给水4781337754

给水管道系统第一节给水管道系统概论第二节给水管网系统规划布置第三节给水管网水力学基础第四节设计用水量第一节给水管道系统概论一、给水系统的分类、功能、组成二、给水管网系统组成、类型一给水系统分类、功能、组成给水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水。1、根据系统的性质不同有四种分类方法：按水源种类：分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统按服务范围：分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等按供水方式：分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（加压供水）两者相结合的混合供水系统；按使用目的：可分为生活给水、生产给水和消防给水、市政给水系统。2、给水系统的功能：向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，水压保障3、给水系统的组成取水系统给水处理系统给水管网系统水源取水设施提升设备输水管线河流图1-2城镇给水系统示意图1-取水系统；2-给水处理系统；3-给水管网系统；河流地表水源给水管道系统示意图1-取水构筑物；2-一级泵站；3-水处理构筑物；4-清水池；5-二级泵站；6-输水管；7-管网；8-水塔二、给水管网系统组成、类型1、给水管网系统组成：输水管（渠）配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）2、给水管网系统类型1）．按水源的数目分类（1）单水源给水管网系统（2）多水源给水管网系统1132图1.5多水源给水系统2）．按系统构成方式分类（1）统一给水管网系统：同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。系统简单，投资较少，管理方便。适用在工业用水量占总水量比例小，地形平坦的地区。按水源数目不同可为单水源给水系统和多水源给水系统。（2）分质给水系统：因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户。可分为生活给水管网和生产给水管网等。可以从同一水源取水，在同一水厂中经过不同的工艺和流程处理后，由彼此独立的水泵、输水管和管网，将不同水质的水供给各类用户。如图234651654312分质给水系统采用此种系统，可使城市水厂规模缩小，特别是可以节约大量药剂费用和动力费用，但管道和设备增多，管理较复杂。适用在工业用水量占总水量比例大，水质要求不高的地区。（3）分区给水系统将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的几率和泵站能量的浪费。管网分区的方法有两种：•城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区，如图1-7所示：•地形高差较大或输水距离较长而分区，又有串联分区和并联分区两类，图1-8所示为并联分区给水管网系统，图1-9所示为串联分区给水管网系统。河流图1-7分区给水管网系统河流图1-8并联分区给水管网系统a-高区；b-低渠；1-净水厂；2-水塔；图1-9串联分区给水管网系统a-高区；b-低区；1-净水厂；2-水塔；3-加压泵站河流3）．按输水方式分类（1）重力输水：水源处地势较高，清水池中的水依靠重力进入管网系统，无动力消耗，较经济。（2）压力输水：依靠泵站加压输水。第二节给水管网系统规划布置一、给水管网布置原则与形式二、输水管渠定线三、给水管网定线一、给水管网布置原则1．给水管网布置原则（1）按照城市总体规划，结合实际布置（2）管线应均匀分布于整个给水区域内保证Q、P（3）尽量缩短管线长度、尽量减少穿越障碍物（4）协调好与其他管道关系（5）保证供水安全可靠（6）尽量减少拆迁，少占农田（7）施工、运行和维护方便（8）远近期结合，留有发展余地2．给水管网布置基本形式（1）树状网（水厂到用户管径减小）特点：●管线长度短，构造简单，投资省●安全可靠性差●水力条件差，易产生“死水区”，末端水流停滞影响水质二级泵站适用：对供水安全可靠性要求不高的小城市和小型工业企业。（2）环状网：特点：●管线长度长，投资大●安全可靠性好●水力条件较好，不易产生“死水区”，水锤危害轻。二级泵站适用：对供水安全可靠性要求较高的大、中城市和大型工业企业。二、输水管渠定线1．特点（1）距离长（2）障碍物多，地形、地质复杂（3）易损坏，维修困难（4）一旦出现故障，易引起供水中断2．原则（1）尽量缩短管线长度，减少拆迁，少占农田（2）选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以利施工和检修（3）减少与铁路、公路和河流的交叉（4）避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没冲刷地区3．输水方式压力输水结合混合输水：重力输水与压力输水重力输水，中间加设连接管双管输水：两条输水管调节池单管输水：一条输水管输水管坡度:imin＞1:5D坡度小于1:1000时每隔0.5—1KM设排气阀，平坦地区也应设坡度一般每1000米设排气阀三、给水管网定线二级泵站水塔干管连接管干管分配管（1）内容：包括干管和连接管（干管之间），不包括从干管到用户的分配管和进户管。（2）管网定线要点●以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度；●干管延伸方向与管网的主导流向一致，主要取决于二级泵站到大用水户、水塔的水流方向●沿管网的主导流向布置一条或数条干管●干管应从两侧用水量大的街道下经过（双侧配水），减少单侧配水的管线长度；●干管之间的间距根据街区情况，宜控制在500~800m左右，连接管间距宜控制在800~1000m左右；1）分配管：敷设在每一街道或工厂车间的路边，将干管中的水送到用户和消火栓。直径由消防流量决定（防止火灾时分配管中的水头损失过大），最小管径为100mm，大城市一般150mm~200mm。2）进户管：一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。