给水工程课后思考题答案

1第一章给水系统1.由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？水源方式属于地表水给水系统，按供水方式属于自流给水系统。2.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。输配水系统。3.给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中一部分设施？不是。大城市通常不设调节构筑物；地下水水质好可以省略水处理构筑物；水源处于适当高程，可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去；城市附近山上有泉水时，可建泉室供水系统不设泵站。4.什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？统一给水：用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。分质给水：水源经不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户。分压给水：根据水压要求不同而供水。用得最多的是统一给水系统。5.水源对给水系统布置有哪些影响？①当地有丰富的地下水，可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。②水源处于适当高程，能重力输水，可省去泵站；有泉水的，可建泉室。③地表水为水源时，上游取水，加以处理。④水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统。⑤枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时，采用跨流域、远距离取水方式。6.工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？①循环给水系统，火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。②复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。7.工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用？查明水源水质和取水量，各用水部门的工艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等，按厂区给水排水管网图核对，对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。了解工厂用水现状，采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表，减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。第二章设计用水量1.设计城市给水系统时应考虑哪些用水量？①综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。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未预计水量及管网漏失水量。2.居住区生活用水量定额是按哪些条件制定的？城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率。23.影响生活用水量的主要因素有哪些？水资源、气候条件、生活习惯4.城市大小和消防流量的关系如何？中小城市消防流量所占比例较大5.怎样估计工业生产用水量？①根据工业用水的以往资料，按历年产值用水增长率推算。②根据单位工业产值的用水量、工业用水量增长率与工业产值的关系，或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。6.工业企业为什么要提高水的重复利用率？降低工业用水单耗。7.说明日变化系数Kd和时变化系数Kh的意义。它们的大小对设计流量有何影响？Kd;一年中最高日用水量与平均日用水量比值。Kh:最高一小时用水量与平均用水量比值。数值越大，设计流量越大。第三章给水系统的工作情况1.如何确定有水塔和无水塔时的清水池调节容积？有水塔时，清水池容积由一、二级泵站供水量曲线确定。无水塔时，由一级泵站供水量和用水量曲线确定。2.取用地表水源时，取水口、水处理构筑物、泵站和管网等按什么流量设计？最高日平均时流量3.已知用水量曲线时，怎样定出二级泵站工作线？无水塔时，工作线等于用水量。有水塔时，尽量接近用水量曲线，分三级供水。4.清水池和水塔起什么作用？哪些情况下应设置水塔？调节泵站供水量和用水量流量差值。小城市用水量不均匀时，可以设置水塔，工业用水按生产要求可以设置水塔。5.有水塔和无水塔的管网，二级泵站的计算流量有何差别？没有水塔时，流量按最高日最高时计算；有水塔时，按用水量变化曲线拟合。6.无水塔和网前水塔时，二级泵站的扬程如何计算？Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn7.写出消防时的二级泵站扬程计算式。Hp’=Zc+Hf+hs’+hc’+hn’8.对置水塔管网在最高用水时、消防时和转输时水压线是怎样的？无能为力。第四章管网和输水管渠布置1、管网布置应满足什么要求答：按照城市规划平面图布置管网，考虑给水系统分期建设的可能性，并留有发展余地3管网布置必须考虑供水安全可靠，当局部管网发生故障时，断水范围应减小到最少；管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；力求以最短的距离敷设管线，以降低管网的造价和供水能量非要。2、管网布置有哪两种基本形式？各适用情况及其优缺点？答：树状网和环状网。树状网适用于小城市和小型工矿企业。其供水可靠性差、末端用水量很小，水流缓慢水质容易变坏，出现浑水或者红水、有水锤，管线容易损害，但是造价一般较低。环状网适用于大城市，其供水可靠性高、大大减轻了水锤的危害，但是造价高。3、一般城市是哪种形式的管网，为什么要采用这这种形式？答：在城市建设初期，可采用树状网，以后随着给水事业的发展，逐步连接成环状网。4、管网定线应确定哪些管线的位置？其余管线位置和管径怎样确定？答：城市管网定线是指在地形图上确定确定管线的走向和位置，定线一般只限于管网的干管及干管之间的连接管，不包括干管到用户的分配管和接到用户的进水管。定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大用户的分布，河流、铁路、桥梁等位置。