伸应力，应小于材料屈服拉伸强度的50%。无缝衬装：将直径等于或略大于原有管道直径的低密度或中密度薄壁聚乙烯管衬入管道。施工过程与拉入衬装基本相同，衬装前要采取措施，减小管道的截面积。

优点：施工期短，输水能力一般不会下降，两层管线间不需灌浆固定；

缺点：所需特殊设备较多，如熔焊机、高压蒸汽发生器、缩径钢模或扭曲钢模等，操作技术性较强。

方法一：将PE管拉长，减小管道直径，从而减小管道的截面积，PE管衬入后不再受到拉力的作用，长度缩短，管径变大，复原后与原有管道紧紧套在一起。方法二：通过专用的设备使管道横截面变形，将横截面由圆形变为“U”字形，也可以将PE管沿圆周方向扭曲，利用高压水或高温水的作用将变形的管线复原。施工步骤：

①.关闭被修复管段的连接阀门，对被修复管段进行开口，排除余水；

②.利用管道摄像系统探测被修复管段的管径、管道附件及支管连接情况；

③.清洗管壁上的沉积物；

④.利用高压水泵清除残渣；

⑤.利用空压机吹风使管段干燥；

⑥.在内衬管外壁均匀涂上适量的粘合剂，利用牵引机具牵入旧管道；

⑦.待内衬管复原后用管内机器人切割器打开内衬封死的支管。

管道翻衬：利用现有管道系统的地面开口，将比较柔软的带有防渗透、耐腐蚀保护膜的复合纤维增强软管作为载体，饱和浸渍热固型环氧聚合物后，在水压或气压的作用下，将软管翻转衬入并紧贴在旧管道内，然后通过热水水温或蒸气气温的作用进行加热固化，在旧管内形成坚硬的整体性强的“管中管”。

优点：软管材料外表表面粗糙度只有约5μm，翻转衬入管道后沿程阻力系数大幅度降低，而内衬后管道内径变化不大，可提高原有管道的输水能力；内衬管没有固化前，以翻转的方式进入旧管，与原管之间没有相对滑移现象，不存在划伤问题。

缺点：施工期较长，翻衬材料的选择、加工问题较难解决，一般只适合于钢筋混凝土管，铸铁管，焊接钢管等。

施工步骤：

①.根据管道埋深、口径、弯头、管件等情况，开挖工作坑；

②.去除旧管内壁上的结垢层，平整旧管内壁上的尖锐凸出物；

③.将软管材料按需修复管道直径和工作段长度预制成筒状，而后将混合好的树脂灌入其中，利用碾压机具擀平；往返折叠放置在冷冻箱内，运送到施工现场；④.将衬管首端外翻，用卡箍固定在导入管出口，开启注水阀门向导入管注水，使衬管匀速地导入工作段；

⑤.用车载锅炉上的加热管将工作段的水加热到65～75℃，保持6～7小时使衬管成为刚性承压管道；

⑥.切掉多余的衬管，用快速密封胶封闭衬管和旧管内壁的结合面；

⑦.在支管接口、消火栓等处要挖工作坑进行人工开孔。

软管翻衬、开挖、衬管拉入修复技术的比较

项目软管翻衬开挖衬管拉入

施工费用小于60％100％70％左右

施工期较长长短作业范围开挖小作业坑全线开挖开挖大作业坑

施工设备施工器具较少重型机具较多有大型机具

材料进场在施工当日进入现场占用现场时间长占用现场时间短

使用寿命30年以上取决于新管材质30年以上

对周边环境影响小大较大

适用管径DN50以上各类管径DN500以下

一次施工长度长较长较短

适用管材钢筋混凝土管，铸铁管，螺旋焊接管等各类管材各类管材

工程意外无易损坏其它交叉管道无

环境污染无尘土、噪音、破坏植被无

其他影响因素少涉及多方面较少

爆（碎）管衬装：

用于原有管线为易脆管材且管道老化严重的更新。将碎管设备放入旧管中，由卷扬机拉动沿旧管前进，沿途由碎管设备将旧管破碎，在碎管设备后连着扩管头，扩管头的管径比原有旧管大，负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中，紧跟着是内衬管线，一般为PE管材，管径小于扩管头，在卷扬机的拉动下拖入原有管道的管位。

