给水排水讲稿-updated

1给水排水讲稿给水排水概论1、给排水内容水有两个循环：自然循环与社会循环水利工程：研究水的自然循环及其调控给排水工程：研究水的社会循环及其调控具体内容（1）室内给排水（建筑给排水）（2）室外给排水取水工程给水管网（输水、配水工程）给水处理排水管网污水处理2、我国水资源情况我国人均水资源量：世界平均值的1/4。华北地区人均水资源量：我国平均值的1/6～1/83、我国水污染情况城市污水处理率：35％工业废水达标排放率：不足50％我国七大水系污染程度由重到轻顺序：辽河、海河、淮河、黄河、2松花江、珠江和长江。城市生活饮用水水源：90％受到污染。4、相关的高新技术支持a)监测技术：1975年我国饮水卫生标准检测项目只有35项，2002年已增至96项，其中大部分有毒有机污染物都是微克/升水平，必须使用现代最新仪器检测方法才能测出。b)物理、化学、现代生物工程和基因工程：已开发出众多高级氧化技术、大量专属高效工程菌和转基因工程菌c)信息技术：自动采集、自动控制、自动化管理d)新材料：新的管材：如塑料材、玻璃钢管材、复合管材等药剂：新型高效绿色絮凝剂、氧化剂、催化剂、吸附剂等膜分离材料：21世纪的水处理将是膜的世纪，膜材料的大规模应用将使水处理技术加快向高新技术方向发展。5、开设本课程的目的：增加就业机会规划、设计、施工、运行管理以及科研。6、讲课主要内容：·输水、配水工程·给水处理·排水管渠设计计算·排水泵站、污水处理厂设计3教材：1.《给水工程》（第四版），严煦世等，中国建筑工业出版社2.《排水工程》（上册，第四版），孙慧修等，中国建筑工业出版社参考书：1.许保玖,《给水处理理论》2.王林，王宝贞，《饮用水深度处理技术》3.周本省，《工业水处理技术》（第二版）4.李培元，《火力发电厂水处理及水质控制》5.张葆宗，《反渗透水处理应用技术》6.《给排水设计手册》(第二版)7.BenefieldL.D.etal,“Processchemistryforwaterandwastewatertreatment”8.AWWA,WaterQualityandTreatment:Ahandbookofcommunitywatersupply,5thed.1999.考试方式：开卷4PartI输水与配水工程重点：（1）管网定线（2）流量分配（3）管网平差（4）泵扬程确定（5）管网核算第四章管网和输水管渠布置§1管网布置形式1.管网定义：配水给用户的管道系统。2.管线分类干管：输水至各用水地区分配管：从干管配给接户管与消火栓接户管：从分配管接到用户去的管线3.管网布置形式5（1）树状网优点：管线短，造价低缺点：可靠性差，末端水质量易变坏，有水锤危害适用于：a.可靠性要求不高的小城镇b.城市给水系统建设初期（先树状，后环状）（2）环状网优点：可靠性高，水锤危害小缺点：管线长，造价高实际管网：环状与树状结合城区（市中心）－环状郊区、次要地区－树状§2管网定线1.城市管网定线时，一般只限于干管及干管间连接管。定线原则：经济、可靠、维修方便a.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，从用水量较大街区通过→管线短、管径小→经济b.按主流方向以最短距离布置几条平行的干管，间距500－800m,用连接管连接（连接管间距为800－1000m）→可靠性↑6c.沿城市规划道路定线，尽量避免在高等级或重要道路下通过→便于检修2.工业企业管网根据企业内的生产用水和生活用水对水质和水压的要求，两者可合用一个网，或分建两个网。消防用水管网通常不单独设置，而和生活或生产给水管网合并。生活用水：a.单独使用时，可为树状网。b.与消防用水合并的网，应为环状网。生产用水：a.可靠性要求高时，环状网，个别距离较远的车间可用双管代替环状网。b.可靠性要求低时，树状网大型企业的各车间用水量一般较大，不易划分干管与分配管，定线与计算时全部管线都要考虑。§3输水管渠定线1.输水管渠定义：从水源输送水厂，或从水厂输到相距较远的配水管网的管线（渠）。2.特点：沿线一般不接用户管，主要起转输水量的作用。3.布置原则（自学）7a.线路短，土石方量少，施工维护方便，少占农田。b.管线走向：沿道路（最好）。c.尽量避免穿河谷、铁路、沼泽等地质差的地段。d.优先考虑重力流（水库作水源）。e.保证供水安全，有两种措施：一条输水管＋水池（用水区附近）二条输水管，并设连通管f.最高点设排气阀，最低点设泄水阀及泄水管。8第五章管段流量、管径和水头损失§1自学§2管网图形及简化9§3沿线流量和节点流量两个基本概念（1）节点包括：a.水源节点（泵站、水塔或高位水池）。b.不同管径或不同材质管线交接点。c.相交点。d.集中向大用户供水点。（2）管段：两节点间的管线。1.沿线流量：指供给管段两侧用户所需的流量10（1）长度比流量qi=qsli优点：计算简单缺点：精度低适用于：干管分布比较均匀的管网。（2）面积比流量∑∑-AqQqA=供水面积总和qi=qAAi优点：计算精度高缺点：计算复杂112.节点流量管段流量：沿线流量＋转输流量折算流量：将渐变流折算成恒定流→管段水头损失不变12∴α＝0.5-0.57工程上，为简化计算，取α＝0.5α＝0.5时，q=qt+1/2ql等效结果：ql分为两个1/2ql，分别在管段的始、末段集中流出。13管网任一节点的节点流量为：∑=liqq21§4管段计算流量1.