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。干管的间距可根据街区的情况采用500~800m。干管一般按城市道路规划定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过，以减少今后检修困难。给水管道与其他管道、建筑物、铁路的水平距离应参照有关规定。5、管网布置要考虑哪些主要的附属设备？答：在供水范围内的道路下需敷设分配管，以便把干管的水送达用户和消火栓。6、工业企业内的给水管网与城市给水管网相比有哪些特点？答：工业企业大内的管网定线比城市管网简单，因为厂区内车间位置明确，车间用水量大且比较集中，易于做到以最短的管线达到用水量最大的车间的要求，但是，由于某些工业企业有许多地下建筑物和管线，地面又有运输设施，以致定线比较困难。7、输水管渠定线时考虑哪些方面？答：输水管渠定线要考虑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，以便施工和检修，减少与铁路，公路和河流的交叉，管线应避免穿越画皮，岩层，沼泽、高水位和河水淹没冲刷地区，以降低造价和便于管理。第五章管段流量、管径和水头损失1、什么叫比流量？怎么样计算？比流量是否随用水量变化而变化？答：假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量。qs=（Q-∑q）/∑l干管长度一定时，比流量随用水量增减而变化，最高日用水时和最大转输时的比流量不同，4随意在管网计算时须分别计算。2、从沿线流量求节点流量的折算系数α是如何导出的？α值一般在什么范围？答：求出一个沿线不变流量的折算流，使它产生的水头损失等于实际沿管线变化的流量产生的水头损失。3、为什么管网计算时必须先求出节点流量？如何从用水量求节点流量？答：实际上，每一段管段内的流量分配不一定是均匀的，这样就难以确定管径和水头损失，这就要将沿线流量转化成出节点流出的流量，管网计算时必须先求出节点流量。任一节点的节点流量等于与之相连接的各管段沿线流量总和的一半。4、为什么要分配流量？分配流量时应考虑哪些要求？5、环状网和树状网的流量分配有什么不同？管网在不同的流量分配得到的管径，在费用上是否差别很大？答：(1)单水源的树状网中，从水源供水到各节点只有一个流向，任一管段的流量等于该管段以后(顺水流方向)所有节点流量总和。(2)环状网的流量分配比较复杂。因各管段的流量与以后各节点流量没有直接的联系。但非配流量时，必须满足节点流量平衡条件qi+=0(即流向任一节点的流量等于流离该节点的流量)。环状网流量分配时，不可能象树状网那样对每一管段得到唯一的流量值，可以有不同的流量分配。6、什么是连续性方程？7、什么是能量方程？8、什么叫年折算费用？分析它和管径与流速的关系。答：将造价折算成一年的费用，成为折算费用。折算费用随管径和流速的改变而变化，是一条下凹的曲线，相应于曲线最小纵坐标值的管径和流速，是最经济的。9、什么叫经济流速？平均经济流速一般是多少？答：一般采用优化方法求得流速的最优解，在数学上表现为求一定年限t(称为投资偿还期)内管网造价和管理费用(主要是电费)之和为最小的流速，称为经济流速。在设计中，平均经济流速为：D=100——400mm，平均经济流速为0.6——0.9m/s;D≥400mm，平均经济流速为0.9——1.4m/s。一般，大管径可取较大的平均经济流速，小管径可取较小的平均经济流速。第六章管网水力计算1.树状网计算过程是怎样的？2.树状网计算时，干线和支线如何划分，两者确定管径的方法有何不同？5从二级泵站到控制点为干线，干线上一点分支到另外的节点，此为支线，干线管径按平均经济流速确定，而支线管径选取时，要参照水力坡度和流量选定，还要注意市售标准管径的规格，注意支线各管段水头损失之和不得大于允许水头损失。10.用最大闭合差的环校正法时，怎样选择大环进行平差计算以加速收敛？首先按照初步分配流量求得哥环的闭合差大小和方向，然后选择闭合差大的一个环或将闭合差较大且方向相同的相邻连成大环。对于环数较多的管网可能会有几个大环，平差时只需计算在大环上的各管段。12.如何构成虚环（包括虚节点和虚管段）？写出虚节点的流量平衡条件和虚环的水头损失平衡条件。各水源供水量的汇合点为虚节点，虚环是将各水源与虚节点用虚线连接成环，它包括虚节点，该点泵站和水塔的虚管段、以及泵站到水塔之间的实管段。虚管段中没有流量，不考虑摩阻，只表示按某一基准满算起的水泵扬程或水塔水压。13.按最高用水时计算的管网，还应按哪些条件进行核算，为什么？还应按，消防时的流量和水压要求，最大转输时的流量和水压要求，最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求。这些都是为了考虑在火灾、最大转输、以及事故时的不利情况下仍保证一定的供水量和水压。14.输水管渠为什么要分段，怎样计算分段数？为了当一根输水管损坏时，仍能保证70%供水量。分段数可用公式计算N=0.96（s1-sd）/（s+sp+sd）S1：没有损坏的输水管的摩阻，sd两条输水管的当量摩阻，sp泵站内部管线的摩阻；s：水泵摩阻第七章管网技术经济计算1.什么是年费用折算值？如何导出重力供水时管网的年费用折算值表达式？管网年费用折算值是按年计的管网建造费用和管理费用，它是管网技术经济计算时的目标函数，可用下式表示：W=C/t+M（C为管网建造费用，M为每年管理费用）第八章分区给水系统1.在哪些情况下给水系统需要分区供水？给水区很大、地形高差显著或远距离输水的地区。2.分区给水有哪些基本形式？6并联分区和串联分区3.泵站供水时所需的能量由几部分组成？分区给水后可以节约哪部分能量，哪些能量不能节约？由三部分组成：1）保证最小服务水头所需的能量E1；2）克服水管摩阻所需的能量E2；3）未利用的能量（因各用水点的水压过程而浪费的能量）。分区后E1和E2都不能节约，而E3能被节约。4.泵站供水能能量分配图是如何绘制的？以区域中有4个节点为例：1）将节点流量q1、q2、q3、q4等值顺序按比例绘在横坐标上。各管段流量可从节点流量求出。2）纵坐标按比例绘出各节点的地面标高Z和所需的最小服务水头H，得到若干以q为底、H+Z为高的矩形面积，这些面积的总和等于保证最小服务水头所需的能量E1。3）每一管段流量和相应水头损失所形成的矩形面积总和，等于克服水管摩阻所需能量E2。4）剩下的面积以流量为底，过剩水压为高的矩形面积之和，这就是E3。5.输水管全长的流量不变时，能否用分区给水方式降低能量？不能。输水管全长的流量不变，即沿线无流量分出，分区后非但不能降低能量费用，设置基建和设备等项费反而增加，管理也趋于复杂。6.给水系统分成两区时，较未分区系统最多可节约多少能量？根据公式En=，当n=2时，En=，因此能节省的能量。7.特大城