优点：新管的管径可以比原有管道管径大，完全摆脱了PE管内衬时减小过水能力的缺点，其施工工期较短，一次安装的长度可达几百米。

缺点：在支管、消火栓、阀门等处需要局部开挖，对于埋深较浅的管线，碎管设备的震动可能会对地面造成影响，对邻近的其他地下管线也有可能造成破坏。碎管设备大致可以分为气动碎管、液压碎管和刀具切割碎管三类。定向钻(导向钻)：用于给水管道穿越河流、沼泽、堤坝及高等级路面等不便开挖的场合。钻孔时利用地面上的导航仪，引导地下装有无线电发射器的钻头，沿着施工图要求的供水管道平面位置和高程等参数计算出的钻孔轨迹，向前钻导向孔至下一个工作坑。在导向孔出口将钻孔钻头换成挤压式出土扩孔钻头，回拉扩大钻孔孔径，依次多级扩孔，直到可容纳预定管道的外径，新铺管道由扩口管拉入管位。

优点：可避免开挖路面，减少对交通、环境等方面的影响，能避开不利于施工的障碍物，降低施工费用。

缺点：受钻孔技术的影响，这种方法主要用于管线绕过短距离障碍物时管线的铺设，适用的管线口径也较小，为避开障碍物，管道穿越障碍时要有一定的弧度，对于土壤的土质条件也有一定的要求。10.6GIS及其在供水管网中的应用

地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的一门新技术，它综合了计算机科学、系统工程、管理学、地理学、测量学、地图学等多学科的知识，属于跨学科的技术系统。

定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。

地理信息是表征地理系统各要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息属于空间信息，它把位置识别与数据联系在一起，这是地理信息区别于其他类型信息的最显著的标志。

虽然GIS使用了地图可视化、数据库等技术，但与CAD、计算机地图系统、数据库等均有很大的区别。

CAD提供交互式的图形处理功能，用来辅助进行对建筑、VLSI之类的人造对象的设计，主要特点是设计者与计算机模型的交互。而GIS处理的数据大多来自现实世界，比CAD的人造对象更为复杂，数据量更大。CAD中的拓扑关系较简单，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多。计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出功能，强调数据显示而非数据分析，地理数据缺少拓扑关系，它与数据库的联系通常是一些简单的查询。数据库是各种类型信息系统的核心，侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，数据分析功能也很有限。但数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术。主要用途：

①.对空间数据进行快速搜索和复杂查询；

②.通过地理相关性将不同数据集成在一起，实现数据共享和交流；

③.将数据集成、空间分析、可视化表达应用于区域综合治理、宏观规划的辅助决策；

④.绘制以任何地点为中心，比例尺任意和突出特殊字符效果的高品质地图。管网图形管理用户信息管理紧急事故处理固定资产管理管网运行模拟供水水质管理管网改扩建规划GIS在供水管网管理中的应用：管网图形管理：

1.应用数字化仪输入、修改给水管、排水管、建筑物、地下电缆及文字标注等各信息；

2.实现图纸的自动拼接，对图纸上的各类图形进行叠加显示；

3.对图形的任意部分进行开窗放大显示，对图形进行平滑滚动流览；

4.录入、修改管网设备及设施的基础数据，建立相应数据库；

5.实现图形与管网基础数据和运行数据的交叉互访，如管网压力、流量、水质等实时数据的交换。用户信息管理：

1.用户属性数据：包括用户编号、名称、所在地、水表口径等；

2.用户水量数据：包括水表读数、用水量；用水类别等；

3.用户接水点位置，包括接水管段、接水点离管段两端距离等信息。

在这些用户信息的基础上，通过统计分析计算，掌握重点用户，了解水量分布状况，为管网运行模拟提供基础数据。紧急事故处理：

用于指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网发生爆管大漏事故时迅速找出事故发生位置，自动给出最优阀门关闭方案及事故处理意见，迅速绘制出事发点的管网图及须关闭阀门的节点图，打印出断水用户名单。固定资产管理：

借助GIS，可以按照管网地理位置，分区逐个管段、逐项管网设施地对固定资产加以统计分析，并设立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符，“家底”一览无余。可以提供多种统计查询方法，如按任意给定区域或道路、按管道直径、按使用年限、按管道材质、按阀门种类、按水表口径等进行单项或多项组合查询，以便全面了解管网状况。管网运行模拟：

