给水排水管网系统考试要点.docx

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给水排水管网系统考试要点

第一章

1、给水的用途通常分为：

生活用水、工业生产用水和市政消防用水三大类。

2、根据排水系统所接纳的废水的来源，废水可以分为生活污水、工业废水和雨水三种类型。

3、给水排水系统应具备以下三项主要功能：

水量保障、水质保障和水压保障。

给水排水管网系统均应具有以下功能：

水量输送、水量调节、水压调节。

4、给水排水系统可划分为以下子系统：

原水取水系统、给水处理系统、

给水管网系统、排水管网系统、废水处理系统、排放和重复利用系统

5、城市用水量分类：

居民生活用水量、公共设施用水量、工业企业生产用水量和工作人员生活用水量、消防用水量、市政用水量，主要道路和绿地浇洒用水量、未预见用水量及给水管网漏失水量。

上述各类用水量总和称为城市综合用水量；居民生活用水量和公共设施用水量之和称为城市综合生活用水量。

6、平均日用水量（Qad）：

即规划年限内，用水量最多的年总用水量除以用水天数。

该值一般作为水资源规划和确定城市设计污水量的依据。

7、最高日用水量（Qd）：

即用水量最多的一年内，用水量最多的一天的总用水量。

该值一般作为取水工程和水处理工程规划和设计的依据。

8、最高日平均时用水量：

（Qd/24）：

即最高日用水量除以24小时，得到最高日小时平均用水量。

9、最高日最高时用水量（Qh）：

用水量最高日的24小时中，用水量最大的1小时用水量、该值一般作为给水管网工程规划与设计的依据。

10、用水量日变化系数（Kd）：

最高日用水量与平均日用水量的比值。

Kd=365Qd/Qy（Qd——最高日用水量（m3/d）；Qy——全年用水量（m3/a））

11、时变化系数（Kh）：

最高时用水量和平均时用水量的比值。

Kh=24Qh/Qd（Qh——最高时用水量（m3/h））

12.水头：

位能与压能之和称为测压管水头，工程上又称为压力水头，或简称水头。

13、给水管网系统的构成：

一般由输水管（渠）、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）及水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）等构成。

输水管（渠）：

是指在较长距离内输送水量的管道或渠道，一般不沿线向外供水。

配水管网构成：

主干管、干管、支管、连接管、分配管。

配水管网中还需安装消火栓、阀门（闸阀、排气阀、泄水阀等）和检测仪器（压力、流量、水质检测等）等附属设施。

给水管网系统中的泵站有供水泵站（又称二级泵站）和加压泵站（又称三级泵站）两种形式。

水量调节设施：

有清水池（又称清水库）、水塔和高位水池（或水塔）等形式。

减压设施：

用减压阀和节流孔板等降低和稳定输配水系统局部的水压，以避免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，或避免用水的不舒适感

15、排水管网系统构成：

一般由废水收集设施、排水管网、水量调节池、提升泵站、废水输水管（渠）和排放口等构成。

16、给水管网系统类型按系统构成方式分类：

统一给水管网系统、分区给水管网系统（串联分区、并联分区）

17、排水体制：

废水分为生活污水、工业废水和雨水三种类型，它们可采用同一个排水管网系统排除，也可采用各自独立的分质排水管网系统排除。

不同排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。

18.排水系统种类：

主要有合流制和分流制两种。

合流制排水系统：

将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道（渠）系统内排放的排水系统。

分流制排水系统：

将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上管道（渠）系统内排放的排水系统。

优缺点分析：

合流制排水系统分流制排水系统

造价、施工造价低、施工较容易两套管道，造价高、施工量庞大

污水厂运行管理晴、雨天水量变化大，管理复杂水量较恒定，管理方便

环境污染雨污水溢流，造成污染初期雨水直排，造成污染

第二章

1、给水管网布置的基本形式——树状网和环状网。

优缺点：

树状网：

造价低；供水可靠性较差、水质容易变坏；

环状网：

造价高；供水比较可靠、大大减轻水锤作用产生的危害

适用性：

树状网：

一般适用于小城市和小型工矿企业，这类管网从水厂泵站或水塔到用户的管线布置成树枝状

环状网：

一般适用于城市中心地区

2、输水管渠定线的基本原则：

?

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；?

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；?

管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。

3、输水管的最小坡度应大于1：

5D，D为管径，以“mm”计。

输水管线坡度小于1：

1000时，应每隔~1km转置排气阀。

即使在平坦地区，埋管时也应做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。

4、排水管网布置原则：

?

