给水工程讲义（十二讲）

给水工程讲义

教师：天津张工

整理：上海源工（第六讲除外）

给水工程讲义第一讲

目录

第一讲2012.03.19天张给水P1〜21.................................2

第二讲2012.03.21天张给水P22〜34...............................12

第三讲2012.03.23天张给水P35〜63..............................25

第四讲2012.03.26天张给水P64-85...............................40

第五讲2012.03.28天张给水P86-113..............................58

第六讲2012.03.30天张给水P114-180............................81

第七讲2012.04.01天张给水P181-202............................98

第八讲2012.04.04天张给水P203-214...........................118

第九讲2012.04.06天张给水P215-241...........................135

第十讲2012.04.09天张给水P242-294...........................180

第H-一讲2012.04.11天张给水P295-325..........................197

第十二讲2012.04.13天张给水P326-362..........................201

给水工程讲义第一讲

2012.03.19天张给水Pl~21

循襁水系统复用（循序）给水系统

给水系统按水的使用方式分类

翔特点是否处理

直流随用随排—

循环原用途再用用后经适当处理再用

复用（循序）用后改为它用用后可不处理或适当处理

2009-1-A-1

1.某工厂将设备冷却排水不经处理直接用作工艺用水。该系统为何种给水系统？

（A）直流给水系统（B）复用给水系统9）分质给水系统（D）循环给水系统

给水系统按供水方式分类表

粉水源特点配水管用

统一供水单、多水源同一水质供所有用途一套

分质供水单、多水源不同水质，按质供水多套

分压供水单、多水源不同水压，按压供水多套

分区供水单、多水源不同区域，按区供水多套

区域供水统一取用一个水源跨区域统一供水一套

2

给水工程讲义第一讲

水源A

水源B

水源C

单水源（或多水源）统一供水系统图示

用户A

用户B

用户C

多水源统一供水系统图示

水厂

水源

同一水源不用用户水质需求的分质供水系统图示

水厂

水源A

水源B

不同水源不用用户水质需求的分质供水系统图示

3

给水工程讲义第一讲

I给水系篇I

必须设置选择性设置

取水构筑物水处理构筑物【当水源水质良好时，可省去】

消毒设施水塔等【小型管网需要，供水规模大时不适用】

管网泵站【水源处于适当高程，能借助重力输水时】

2009-1-A-2

2.下列关于给水系统组成的提法中，何项是不正确的？

(A)当地下水的原水浊度满足要求时，都可省去消毒外的水处理设施

(B)当管网中设有水量调节构筑物时，水厂清水池调节容量可以减少

(C)当配水管网采用重力配水时，水厂不必设置二级泵房

(D)任何给水系统都必须设置取水构筑物

2008-1-A-2

2.在一定条件下组成城镇生活用水给水系统时，下列何项工程设施可不设置？

(A)管网(B)泵站(C邀水构筑物(D)水处理设施

2007-1-P-1

L下列关于各类给水系统组成的叙述何项是正确的？

(A)地下水给水系统都不必设水处理构筑物

(B)地表水给水系统都必须设水处理构筑物

(C)任何一个城市给水系统都必须有管网和水塔

(D)任何一个给水系统都必须有取水构筑物和管网

4

给水工程讲义第一讲

生产用重复用水量,循环用水量-复用水量

生产用水重复利用率Wf）o

生产用总用水量'°=新鲜水壁-循环用水量-复用水量

5-1或复利用率

在一定的计城时间（年）内.生产过程中懊用的重复利用水也与总用水斌之比,按式（1）计片;

v

£=寸X100.......................................

式中：R——虞笠利用率.%,

V.重乂利用水址（包括循环用水赋和串联使用水M〉.m）

匕一生产过程中总用水情”.为匕与匕之和.m、

H一生产过程中取用的新水坡.ml

注，1）企业生产过程忌用水情跄指，

»•主要生产用水.

b辅助生产用水（包括机修.锅炉,运辎.空总站.厂内瞽建等八

e-附口生产用水（包括广邮.科室.操化.厂内食堂.P■内和午间浴宰.保健站、用所警）.