（3）分配管、进户管●干管一般沿城市规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过；●管线在街道下的平面和高程位置，应符合城镇或厂区管道的综合设计要求。第三节给水管网水力学基础一.给排水管网水流特征二.管渠水头损失计算三.管道的水力等效简化一.给排水管网水流特征1流态特征流考虑）（给排水管网一般按紊紊流：过渡流层流：流态4000Re4000Re2000:2000Re.175.122.12.2vhDvhDvh水力光滑区较小或管壁较光滑）（管径过渡区较大或管壁较粗糙）（管径）阻力平方区（粗糙管区紊流～2恒定流与非恒定流水量变化－非恒定流（复杂）－按恒定流计算3均匀流与非均匀流水流参数往往随时间和空间变化－非均匀流4压力流与重力流1．压力流：hf∝n、l、v；与H、I无关（压能克服水流阻力）2．重力流：靠水的位能克服5水流的水头与水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能。H＝Z＋P/γ＋v2/2ggvgvPZ2,222忽略水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能局部水头损失沿程水头损失二管渠水头损失计算RCviRiCv221沿程水头损失计算管渠沿程水头损失用谢才公式(m)22lRCvilhf圆管满流，沿程水头损失也可以用达西公式表示：228)(2CgmgvDlhf＝－沿程阻力系数，式中C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。常用：1）舍维列夫公式适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温100C（给水管道计算）1.2m/sv867.010.001824g1.2m/svD0.00214g3.03.00.3vD2）海曾－威廉公式1.2m/sv867.010.000912v1.2m/svD0.00107v3.03.121.32lvDlhf适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）－海曾－威廉粗糙系数－流量，式中＝wwCsmqqCgD/16.133148.0852.113.03）柯尔勃洛克－怀特公式lDCq.＝h..w.f874852185216710适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式Re51.27.3lg21Re53.38.14lg71.17DeCReC或＝－875.0875.02Re462.47.3lg21Re462.48.14lg71.17;/4ReReDeReCmesmvDvR＝－或＝－直接计算的形式：便于应用，可以简化为但此式需迭代计算，不，由实验确定。－管壁当量粗糙度，水动力粘度系数，是与水温有关的，其中＝－雷诺数，式中4）巴甫洛夫斯基公式适用：明渠流、非满流排水管道lRvnhnnRnynRCyBfBBBBy1222)10.0(75.013.05.2系数。巴甫洛夫斯基公式粗糙式中＝5）曼宁公式曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算。lDqnhlRvnhnnnRCMfMfBMM333.522333.122629.10或相同。甫洛夫斯基公式－曼宁粗糙系数，与巴式中3．沿程水头损失计算公式的比较与选用1）巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm；2）曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为0.5≤e≤4.0mm；3）海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较高的计算精度；4）舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的。2.局部水头损失计算式中hm——局部水头损失，m；ξ——局部阻力系数。gvhm22给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响，不会造成大的计算误差。4.水头损失公式的指数形式有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。1)沿程水头损失公式的指数形式为：nffnfmnfqshlaqhlDkqh式中k、n、m——指数公式参数；a——比阻，即单位管长的摩阻系数，;mDka。—摩阻系数，—mffDklalss2)局部水头损失公式的指数形式为：nmmqsh3)沿程水头损失与局部水头损失之和式中Sm——局部阻力系数；ngnfmfmgqsqsshhh)(式中Sg——管道阻力系数；fmgsss。三管道的水力等效简化管网简化：利用水力等效简化原理水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。1串联或并联管道的简化1）．串联mNimiiNimiinmnmnfdllddlkqldkqldkqh111)/(2）．并联mnNinmimNnNmnmnmndddlkqdlkqdlkqldkq)(12211当并联管道直径相同时imnmnnmiiNdNNdddddd)()(/212沿线均匀出流的简化配水支管配水干管Q2Q1Q3Q4q1q2qqqqq34576图14-1干管配水情况干管配水情况假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量qtlq21+tqqttqtqx)(xllqqqltx沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011)1()()(ltxqqq沿程水头损失llmntnltmnltflqdnqqqkdxdqlxlqkh011)1()()(将移至两端点，分别为lq+l（1-　）qlqlq+tqtqqlqtllqq,)1(管道内流量为根据水力等效原则lqdnqqqkldqqkhlmntnltmnltf)1()()(11577.005.03122，，管网末端，，，管网起端，）（，代入上式，得，令ltltltqqqqfqqnliqq5.0,5.0,一般q0.5+qq0.5lltq0.5lqtql+tqliqq5.0,5.0,一般3）局部水头损失计算的简化一般忽略，特殊