按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管网，要进行多方案技术经济比较；?

先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，应按从干管到支管的顺序进行布置；?

充分利用地形，采用重力流排出污水和雨水，并使管线最短、埋深最小；?

协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管的衔接；?

规划时要考虑到使用管渠的施工、运行和维护方便；?

远近期规划相结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。

【给水管网布置原则：

P29】

5、排水管网一般布置成树状网，根据地形不同，可采用两种基本布置形式——平行式和正交式。

（特点、适用地形）

平行式：

排水干管与等高线平行，而主干管则与等高线基本垂直。

适应于城市地形坡度很大时，可以减少管道的埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水力条件。

正交式：

排水干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设。

适应于地形平坦略向一边倾斜的城市。

6、设置检查井的位置：

管道交汇、直线管道中的管径变化、方向的改变处、坡度变化（高程）、直线管道上每隔一定距离。

7、地形是影响管道定线的主要因素。

8、污水主干管的走向与数目取决于污水厂和出水口的位置和数目。

9、污水干管一般沿城市道路布置。

不宜设在交通繁忙的快车道下和狭窄的街道下，不宜设在无道路的空地上，而通常设在污水量较大或地下管线较少一侧的人行道、绿化带或慢车道下。

10、雨水管渠布置：

?

充分利用地形，就近排入水体；?

尽量避免设置雨水泵站；?

结合街区及道路规划布置；?

雨水管渠采取明渠和暗渠相结合的形式；?

雨水出口的布置有分散和集中两种布置形式；?

调蓄水体的布置应与城市总体规划相协调；?

城市中靠近山麓建设的中心区、居住区、工业区，除了应设雨水管道外，应考虑在规划地区周围设置排洪沟，以拦截在分水岭以内排泄的洪水，避免洪水的损害。

第三章

水力等效简化原则：

经过简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。

第四章

1、管线简化的一般方法：

?

删除次要管线（如管径较小的支管、配水管、出户管等），保留主干管线和干管线；?

当管线交叉点很近时，可以将其合并为同一交叉点；?

将全开的阀门去掉，将管线从全闭阀门处切断；?

并联的管线可以简化为单管线，其直径采用水力等效原则计算；?

在可能的情况下，将大系统拆分为多个小系统，分别进行分析计算。

2、给水排水管网模型元素：

管段、节点

管段：

是管线和泵站等简化后的抽象形式（泵站、减压阀、跌水井、非全开阀门等）；特点：

流量不能改变，能量可以改变

节点：

是管线交叉点、端点或大流量出入点的抽象形式；特点：

能量唯一，不能改变，流量可变

管段沿线流量的分配：

管段中间的流量应运用水力等效的原则折算到管段的两端节点上，通常给水管网将管段沿线配水流量一分为二分别转移到管段两端节点上（更经济），排水管网将管段沿线收集水量折算到管段起端节点（更安全）

3、节点流量正值表示流出节点，负值表示流入节点。

4、管段设定方向不一定等于管段中水的流向。

5、欧拉公式：

L（内环数）+N（节点数）=M（管段数）+P（连通分支数）

树状管网：

M=N-1

6、节点流量方程组：

根据质量守恒定律，流入节点的所有流量之和应等于流出节点的所有流量之和。

i∈Sj

∑（±qi）+Qj=0j=1，2，3，…，N

qi——管段i的流量；Qj——节点j的流量；Sj——节点j的关联集；N管网模型中的节点总数

7、管段压降方程：

根据能量守恒规律，任意管段i两端节点水头之差，应等于该管段的压降。

HFi-HTi=hii=1,2,3,…,M

Fi，HFi——管段i的起点编号和起点节点水头；

Ti，HTi——管段i的终点编号和终点节点水头；

hi——管段i的压降；M——管网模型中的管段总数

8、环能量方程组：

规定回路中管段流量和水头损失的方向以顺时针为正，逆时针为负

∑hi=∑（HFi-HTi）=0

k——管网中的环的编号；i——第k环中的管段编号

第五章

1、管段水力特性：

指管段流量与水头之间的关系，包括管段上各种具有固定阻力的设施影响

HFi-HTi=hi=siqi｜qi｜n-1-hei=sfiqi｜qi｜n-1-hei（没设泵站且忽略局部阻力的管段）i=1，2，3，…，M

hi——管段压降，即水流通过该管段产生的能量损失，或认为是测压管水头降低量（mH2O）

qi——管段流量（m3/s）

si——管段阻力系数，反映管段对水流的阻力大小，因为该管段上的管道、管件、阀门、泵站等所有设施阻力系数之和；si=sfi（管段摩阻系数）+smi（管道局部阻力系数）+spi（泵站内部阻力系数）