5

给水工程讲义第一讲

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8I全厂排水r—

评价企业合理用水的技术通则

★变化系数

年最高日供水量年最高日最高时供水量

2钟而麻!*畋°勺:辗高百平均时供水矍又100‘°

2008-2-A-1

L某城镇现有给水系统最高日供水量4.8万d,其供水量变化曲线见附图。若新建一座

工厂，需增加供水量L6万m?d,每天5点到21点均衡供水。则新建工厂后，该城镇给水

系统的设计小时变化系数应为下列何值？

6

给水工程讲义第一讲

1、某城市现有水厂设计规模为240000mS/d.二级泵站设计时变化系数为1.4.目前水实

际最高日供水靠为l60000m3/d.时变化系数为1.5.最大供水时发生在上午11：00-12：00；

规划新建一工厂.由该水厂敷设专用管道供水.要求最高日供水髭为70000m3/d.工厂用水

变化见下表,为同时满足新铤工厂及目前城市供水要求.水厂二级泵房的出水流量应比原设

计增加多少？

新建工厂小时用水域占工厂总用水量的比例

时段0-44.88-1616-2020-2222-24

每小时供水流量占总用水量:的百分数（%）13832.51.5

42.在设计给水系统时，除了确定最高日用水量和时变化系数外，还要确定用水量变化曲线,

该曲线将用于：【ACD】

（A雌定调节构筑物有效容积（B螃定水厂二级泵房的设计规模

（C腼定水厂二级泵房水泵的配置（D）复核清水输水管的转输设计流量

7

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时间(h)

7

给水工程讲义第一讲

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时间（h）

输水管条

取水构筑物■>7K厂处理构筑物

鼾水管渠漏搔水量

取水构筑物设计流量（6是占W&计规横的比例）+水厂设计水量

1'.，（即水厂卢理的水堂或制水堂）

输水管渠漏报水量

水厂最高日外供水量

（是占设计规模的比例）

6「一’（即水厂设计规模）

水厂设计水量

（即水厂处理的水量或积水量）水厂自用水量

（a是占设计捉摸的比例）

给水工程讲义第一讲

★流量关系图表

给水系统中所有构筑物的流量均以最高日供（用）水量［设诩觇模］为基础进行计算

【一】净水厂、取水构筑物、一级泵站、原水输水管》（三版教材）

按最高日平均时流量按最高日平均时流量-水厂自用水量

-水厂自用水罩-输水管渠漏损量

21=（1+,

0=（l+a；月）

【注意】地表水取水构筑物的设计流量总比水厂内水处理构筑物的设计流量大.

一取永隘丽丁二殿站「嬴稔褐^一，三磁新5-

［1］管网无水塔

清水池二级泵站管网（无水塔）

（地面水池）

输水管

按最高日最高时流量言级泵站任何小时供存量=用户用水量

Qi=Kh系（m，/%）=Kh悬;（m"s）

9

给水工程讲义第一讲

[2]网前塔

按二级泵站最大一级供水量按最高日最朝用水量

。网美苧面/心人赢"")

【3】网中、后塔

按二级泵站最大一级供水量按最高日最高时流量按最高日最高时用水量

一水塔输入管网的流量

10

给水工程讲义第一讲

注：［1］无论管网中有无调蓄构筑物，管网都按高日高时流量设计；

［2］二版教材中，采用地表水源时，取水构筑物、一级泵站、原水输水管道设计流量未

考虑输水管渠漏损量；

［引全日制运行的地表水给水系统中，原水输水管道的设计流量不见得总比清水输水管

1r

(二级泵站至管网)的设计流量小；水厂所有构筑物中，二级泵站的设计流量不一定总是最

大；采用管井取水给水系统中，原水总输水管道的设计流量比各个管井的设计取水量之和小

(因为有10%〜20%的备用水量).

