给水系统的工作情况第03章

1第三章给水系统的工作情况2第三章给水系统的工作情况3.1给水系统的流量关系一、泵站的设计流量1、一泵站的供水曲线及设计流量供水曲线：水平线4.17%设计流量：地下水：α——水厂自用水系数，1.05-1.10T——一级泵站每天工作时数，24小时)/(3hmTQQd=Ι最高日用水量)/(3hmTQQdα=Ι32、二泵站的供水曲线及设计流量供水曲线（工作制度）的确定与用水曲线有关。¾管网内无水塔时：任何时刻的二泵站的供水量应等于用水量。¾管网内有水塔时：（1）、供水曲线应尽量接近用水曲线（不多于三级）；A、提高水泵的工作效率（开启次数，高效段）B、减少调节容积（2）、水泵的合理选择及搭配；A、每一级有合适泵，但是不能开启频，不合适再重新定级。B、对水量的变化有一定的适应能力（高效段内）；‹二泵站的设计流量就是每级的供水量，一天的供水量等于最高日用水量。例如二级：A%12+B%12=100%第三章给水系统的工作情况4二、水处理构筑物的设计流量地表水地下水T——一级泵站每天工作时数，24小时)/()/(33hmTQQhmTQQdd==水水α)/()/(33hmTQQhmTQQdd==水水α第三章给水系统的工作情况5三、输水管、管网的设计流量输水管指二泵站到管网的管线。1、无水塔管网：最高日最高时平均秒流量。2、网前水塔管网：输水管：从二泵站——水塔：最大（高）一级供水量；从水塔——管网：最高日最高时平均秒流量。管网设计流量：最高日最高时平均秒流量第三章给水系统的工作情况63、对置水塔以最高时水塔输出流量和二泵站输出流量为相应输水管和管网的设计流量。供水分界线：1、不固定2、通过节点（分界线上节点由二泵与水塔同时供水）第三章给水系统的工作情况7024681012141618202224二泵站供水曲线一泵站供水曲线第三章给水系统的工作情况8四、给水系统的流量特点¾各部分的工作流量（设计）不同在一天中是在变化的，只有一泵不变¾水塔与清水池的作用解决供需矛盾——调节流量的作用水塔和清水池统称为给水系统内的调节构筑物。第三章给水系统的工作情况93.2水塔和清水池的容积计算一、意义1、提高水泵的效率二泵站的供水线应接近于用水线（用水不平缓，高低起伏）这时要有多组不同型号水泵，效率低（超过三台每段），大功率电机启动影响电网。2、满足水处理工艺的需要也就是一、二泵站的设计流量不能相同，提供给水厂的流量应是常年均匀的（最大日平均秒流量）3、方便水泵站的运行管理4、提高供水的安全性（储备水量、消防用水、水压稳定）第三章给水系统的工作情况10二、流量调节作用清水池调节一、二泵站的流量差额；水塔、高位水池调节：二泵站与管网的流量差额。即：当一泵站供水量大于二泵站供水量时，多余的水进入清水池；当一泵站供水量小于二泵站供水量时，不足的水由清水池流出；当二泵站的供水量大于管网用水量时，多余的水进入水塔，当二泵站的供水量小于管网用水量时，不足的水由水塔流出。第三章给水系统的工作情况11三、水塔的容积计算总容积：W=W1+W2（m3）W1——调节容积，有两种算法：一种是根据供水量和用水量变化曲线推算。另一种是根据经验估算3～6%QdW2——消防储水容积。10分钟室内消防量。二股射流，每股2～5升/秒四、清水池的容积计算总容积：W=W1+W2+W3（m3）W1——调节容积，有水塔：一、二泵供水线差额或根据经验估算（10～20）%Qd无水塔：一泵与用水曲线差额W2——消防储水容积，按2小时计W3——水厂自用水容积（5～10）%Qd第三章给水系统的工作情况12024681012141618202224二泵站供水曲线用水曲线13讨论给水系统的水压关系，是为了求出扬程和塔高。上节阐述了流量关系，每一时的各组成部分的流量，都与系统各部分的压力对应，也就是给水系统的工作参数是Q、H，是相互对应的。3.3给水系统的水压关系第三章给水系统的工作情况14一、一级泵站水泵扬程的确定第三章给水系统的工作情况15Hp=H0+hd+hsmH0——静扬程，即吸水井最低水位和水处理构筑物最高水位的高程差，m；hd、hs——由最高日平均时供水量加水厂自用水量确定的吸水管、压水管和泵站内管线中的水头损失，m。