hei——管段扬程，反映管段上泵站提供给水流的总能量，即泵站静扬程（m），如果管段上未设泵站，则hei=0

n——管段阻力指数，应与水头损失计算公式一致M——管段总数

2、定压节点：

已知节点水头而未知节点流量的节点。

3、定流节点：

已知节点流量而未知节点水头的节点。

4、一般规定，顺时针方向的环校正流量为正，逆时针方向的环校正流量为负

第六章

1、供水管网设计的基本原则：

P119

2、调节容积计算：

P120

3、集中用水户是从管网中一个点取得用水，且用水流量较大的用户，其用水流量称为集中流量，如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可以作为集中流量；分散用水户则是从管段沿线取得用水，且流量较小的用户，其用水流量称为沿线流量，如居民生活用水、浇路或绿化用水等。

4、配水长度不一定是实际管长，输水管（两侧无用水）配水长度为零，单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%，只有部分管长配水的管段按实际比例确定配水长度，只有当管段两侧全部配水时管段的配水长度才等于其实际管长。

5、管段设计流量分配通常应遵循的原则：

?

【目的性】从一个或多个水源（指供水泵站或水塔等在最高时供水的节点）出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离输送到整个管网的所有节点上；?

【经济性】在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主要供水方向（如通向密集用水区或大用户的管段）分配较多的流量，向次要供水方向分配较少的流量，特别要注意不能出现逆向流；?

【可靠性】应确定两条或两条以上平行的主要供水方向并且应在各平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直于主要供水方向的管段上也要分配一定的流量，使得主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过

6、经济流速：

一定年限T年（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

7、节点服务水头：

即节点地面高程加上节点所连接用户的最低供水压力

8、控制点：

即给水管网用水压力最难满足的节点

9、管网设计校核：

消防工况校核、水塔转输工况校核、事故工况校核

第七章

给水管网优化设计的目标：

降低管网年费用折算值，亦即在一定投资偿还期（亦称为项目投资计算期）内的管网建设投资费用和运行管理费用之和的年平均值。

W=C/T+Y1+Y2

W——年费用折算值（元/a）

C——管网建设投资费用（元），主要考虑管网造价

T——管网建设投资偿还期（a）；取值15-20年

Y1——管网每年折旧和大修费用（元/a）

Y2——管网年运行费用（元/a），主要考虑泵站的年运行总电费

第九章

1、排放系数：

污水量定额与城市用水量定额之间的比例关系（~）

2、污水量日变化系数（Kd）：

指设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值

3、污水量时变化系数（Kh）：

指设计年限内，最高日最高时污水量与该日平均时污水量的比值

4、污水量总变化系数（Kz）：

指设计年限内，最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值。

Kz=KhxKd

5、污水管网节点设计流量计算和给水管网节点设计流量计算的两点不同之处：

?

四类城市污水流量中有三类一般作为集中流量处理，只有居民生活污水是沿线流量，沿线流量是按管段连接的服务区域内的面积比例或管长比例进行分配，但不是直接分配设计流量，而是分配平均日流量，在计算管段设计流量时再乘以总变化系数；?

管段分配的沿线流量全部加在上游节点作为节点流量

6、qi=q沿i+q集I=q本沿i+q转沿i+q本集i+q转集i

=Kz1i（q本沿i+q转沿i）+q本集i+q转集i

7、污水管道设计参数：

设计充满度、设计流速、最小管径、最小设计坡度、污水管道埋设深度、污水管道的衔接

（1）设计充满度（当h/D=1时称为满管流，当h/D＜1时称为非满管流）

1）最大设计充满度

管径D或渠道高度H（mm）最大设计充满度h/D或h/H

200~300

350~450

500~900

≥1000

2）污水管道应按非满流管设计的原因：

◆污水流量是随时变化的，而且雨水或地下水可能通过检查井盖或管道接口渗入污水管道。

因此，有必要保留一部分管道内的空间，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出而妨碍环境卫生

◆污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害的气体，需留出适当的空间，以利于管道内的通风，排除有害气体