41、下列关于全日制运行的给水系统各构筑物设计流量大小的叙述中，哪几项正确？

(A)水厂所有构筑物中，二级泵站的设计流■总是最大

(B)地表水取水构筑物的设计流量总比水厂内水处理构筑物的设计流量大

(C)地表水给水系统中原水输水管道的设计流■总比清水输水管道的设计流量小

(D)采用管井取水给水系统中，原水总输水管道的设计流量比各个管井的设计取水量之和

2010-1-a-l

1.下列关于给水系统各构筑物流量关系叙述中，错误的是哪项？【】

(A)给水系统中所有构筑物以最高日用水量为基础计算

(B)地表水取水构筑物按最高日平均时流量进行设计

(C)配水管网内不设调节构筑物时，水厂二级泵站按最高日最高时流量设计

(D)管网中无论是否设置调节构筑物，配水管网都应按最高日最高时流量设计

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给水工程讲义第二讲

第二讲2012.03.21天张给水P22~34

1.某给水系统水厂内设有清水池，管网内设有高地水池，给水系统的用水量变化曲线见附图

一，水厂二级泵房供水量变化曲线见附图二，求管网中高地水池的有效调节容积为何值？

(A)5500m3(B)6500m3(C)9500m3(D)13500m3

答案：【B】

775oo

q(

、

a0050oo

500

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A

26oo

2468101214161820222424681012141618202224

时间(h)时间(h)

附图1用水量变化曲线附图2二级泵房供水量变化曲线

3.以下关于配水干管比流♦计篝的叙述中,哪项错读?

(A)大用户集中流■越大，比流■越小

(B)居住人口密度越高,比流・越大

(Q广场、公园等无建筑区域大，比流■无关

(D)住宅区技相关设计规范晦定的卫生器具设置标准越高，比流・超大

2010-1-P-42

42.在计算城市配水管网的比流量时，应扣除的因素是哪几项？【】

(A)穿越无建筑物物区的管线长度(B)穿越无居民居住的管线长度

(C)无集中流量流出的管线长度(D)大用户的集中用水量

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给水工程讲义第二讲

2010-1-A-42

42.工程设计中,为便于管网计算,通常采用折算系数a=0.5将管段沿线流量折算为管段

两端节点流量，但实际上该折算系数是一个近似值，下列描述中正确的是哪几项？[]

<A)靠近水厂出水管的管段的折算系数大于0.5

<B>靠近管网末端的管段的折算系数大于0.5

<C>越靠近水厂出水管的管段的折算系数越接近于0.5

<D>越靠近管网末端的管段的折算系数越接近于0.5

2008-1-P-43

43.在选择管道经济管径时，以下说法哪些是错误的？

(A)电费越贵，经济管径越小(B)管道造价越贵，经济管径越小

(C)投资偿还期越长，经济管径越小(D)管道大修费率越高，经济管径越小

2007-1-P-43

43.影响管道经济流速的因素很多，下列提法中哪些是正确的？

(A)当管材不变、投资偿还期不变时，管道造价越大，经济流速越大

(B)当管材不变、投资偿还期不变时，耗用电费越高，经济流速越大

9)当管材不变、投资偿还期越长，经济流速越小

(D)当投资偿还期不变，管壁粗糙度越大，经济流速越小

清水池的作用：调节一级泵站均匀供水与二级泵站分级供水的流量差值累计。

水塔等的作用调节二^泵站分缓供水与用户不均匀用水之间流量差值累积。

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给水工程讲义第二讲

★水塔等调蓄构筑物的特点

构筑物水塔、高高

【1】成卜命神

［无调蓄时，Q=高日高时；有调蓄时，Q=二藕太一级］

优点［2］减小3^4同Q烯谀游遑即小管

目的◎无调蓄时，Q=高日高时；②网前塔，Q=逐最大一级；③网中、后塔，

作用(2=高日高时一水塔输入］

［3］从给水系统整体角度看，可以减城求t调节容量(此涨彼消)