二、二级泵站水泵扬程和水塔高度的确定1、管网控制点所谓控制点是指管网中控制水压的点。该点的自由水压满足要求，其余各点均满足要求且高于控制点水压。离泵站最远，地形最高的点。这是管网计算中重要的概念。因为要以控制点为计算水头损失的起点，那么在设计时，要选定控制点的位置（不能以个别高层为准）。特征：A、地形最高点；B、距二泵站最远点；C、大用户点第三章给水系统的工作情况162、无水塔管网的二级泵站水泵扬程（最高时）水压特征：A、管网首末端压差大；B、供水压力变化较频Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn（m）hs—吸水管损失;hc—输水管（压水管）损失;hn—管网损失;Hc—自由水头;Zc—控制点的地面标高与清水池最低水位的高程差特点：A、管网压力高；B、泵站制度复杂第三章给水系统的工作情况173、网前水塔管网的二级泵站水泵扬程和水塔高度水压特征：A、管网压力稳定；B、Ht局限性（达到设计流量前后）；C、供水压力较稳定水塔高度：Ht=Hc+hn-（Zt-Zc）（m）如Ht=0，（Zt-Zc）=Hc+hn（m）高位水池Zt—水塔点地面与清水池最低水位之差。二泵站水泵扬程：Hp=Zt+Ht+H0+hs+hc（m）H0—水柜的有效深度（m）。第三章给水系统的工作情况184、对置水塔管网的二级泵站水泵扬程和水塔高度第三章给水系统的工作情况19¾水压特征：在最高时由水泵和水塔同时向管网供水，可视为无水塔管网，网前水塔管网求Hp，Ht。¾特点：1、转输流量问题以最大转输时计;2、控制点不在分界线上时，不能用最小自由水头计算，因在分界线上任何点的自由水头应大于最小自由水头;3、在分界线上为满足转输需要，可放大管网个别管径;4、分界线的移动（不固定）。第三章给水系统的工作情况205、网中水塔管网的二泵站扬程和水塔高度原因:当城市有高地可利用，或保证大用户时，水塔可放在网中，构成网中给水系统，分为二种情况（根据位置不同）¾水塔靠近二泵站这时若泵站供水量大于泵站与水塔间用户用量，类似于网前水塔，无明显的供水分界线。水压特征：同网前水塔管网Hp=Ht+Zt+H0+hs+hc+hn（m）Ht=Hc+hn’-（Zt-Zc)第三章给水系统的工作情况21¾水塔远离二泵站Hp=Hc+Zc+hs+hc+hn（m）Ht=Hb+hn-（Zt-Zb）（m）Hp’=Ht+Zt+H0+hs+hc’+hn’（m）若控制点不在供水分界线上，Hp和Ht相应提高。这时的情况：网前水塔和对置水塔的综合。第三章给水系统的工作情况22三、消防时的二泵站扬程的确定1、说明几点‹消防时的管网压力为核算依据在设计时，管径扬程是按最大时流量确定的，而在消防时，对泵站和管网来说，又额外增加了消防流量，这时将增加管网水头损失，必须核算以最高时确定的管径和扬程是否能够满足消防时的流量和压力的需要。‹消防时的管网压力制度两种：高压网，低压网。我国普遍用的低压制消防。Hf=10m‹二泵站在消防时的核算流量：最高时+消防第三章给水系统的工作情况232、无水塔管网Hp’=Hf+Zc+h’s+hc’+hn’=∑h’+Hf+Zc（m）Hp=∑h+Hc+Zc比较∑h’-∑h＞Hc-HfHp’就大于Hp，设消防泵（专用，并联）＜Hc-HfHp’就小于Hp，不设消防泵第三章给水系统的工作情况243、网前水塔管网Hp’求法同无水塔管网，若Hp’＞Hp关水塔进出水管，反之可不关。第三章给水系统的工作情况254、对置水塔管网Hp’求法同无水塔管网，管网末端为消防时最不利点；这时着火点在水塔附近，而消防时的水压线低于最大时水压线，所以水塔存水可以供消防时使用，但因容积小，很快会放空。第三章给水系统的工作情况26四、管网设计计算的核算条件目的：验证最高日最高时所确定的管径、扬程能否满足其它情况下水量，水压要求。