◆便于管道的疏通和维护管理

（2）设计流速

1）污水管道在设计充满度下最小设计流速为s；明渠的最小设计流速为s（最小设计流速是保证管道内不产生淤积）

2）金属管道的最大设计流速为10m/s；非金属管道的最大设计流速5m/s（最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏）

（3）最小管径

1）在居住区和厂区内的污水支管最小管径为200mm，干管最小管径为300mm。

在城镇道路下的污水管径最小为300mm（防止污水管内堵塞，使养护工作方便）

（4）最小设计坡度

1）管径200mm的最小设计坡度为；管径300mm的最小设计坡度为（防止管道内产生沉淀）

（5）污水管道埋设深度

1）管道埋深：

污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，简称为管道埋深。

2）污水管道的最小覆土厚度应满足的三个因素

◆防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道

◆防止地面荷载而破坏管道（车行道下≥）

◆满足街区污水连接管衔接的要求

（6）污水管道的衔接（水面平接、管顶平接）

1）水面平接法一般适于上、下游管道直径相同时，特别是在平坦地区采用，因为这种衔接方法较管顶平接方法要求下游埋深小

2）管顶平接法适用于地面坡度较大或下游管道直径大于上游管道直径时采用。

第十章

1、降雨量：

指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为体积/（面积·时间）或长度/时间，这时降雨量又称为一定时间内的降雨深度

2、暴雨强度：

在降雨量累积曲线上取某一时间段，称为降雨历时。

如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历时的暴雨强度。

降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。

3、重现期：

指在多次的观测中，事件数据值大于等于某个设定值重复出现的平均间隔年数，单位为年（a），最小值不宜低于年

4、确定设计重现期的因素：

排水区域的重要性、功能（如广场、干道、工厂或居住区）、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积的大小等。

5、在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。

重现期一般选用~3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用2~5年

6、暴雨强度公式：

q=167A1（1+ClgP）/（t+b）n

q——设计暴雨强度[（L/s）/hm2]q=167i

t——降雨历时（min）

P——设计重现期（a）

A1，C，n，b——待定参数

6、地面径流：

降落在地面上的雨水在沿地面流行的过程中，一部分的雨水被地面上的植物、洼地、土壤或地面缝隙截留，剩余的雨水在地面上沿地面坡度流动，称为地面径流。

7、地面径流系数：

地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数ψ，径流系数小于1.

8、地面径流系数的值与汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植被分布、建筑密度、降雨历时、暴雨强度及暴雨雨型有关。

9、集水时间：

指雨水从汇水面积上最远点流到设计的管道断面所需要的时间，记为τ，常用单位为“min”。

10、折减系数m的取值：

地下暗管m=2；明渠m=；陡坡地区，采用暗管时m=~2。

11、引入折减系数的原因：

?

雨水管并不是一开始就形成满流；?

当下游管达到满流时，上游管可能不是满流。

12、雨水管渠设计流量计算公式：

Q=ψqF

13、雨水管渠设计参数：

设计充满度、设计流速、最小坡度、最小管径

14、截流倍数：

当溢流井内的水流刚达到溢流状态的时候，合流管和截流管中的雨水量与旱流污水量的比值。

15、溢流井下游截留管道的设计水量计算公式：

Qj=（n0+1）Qh+Q’h+Q’y

Qj——截流合流排水制溢流井下游截流管道的总设计流量（L/s）

n0——设计截流倍数

Qh——从溢流井截流的上游日平均旱流污水量（L/s）

Q’h——溢流井下游纳入的旱流污水量（L/s）

Q’y——溢流井下游纳入的设计雨水量（L/s）

16、我国多数城市一般采用截流倍数n0=3

17、一般忽略旱流流量变化的影响。

第十一章

1、阀门：

用来调节管线中的流量或水压。

流量：

闸阀，蝶阀水压：

减压阀，安全阀，泄压阀

2、止回阀一般安装在水压大于196kPa的泵站出水管上，防止因突然断电或其他事故时水流倒流损坏水泵设备

3、排气阀安装在管线的隆起部分，长距离输水管一般随地形起伏敷设，在高处设排气阀；在管线的最低点须安装泄水阀。

4、井的分类：

检查井（跌水高度≤1m）；跌水井（增大埋深，消耗能量；跌水高度＞1m）；溢流井；换气井（设有通风室）；水封井（产生引起爆炸火灾的气体）