【4】保持供水水压相对程定，埴加系统安全性(相当干—供水水源)

【1】管网扩建不便

缺点

【2】水压相对国定，不利于最，隔务水头增加(可导致升压溢水)

不能减d、【1】取水构筑物设计流量

［2］净水厂设计规模

备注

［3］管网设计流量(始终为高日高时流量)

【4】管网最小服务水头

1.某给水系统水厂内设有清水池，管网内设有高地水池，给水系统的用水量变化曲线见附图

一，水厂二级泵房供水量变化曲线见附图二，求管网中高地水池的有效调节容积为何值？

(A)5500m3(B)6500m3(C)9500m3(D)13500m3

答案：【B】

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时间(h)时间(h)

附图1用水量变化曲线附图2二级泵房供水量变化曲线

时间(h)

14

给水工程讲义第二讲

肝123456789101112

用300030002500200040004000550065007000550055006000

供40004000400040004000500050005000500060CD60006000

桃•用100010001500200001000-500-1500-20005005000

差次计100020003500550055006500600046002500300035003500

酎131415161718192021222324

用60005500600060006500650055005500500050004000408

供600060006000600060005000500050005000400040004000

供•闲050000-500-1500•500-5000-100000

差来计35004000400040003500200015CD10001000000

□差值逐时累计

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给水工程讲义第二讲

7500

5000

2500

0

24681012141618202224

时间(h)

★用水点总水头者置水头（相对零势面）+自由水压

1

★直接务水头

（N=l层）

（心2层）

泳客雌和水塔高度计算

|庭

[1]克服几何高差

[2]葡艮水头损失

[3]保证服务水头

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给水工程讲义第二讲

[1]理=Ho+kd+hs

Ho—静播，即吸水蝙低水位和水厂水处理橄物最高水位的高程差;

hd--按最高日平均时供水量B愉水管道的水头损失；

hs—癖吸水管路的水头损失（按高日均时流量计）。

[2]B^=Za+Eh+hs+Ha

Za—管网控制虑a处地形标高与清水，也最低水位的高程差;

Xh--管网总水头损失（按^日高日惭量计）；

hs—水泵吸水管路的水头损失（按高日高6惭量计）；

Ha一—控制点a处的最小服务水头。

[2]I^p=Za+Sh+}ts+Ha

Za——管网控制点a处地形标高与清瑞蝙低水位的高程差;

Xh--管网总水头损失（按高日高H怖量计）；

hs——演吸水管路的水头损失（按高日高时流量计）；

Ha一—控制点a处的最小服务水头。

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给水工程讲义第二讲

[3]网甫■水塔二I^p=Zt+Ht+Ho+）ut+]ts

Zt—设置水塔处地面标高与清水池最低水位的高程差；

Ht--水塔水柜底高干地面的高度；

Ho——水塔水柜的有效水深；

hn一—二级泵房至水塔前的输水管的水头损失（按高日高时流量计）;

加一水泵吸水管路的水头损失（按高日高日惭量计）；

□

ipl□

IDI口

IDI

浦水池

网前水塔的水柜底高于地面的高度Ht=Ha+Za+Ek-Zt（或Ht+Zt=Ha+Za+Sh）

Ht一~水塔水柜底高干地面的高度；

Ha--控制点a处的最小服务水头；

Za—控制点a处地面标高与清水,也最低水位的高程差；

Sh--从水塔至控制点的管网水头损失（按高日高时流量计）;

Zt—水塔处地面标高与清水池最低水位的高程差.

