给水工程02

给水工程2第二章输水配水工程•输配水系统：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。2.1管网和输水管渠布置•一、管网布置形式••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。树状管网布置的基本形式、特点及其应用范围树状网（Branch）（串联系统）水厂环状管网布置的基本形式、特点及其应用范围环状网（Loop）（并联系统）水厂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。街区供水自水厂干管连接管分配管分配管阀门干管管网定线干管管径与分配管管径之间无明显的界限•干管–主要完成输水任务，联系各个供水区域，管径较大•连接管–联系各干管而构成环状网。用来保证供水安全•分配管–从干管上取水供给用户和消防龙头，管径为消防流量所限制(75~300mm)阀门Valves•数量尽量少以降低造价，但要足够以便于使用和管理•干管一定距离处•支管起点•三通下游输水管定线定义：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。题：城镇配水管网()设计成环状，当允许间断供水时，()设计为树枝状，但()考虑将来有连成环状管网的可能。A.宜；可；应B.应；宜；必须C.宜；可；必须D.应；宜；应题：输水管段和配水管网应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。配水管网上的阀门间距，不应超过（5）个消火栓的布置长度。题：在输水管段和配水管网（隆起点和平直段的必要位置）上，应装设排/进气阀。题：在输水管道和配水管网低洼点应装设(泄水阀)。题：当给水管设在污水管侧下方时，给水管必须采用（金属）管材，并应根据土壤的渗水性及地下水位情况妥善确定净距。•某城镇的生活给水管网有时供水量不能满足供水要求，可采用的措施:A从邻近有足够富裕供水量的城镇生活饮用水管网接管引水B新建或扩建水厂C从本城镇某企业自备的有足够富裕供水量的内部供水管网接管引水（×:《规范》规定，为防止饮用水污染，城镇生活饮用水管网，严禁与自备水源供水系统直接连接。）D要求本城的用水企业通过技术改造节约用水，减少用水量2.2管网管段流量、管径和水头损失•管网计算的课题•内容：求出所有管道的直径、水头损失、水泵扬程和水塔高度。并对事故时、消防时、最大转输时的水泵扬程进行较核。•重要性：管道工程的建设投资占整个给水系统总投资的60％～80%，输配水所需的动力费用占给水系统运行总费用的40％～70%。步骤：①绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，标明管段长度和节点地形标高；②按最高日最高时计算比流量、沿线流量和节点流量；③对各管段拟定水流方向，进行流量分配；④初步确定各管段的管径和水头损失；⑤进行管网水力计算和技术经济计算；⑥确定水塔高度和水泵扬程；⑦根据管网各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。•一、重要概念–管段–沿线流量–节点流量–比流量–管段计算长度–管段流量–管网节点节点：有集中流量进出、管道合并或分叉以及边界条件发生变化的地点管段：两个相邻节点之间的管道管线：顺序相连的若干管段环：起点与终点重合的管线基环：不包含其它环的环大环：包含两个或两个以上基环的环管段（Pipe)•在管网计算模型中每根连接节点与节点的单条计算管道•管段中的流量在某特定时刻为唯一的数值•没有规定单一管段上的管径必须统一，一般为了计算方便，管段常设置成统一的管径管道交汇连接处管道转弯变径处未作为节点管道末梢这是一条管段节点流量节点流量这又是一条管段D1D2=D1或D2≠D1•树状管网：任意两节点之间只有一条管线•环状管网：任意两节点之间至少连接两条管线123454561237管网中除最末端的管段外，其他任一管段的流量都由两部分组成，一部分是本管段沿程配水产生的流量，即沿线流量，另一部分是通过该管段输送到下游管段的流量，称为转输流量。tlqqtqlqqsl用户流量大小不同用户位置没规律用户流量变化规律不同节点流量：沿线流量只有概念上的意义，在水力计算时应将沿线流量按适当比例分配到两各节点，成为节点流量。沿线流量转换成节点流量的原则是管段的水头损失相同。tlqqtqlqlq1比流量：为简化计算而将除去大用户集中流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干管长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。lqQqs城镇中用水量标准不同的区域应分别计算比流量。概念：管道的计算长度L两条管道物理长度一样管道的配水密度是上一条的1/2L采用同样的配水密度以后，计算长度只相当于以上管长的一半计算长度：1/2L概念：管道的计算长度用水流量的简化2：面积法结果：将均摊在供水面积上的用水量（小用户）转化为沿线流量单位面积上的供水量（大用户不考虑）AqQ总用水量大用户用水量总和供水总面积1.将集中流量转移到就近的节点大用户(集中流量)的处理2.将集中流量按一定比例分配到管段两端节点3.将集中流量所在位置处理成一个节点实践中将集中流量处理为节点流量的方法管段计算流量（区别管段流量与沿线流量）树状管网的管段流量具有唯一性。泵站56385646273545286142733341217726234775环状管网满足连续性条件的流量分配方案可以有无数多种。