1.管网运行负荷分析：显示欠负荷、经济负荷和超负荷运行管段；查询并显示各种负荷范围的管段；

2.供水路径查询：查询管网中任意节点由哪个水源通过哪些管段供水并显示这些管段的运行参数；

3.各水源供水分界线：以不同颜色指示各水源的供水从而分析用户用水源并提供兴建水厂或加压泵站的受益用户清单；

4.用特殊标记反映低压范围及用户；

5.以动画形式动态模拟供水趋势。供水水质管理：

用于控制管网水质，指导水厂合理投加药剂，提高水质，降低成本。

1.计算水在管网中的停留时间；

2.分析氯水浓度扩散过程；

3.进行余氯分布分析；

4.提供各水源最佳加氯量值。管网改扩建规划：

将管网计算理论、系统优化理论与GIS相结合，凭借GIS强大的空间数据管理功能，利用GIS上的实际管网图构造出管网计算图形，并从GIS的属性数据库中提取有关数据，通过编制计算程序，进行管网水力工况计算分析，并迅速将方案实施后的模拟运行状况显示出来，直观地反映各方案的综合性价比，从而便利地找出最佳改扩建方案。取水工程概述11.1水资源概述及取水工程任务

广义概念：包括海洋、地下水、冰川、湖泊、河川径流、土壤水、大气水在内的各种水体狭义概念：广义范围内逐年可以得到恢复更新的淡水

工程概念：少量用于冷却的海水和狭义范围内在一定技术经济条件下，可以被人们使用的水全球水资源情况：水资源总量1.4×1018m3，其中海水占总体积的97.2%，大陆水体占2.8%；在大陆水体中，极地和高山地区的冰体约占78.6%；河流湖泊水仅占总量0.01％，雨水只占总量的0.001％，而且大部分降落在海洋中。陆地上每年的径流总量约为4.1×1013m3，其中78％以洪水形式从无人区流入大海，仅22％可供人类开发利用。全球可利用淡水4.7×1013m3，仅占水资源总量的0.03%；我国水资源情况：总量2.8×1012m3，居世界第6位，但人均水资源总量为2200m3，为全球人均水资源占有量的1／4，居110位；预计到2030年我国人均水资源将降到1760m3，接近国际上被认为用水紧张国家的人均水资源1700m3的标准。全国666个城市中，缺水城市达400多个，其中严重缺水的城市114个，日缺水1600万m3。造成缺水的三种原因：资源性缺水——由于气候和地理位置等自然原因所导致；污染性缺水——水资源丰富但污染严重而不能利用；

管理性缺水——由于不合理开发利用和水的浪费所造成。

我国水资源的81%分布在占全国面积36%的南方地区，19%分布在占全国面积64%的北方地区。全国多年平均降水深度648mm，但分布极不平衡，东南沿海和西南部分地区超过2000mm；长江流域1000～1500mm；华北400～800mm；西北内陆地区年降水深一般不到200mm；新疆吐鲁番盆地和青海柴达木盆地仅50mm。降水分区年降水深（mm）年径流深（mm）径流分区大概范围多雨＞1600＞900丰水海南、广东、福建、台湾大部、湖南山地、广西南部、云南西南部、西藏东南部，浙江湿润800～1600200～900多水广西、云南，贵州、四川、长江中下游地区半湿润400～80050～200过渡黄、淮海大平原，山西、陕西、东北大部、四川西北部、西藏东部半干旱200～40010～50少水东北西部、内蒙古、甘肃、宁夏、新疆西部和北部、西藏北部干旱＜200＜10缺水（干涸）内蒙古、宁夏、甘肃的沙漠．柴达木盆地．塔里木和准噶尔盆地我国径流地带区划及降水、径流分区水源污染的形式：一是自然污染，因地质的溶解作用，降水对大气的淋洗、对地面的冲刷，挟带各种污染物流入水体而形成；

二是人为污染，即工业废水、生活污水、农药化肥等对水体的污染。这一种是比较严重的，但也是可以控制的。水源的污染源：病原体污染、需氧物质污染、植物性营养物污染、热污染、放射性污染、盐污染、有机物与重金属污染等。

全国每年污水排放量近400亿m3，有80%左右未经处理直接排入水域，有环境监测的432条大小河流，80%受到不同程度的水体污染，其中大江河经过城镇河段的占20%，支流污染占60%，90%以上城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源地不符合饮水标准。全国2800多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大多出现水体富营养化现象。水资源开发利用存在的问题：节水机制不完善，用水需求缺乏合理制约；尚未摆脱资源粗放利用的生产模式，工农业耗水量大；水资源配置不科学，没有按不同用途分质分类使用，大量污水没有再生利用。据统计，我国万元工业产值用水量平均为103m3，是发达国家的10至20倍；而水的重复利用率平均仅为40％左右，发达国家平均已达到75％至85％。

可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。强调公平性（当代、后代）原则、持续性（不超过资源与环境的承受能力）原则、共同性（全球发展的总目标）原则。取水工程任务：从水源取水并送往水厂或用户。研究内容：水源方面——各种天然水体的存在形式、运动变化规律、作为给水水源的可能性