树状网∴树状每一管段只有唯一的流量值，可以确定。142.环状网流量分配多种多样，但需符合连续性方程（质量守恒）：环状网流量分配原则：a.拟定主流向，选定控制点（水压控制点－大用户、边远地区，或地形较高之处）。b.按主流向布置几条平行干管，均配流量；干管间用连接管连接，15配小流量。c.流量分配需满足连续性方程。§5管径计算技术上：Vmax=2.5-3.0m/s→防止严重水锤Vmin=0.6m/s→输送浑浊原水时，避免悬浮物沉积∴范围较大经济上：V↑→投资↓，但运行费用↑V↓→投资↑，但运行费用↓16§6水头损失计算水头损失主要来自沿程损失，局部损失可忽略不计。谢才公式：1718§7管网计算的基础方程1.管段（P）、节点（J）、和环数（L）之间的关系稍复杂的情况：J=10,L=4,P=10+4－1=13J=10,L=5,P=10+5－1=14192.连续性方程J个节点，共有J-1个独立方程。大用户为什么？(∵∑)+(=iiQqQ）203.能量方程L个环，可建立L个独立方程21第六章管网水力计算计算任务：（1）确定各管段管径（2）管网平差（3）水泵扬程、水塔高度的确定（4）管网核算§1树状网计算树状网各管段的流量是唯一的，∴树状网的计算相对较容易。分析P46例题。§2环状网计算1.解管段方程组思路：将水头损失→管段流量J-1个独立线性方程L个独立非线性方程上述共有J-1+L＝P个独立方程22∴可求P个管段流量（节点流量为已知）。能量方程组为非线性方程组，求解十分复杂。∴通常将其近似化为线性方程组，多次求解，逐渐逼近，方法如下：ijijijnijijijnijijnijijijqrqqsqqsqsh=])([][==__110≈管段初步假设流量计算步骤：a.先假定初始值)(0ijq（可设)(0ijq＝1）b.计算ijrc.求解第一次调整后流量值)(1ijqd.用新求得的qij作为初始值，计算新的rij,再求解)(2ijq,)(3ijq…)(mqij，直到满足所需精度：εmqmqijij≤1)()(__232.解节点方程组思路：（1）能量方程由节点水压表示时，可自动成立，∴不用考虑例如：对环I：Iijh∑)(＝(H1-H2)+(H2-H3)+(H3-H4)+(H4-H1)=0方程数降为J-1个，∴解节点方程组的计算工作量较解管段方程组少。（2）将管段流量qij→节点水压Hi,HjijijijnijijnijijjiijqrqqsqsHHh====__1)(==__jiijijjiijHHcrHHq式中：cij=1/rij连续性方程：J个节点，只有J-1个独立方程。但通常J个节点水压中有一个已知（如控制点水压）24↓↓∑∑000121=)](+[=)](+[=)](+[____∑JjiijijiijijiijiHHcqHHcqHHcq可采用与解管段方程组相似的逼近法求解节点水压。计算步骤：a.先假定初始值)(0iH（i＝1,2,…,J）b.计算nijnjijiijijsHHHHqc111000000___)()(=)()()(=)(c.求解第一次调整后节点水压)(1iH（i＝1,2,…,J,对水压确定的节点，水压不校正）d.用新求得的Hi作为初始值，计算新的cij,再求解)(2iH,)(3iH…)(mHi，直到满足所需精度：εmHmHii≤1)()(__主要问题：需解线性方程组，手工计算时较麻烦。为避免解线性方程组，Hardy-Cross提出了一种简易方法（Hardy-Cross迭代法），步骤：a.先假定)(0iHb.计算)(=)(=)(=_____jinjinijnijjinijijijHHHHssHHshq11111c.核实∑+ijiqq是否接近零，如不接近零，则进行水压校正d.求水压校正值：25∑)(=___inijnijiihsnqH111e.已知水压的节点不校正，其余点（i）以iiHH+代替iHf.重复b,c,d,直到满足所需精度：εmHmHii≤1)()(__。3.解环方程组（Hardy-Cross法）初始流量按连续性方程分配，已满足；调整后，对任何节点，流向节点的q等于流离节点的q，因此连续性方程自动满足。方程数量降为L个，∴解环方程组的计算工作量最少。2627§3水塔高度及二级泵扬程的确定1.水塔高度的确定水柜底离地面的高度（Ht）:2.二级泵扬程（Hp）的确定（1）无水塔管网28（2）网前水塔管网29Hp=Zt+Ht+Ho+hc+hs水柜的有效水深水塔水柜底离地面高度水塔处地面与清水池最低水位高差（3）对置水塔的管网最高用水量时，同无水塔管网（分界线C点代替控制点）。最大转输时，二级泵扬程：Hp’=(Zt+Ht+Ho)+hn’+hc’+hs’（4）网中水塔管网水塔靠近二级泵站，类似网前水塔水塔远离二级泵站，类似对置水塔30§4管网核算管网的管径、水泵扬程，通常先按设计年限内最高日最高时的用水量与水压计算，然后再核算，以调整部分管径或水泵扬程（或消防时专设消防泵）。1.消防时核算假定火灾发生在控制点Hc=10m（消防时允许控制点最小服务水头下降）消防时流量＝最高日最高时＋消防用水量2.最大转输时核算（只限于设置对置水塔或网中水塔时）最大转输时节点流量＝最大转输时用水量×最高用水时该节点流量/最高日最高时用水量3.最不利管段发生故障时核算事故时水量按设计水量的70%计。作业：314（给水工程）页第二题357（给水工程）页第二题382（给水工程）页第二题61（排水工程）页第一题