1、最高时加消防；2、最大转输时（对置）；3、事故时Q设为70%第三章给水系统的工作情况27引：随着现代科学技术水平的迅速发展，作为系统工程之一的可靠性工程理论日益受到人们的广泛重视。近年来，在设计和管理上，已经开始应用可靠性的理论。可靠性和其他技术经济指标一样，成为评价系统优劣的主要指标。可靠性问题之所以得到重视，是因为系统、构筑物、设备互相有关，任意一部分损坏可能导致整个系统的故障，而整个系统的故障，将对社会和人的生活带来损害。3.4给水系统可靠性和保证可靠性的方法第三章给水系统的工作情况28一关于可靠性（给水系统）的概念1、什么是可靠性给水系统的可靠性是指规定的使用状态下，在规定时间内完成预定功能的性能。预定功能:正常工作时，能保证用户所需的水量、水压和水质。事故情况时，水量水压和水质不能低于规定的限度，包括允许降低水压和减少水量的延续时间。给水系统的可靠性是在工程设计中必然要考虑的问题：这样可以减少因故障而引起的损失和维修费。当然为提高可靠性，必然要花费一定的费用。但由于不可靠也会造成费用的损失，两者应加以权衡而取得最优的可靠性。可靠性用可靠度F来表示（这是一个定量指标），它表示任何系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，可靠度0≤F≤1，F=1最可靠，F=0最不可靠。第三章给水系统的工作情况292、可靠性与费用的关系第三章给水系统的工作情况303、影响系统可靠性的诸因素给水系统的故障的发生为随机事件，是无法预测的。一般只有从以往的事故记录的统计资料中进行分析和整理后，可得出可靠性指标，因此具有概率性质。（1）、设计和施工的差错设计的一个主要差错就是用水量预测的误差，使得计算流量小于实际流量。施工误差，指标高的差错，水厂的稳定流量的影响，泵轴标高，地下水位的影响（2）、长期使用引起的损坏和通水能力的降低管网腐蚀，管漏，接口处不严，管内沉积，使得过水断面减小，通水能力小于70%就发生事故。（3）、水源的水位下降，水质恶化（4）、供电系统失灵，突然断电，因而停泵（5）、自然灾害的影响应用概率论依据：串联系统：任一组分发生故障即会使整个系统处于故障，也就是整个系统必须所有组分都无故障且同时发生。并联系统：任一组分发生故障不会使整个系统处于故障，只有一部分组分故障才会使整个系统故障，要使整个系统出现故障，所有组分必须故障同时发生。第三章给水系统的工作情况31二保证给水系统可靠性的方法1、可靠性的概率计算给水系统可靠性用可靠率来表示。主要的指标为无故障工作概率，即在一定期间内未发生故障的概率。若系统不可靠则指标为故障概率。他们分别表示为F（t）和D（t），且F+D=1（1）、无备用系统的概率计算（串联系统）A、无故障工作概率n——系统内组分数（净水构筑物、泵站、水塔、管线、阀门等）串联组分；并联组分（工作组分，备用组分）fi——第i个组分的无故障工作概率——n个组分的无故障工作概率之积如组分类型相同（仅在管网上：都是管线）即fi=f（随时值一样），这时∏==niitfF1∏=niif1ntfF=第三章给水系统的工作情况32B、故障概率Dt=1—Ft如组分类型相同，Dt=1-fn可见，n增加，Dt增加（f≤1）因此无备用系统可靠性不高。结论：¾组分越多，可靠度越差；¾系统的可靠度小于任一组分的可靠度（2）、有备用系统的概率计算（并联系统）总组分m，工作组分n，备用组分m-n，备用比对于并联系统：同有每个组分同时发生才有DtA、故障概率或如组分类型相同1≥=nmk∏==niitdD1∏=−=niitfD1)1(nintfdD)1(−==第i个组分的故障概率第三章给水系统的工作情况HI幻灯片32HIT1HIT,2009-10-633B、无故障工作概率如组分类型相同结论：¾组分数越多，可靠度越大¾系统可靠度大于组分可靠度¾系统的故障概率小于组分的故障概率∏=−−=−=niittfDF1)1(11ntfF)1(1−−=第三章给水系统的工作情况342、保证可靠性的方法（1）、给水系统备用