1510131218161714197612527148581912335913460249511135730102498v4Dq2vq4D二、管径计算管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足以下关系：在确定的计算流量下，管道直径是流速的函数：从技术上考虑，水流的最大速度应不超过2.5～3.0米/秒（防止水锤），最小速度不得小于0.6米/秒（防止沉积）。从经济上考虑，较大的水流速度可减小管道直径，降低工程造价；但由于水流速度大而会导致水头损失增加，从而加大运行的动力费用。合理的流速应该使得在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之和最小。22252282SQaLQLQgDgVdLHHhjiijiRCV三、水头损失计算流量和水头损失的关系：均匀流基本公式：比阻52264DCa摩阻LasnnsqaLqLih1.舍维列夫公式（适用于旧铸铁管和旧钢管）时：当smV/2.13.1200107.0DVJ时：当smV/2.13.123.03.1200107.0)867.01(000912.0DVKVDVJ2.巴甫洛夫斯基公式（适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道）yRnC1对于混凝土管和钢筋混凝土给水管，当n0.02时，y值可采用1/6。Rnny)10.0(75.013.05.23.海曾—威廉公式87.4852.1852.167.10DCLQh150130120100塑料管新铸铁管、涂沥青或水泥的铸铁管混凝土管、焊接钢管旧铸铁管和旧钢管海曾-威廉系数C水管种类求比流量、沿线流量、节点流量题：某城镇最高时用水量为Q=300L/s，其中工业用水量q=90L/s，集中从节点4取出。干管各管段长度(m)如图所示。管段4-5、1-2、2-3为单侧配水，其余为双侧配水，则管网比流量qs为（），节点4的节点流量q4为（）。45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m管段4-5，1-2，2-3为单侧配水，计算长度取实际长度的一半；其余管段为双侧配水，计算长度以实际长度计算。管网总计算长度：∑L=由管网总用水量求得比流量：沿线流量：ql1-4=qs·l1-4=0.05×600=30(L/s)；ql4-5=qs·l4-5=0.05×400=20(L/s)节点流量折算系数取0.5，从而求得节点流量：q4=0.5×(30+20)+90=115(L/s))(42004008003600380021m)/(05.0420090300msLLqQqs45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m136258471707030258080404020130IIIIII2．图示某环状管网计算简图，管段内流量为初次分配的流量，经水力平差计算得各环的校正流量值分别为ΔqI=+4.7L/s、ΔqII=+1.4L/s、ΔqIII=-2.3L/s，则管段3-4、4-5经校正后的流量q3-4、q4-5应为何项?(A)q3-4=76.7L/s、q4-5=37.6L/s(B)q3-4=76.7L/s、q4-5=33.0L/s(C)q3-4=86.1L/s、q4-5=42.4L/s(D)q3-4=86.1L/s、q4-5=47.0L/s答案（）2010年题2.3管网水力计算树状管网水力计算步骤QhqsqlqiqijveDijqijhijHPHtH节点起点目的5.计算干线水头损失单水源树状网计算的步骤1.计算节点流量2.计算管段流量3.选择控制点4.选择供水干线6.核算总供水压力H0总供水压力H07.计算各条支线H0比较经济的考虑是支线末端的总水压也取为H08.复核控制点位置改变控制点位置一、树状管网水力计算某城市最高日最高时用水量93.75Ｌ/s，要求最小服务水头为157kPa。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ΣQ＝93.75L/s工业用水6.94L/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：86.812425合计300×0.0358＝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＝7.343001502504506502301902050～11～22～31～44～84～55～66～7沿线流量（L/s）管段长度（m）管段5．节点流量：86.81合计0.5×10.74＝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＝11.63012345678节点流量（L/s）节点93.7588.3860.6311.634.4811.643.6710.7418.26水泵水塔0123485672504503006002301902056501503.6711.634.487.1623.80+6.947.077.5216.115.376．干管水力计算：93.7588.3860.6311.63流量（L/s）0.750.700.860.66流速（m/s）1.270.561.753.95Σh＝7.53400400300100水塔～00～11～44～8水头损失（m）管径（mm）管段选定节点8为控制点，按经济流速确定管径。7．支管水力计算：5.703.95允许水头损失（m）26.7024.95起端水位（m）21.0021.00终端水位（m）0.014250.006324006251～34～7平