[4]网后水塔

控制点a在供水分界线上最大供水时二^站的碇母=友+国，+杷+工博

Za，一控®点a处地面标高与清水,也最低水位的高程差；

Ha<—控由底a处的最小服务水头；

hs一一水泵吸水管路的水头损失（按高日高时二级泵房分担的流量计）；

Shp一一输水管和管网的水头损失（按高日高时二级泵房分担的流邕计）；

控制点a在供水分界线上最大转给时二的例理，=ZHH计Ho+hs'+EhM

zt—网后水塔地面标高与清水;蝮低水位的需蹉；

Ht一一水塔水柜底高干地面的高度；

Ho-----水塔水柜的有效水深;

hs'一一水泵吸水管路的水头损失（按高日最大转输时二级泵房流量计）；

Shp-t—输水管和管网的水头损失（按高日最大转输时二级泵房流量计）：

注：最大转输时，如果二级泵房向水塔供水流量小于最大供水B寸的流邕，管网最大转输

时二级泵房的扬程皿有可能小干最高供水时争泵站的磁出，原因在于两点一一⑴

将最大转输时的水塔看作用水点，其总水头有可育例、干最大用水时控M点a处的总水头;⑵

最大转输时的水头损失有可能小于最大用水时的水头损失。

18

给水工程讲义第二讲

[5]时^^fr^*Za+Ha+hs"+Sh”

Za--控制点（假设着火点）处地面标高与清水;也最低水位的高程差;

Ha--控制欣处的最小服务水头；

hs"—水泵吸水管路的水头损失（按管网通过消防流量计）；

X那一-输水管和管网的水头损失（按管网通过消防流量计）。

★枝状网与环状网的特点对比

管网类型枝状网环状网

供水可靠性较差制戏网有所提高

断水影响范围较大较小

受水锤影n嵋度易受损可以减轻

供水水质末端易变坏较好

建设投资较省较高

适用范围小城市、小型工矿企业、城城市中心区、可靠性要求高的工矿企业

市建设初期、郊区

19

给水工程讲义第二讲

给水遗激帽（枝状阳部分主干环网）

[GB50013-2006P32]7.13输水干管不宜少干两条，并加设连通管，当有安全贝力K；喊

其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管。城镇的事故水量为设计水量的70%。

注：采用单管供水的，情况一仅在安全贮水池前使用。（安全贮水池后仍翻设不少干

两条干管，互为备用）

20

给水工程讲义第二讲

什么是负压？为什么会出现负压？如何避免出现负压？

当流体中某点的绝对质3低千当地大气应S时（如下图B点），就会出现负压；负压值

即该点绝对压强与当土蚊气压强的差值（如下图0B段）；液体输送管道中如果出现负压，

水中空气易分离，形成气团妨碍通水，同B舱会造成水流的不稳定，另外也可育&TT外水体

港入；因11豌免出现负压的本质是要梃高该点的绝对压强（或砌、与当地大气压强的差值）。

A

A点相对压强

相对压强基准o

B点相对压强

B

m3

0

>

-r益:

0±绝对压强基准

液流的总水头（或压头）包括三音吩:位置水头（Z）、压力水头（P/Y）、流速水头（*/2g）。

其中位置水头和压力水头两者之和称为测底管水头。如上图所示，根据流体伯努利方程

4+%+工=2、+区+上+纲、

y2g一/2g.（即总水头有干水力坡降）

式中Pi、P：---断面1、2的压力，kgS匕

—

乙、Z，一一断面1、2的磐嵯尊敷浸准面dO的位置高度，m；

丫\、V：---断面1、2的液流牛均鹿度，ttl/s；工xMucaw

式中Pl、P，---断面1、2的压力，kgfrn-；

乙、乙一一断面1、2的翼甦线酬潍准面0-0的位置高度，tn；

visvj---断面Is2的液流平均速度，tn/s；

Y---液体容重，kg^mJ；

g——自由落体的重力力睡度，为9.81m/s-

△Hi】---液流经管段1-2的压头损失，mHjOo

由此可见，假如上图中2点此时出现负压，为了避免融象，即需提高P1，根据伯努

利方程，则可采用的技术措施有：（D降低2点标高Z］；（2）降低2点流速匕；（3）减小

1-2管段水头损失AHr。针对（1）条，在过蝌地形时，可采用挖隐同，或绕弯通过的方

式；针对（2）（3）条，流邕根时，可增大管径，管径不变时，可降低流量；针对驼峰地

形，还可以直接在产生负压处建设高地调蓄水池的方式以提高P、。

42、某城市源水输水管线路中途有一高地，其高程正好与最大输水流■时的水力坡降线标高相

同，为保证在各种工况下管道不出现负压，可采取以下哪几种措施？

（A）开凿隧洞通过高地，降低管道埋设标高（B）减少输送流■,降低水头损失

（Q管线绕道通过高地，总水头损失不增加（D）加大高地至净水厂管道筒径

21

给水工程讲义第二讲

★比流蚩叫跳用水量均匀分布在全音肝管上）qs=旦亨

241

注：【1】分子中需要扣除大用户集中供水量，主要为工业企业及公建用户；

【2】分母中干管总长度需要扣除无购物地区（即无用水户）的管线；单侧酉班的

管线长度才—半计算；注意：无居民居住的地区不代表没有用水量。

【3】该计算方法可能产生误差的因素：人口密度不同，如沿线单位管长用水人数变

化较大；沿线不同管侬筑密度差吊艮大；房屋卫生设备条件不同等。

22

给水工程讲义第二讲

沿缰罐qi=qsl

沿线流量转化成节点流量的原理：求出一个沿物变的折算流量q（=q,+a.qP，使它产

生的水头损失等于实际上:酸变化的流量以产生的水头损失。

★折算系数a（^/=qt/qi）

LC—彳/-­/---------------

VM+1

_0.50004167=1000管网最起端

式中，粗糙系数n=2时，a=0.5004146Y=100管网起端

0.5773502Y=0管网末端

「0.5000354Y=1000管网最起端

式中，粗糙系数n=l.852时，a=0.5003532Y=100管网起端

0.5678569Y=0管网末端

由此可见，折算系数a均大干0.5,越接近管网起端越接近0.5,工程上一般取值0.5。

★重典论一一由沿线流量级折算成节点流量时，任一节点的节点流量%等千与该节点相

连接的各管段'唯流量弱总和的一半。

管网沿线流邕折算成节点流量后，管段中不再含有;3线流量，流量只在两端节点流

出；供水分界线也出现在节点上。

★管段射算凝

管网形式枝状网环状网

节点水流方向只有一不确定

流量关系任一管段的流量等于其下游满足节点流量平衡条件，即流

所有节点流邕的总和，且流量向任一节点的流邕（假设为

值唯一正）必须等干流离该节点的流

量（假设为负）

23

给水工程讲义第二讲

★经济流速（管径）：在一定年限t（投资偿还期）内管网造价C和管理费用（电费、折旧

和维修费等）之和为最小的流速（管径）。也可以一年为基础，求出年折算费用W最低B拟寸

应的滞I（管径）。

投资偿还期t年内的总费用

W,=C+Mt=C+（Mi+Mjt=C+（Mi+忐C）t

式中C一一管网造价；

M一—年管理费用；

Mi---年电费；

M：—年折旧费（含维修费），其值和管网造价C有关，按管网造价百分比计。

★管网年折算费用

W=-+M=（-+-^-）C+Mi

tt100

项目变化*D.

电费小♦.

折旧费也＜=pC/100）*♦

投资偿还期1十♦

管网造价C一

大修费4-♦

首壁粗糙度一▲

项目变化V.

电费/一♦

折旧费%(=pC/100)+I

投资偿还期t一.

管网造价C一

大修费一

管壁粗健度一

2008-1-P-43

43.在选择管道经济管径时，以下说法哪