给水排水管道系统期末考试复习资料.docx

给水排水管道工程习题一、名词解释1.长度比流量：假定沿线流量均匀分布在全部配水干管上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量。2.本段流量：从管段沿线街访流过来的污水量称为本段流量。转输流量：从上游管段或旁侧管段流过来的污水量。集中流量：从工业、企业及大型公共建筑物流出来的污水量。3.最小覆土厚度：指的是管道外壁顶部到达地面的距离。埋设深度：只管到内壁距离地面的距离。4.经济流速：求一定年限t（称为投资偿还期）内，管网造价和经营管理费用之和为最小的流速。5.降雨历时：指的是降雨的连续时段，可以是一场雨整个降雨过程所持续的时间，也可以是其中某个连续的降雨时段。集水时间：流域内最远点的雨水流到雨水口所需要的时间。6.时变化系数：最高一小时用水量与平均时用水量的比值。二、填空1.清水池有效容积确定后尚需复核必要的消毒接触时间，加氯消毒一般不低于30min，且清水池个数一般不少于2个，并能单独工作和分别放空，若因条件特殊亦可采用1个，但需分格，以便清洗或检修时不间断供水。2.排水工程的主要内容包括：收集污水并输送到合适的地方并对污水进行有效处理后达标排放或者重复利用。3.管道衔接方式通常有水面平接和管顶平接。4.污水管道中污水流动的特点是重力流和均匀流。5.给水管道的水力等效简化的原则是：经简化后，等效的管网对象与原来实际对象具有相同的水力特性。6.雨水管道的最小管径为300mm相应的最小坡度为0.004。7.排水管渠的清通常用的方法为水力清通和机械清通。8.给水管网的连续性方程组与能量方程组组成描述管网模型水力特性的恒定流基本方程组。9.给水管网平差计算中，基环（本环）的校正流量公式可统一表达为：常见的给水管网附件有：阀门、消火栓、排气阀、泄水阀等。三、简答题1.什么是给水管网计算中的控制点？确定控制点有什么作用？答：控制点为供水最不利点，通常在离供水泵站最远，且较高处供水泵站使该点水压满足要求，则管网中其余各点水压均可满足要求，具有这样特性的供水点称为控制点。推求泵站扬程首先应确定控制点，确定了控制点便可从控制点向泵站方向推求总水头损失，进而求出泵站扬程。3.污水管道覆土厚度和埋设深度是否是同一含义？各指什么？污水管道设计时为什么要限定覆土厚度的最小值？一般情况都有哪些规定？答：最小覆土厚度指的是管道外壁顶部到达地面的距离，埋设深度指的是管到内壁距离地面的距离。污水管道的最小覆土厚度一般应满足三个因素的要求：必须防止管道内由于污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道；必须防止管壁因地面荷载而受到破坏；必须满足街坊污水连接管衔接的要求4.环状管网为什么要进行平差计算？手算平差通常采用什么方法？答：管网计算时初分流量满足节点流量平衡条件，但往往不能满足能量方程，因此，需重新调整管段流量，使其满足能量方程。当两个条件均满足，即可求出各管段水头损失hij和hij，进而求得HP，依据Hp，Q可选水泵。5.截流式合流制管道有哪些优缺点？适用于哪些场合？其水力计算中n0的含义是什么？答：优点：能将生活污水、工业废水、雨水在一个管道内进行排施工、管理方面缺点：下雨天流量过大，造成管径过大，部分污水不能得到有效处理，直接排入水体，对环境造成污染。适宜场合：1）水体纳污能力较强2）城市建设较完善，需要暗管进行排水，街道断面狭窄，管道系统设置受到限制3）地面有坡度向水体倾斜，岸边不受淹没n0:截流倍数1给水管网组成及功能（简答题）1)输水管（渠）较长距离内输送水量的管道或管渠特点：沿途不分配流量;可靠性要求高，一般为双线;造价及其昂贵，投资浩大2)配水管网分布在供水区域内的配水管道网络，将集中点的水量分配输送到整个供水区域，使用户可以从近处取水。非常庞大复杂的系统组成：主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成，以及阀门和检测仪表等附属设施。3)水压调节设施包括泵站和减压设施泵站：增加水流压力，克服管道内部水头损失，保障用户龙头水压。减压设施：减压阀和节流孔板等。降低管网静压和动压，避免水压过高造成供水设施破坏。4)水量调节设施清水池、水塔、高位水池等调节供水与用水的流量差。后二者现今已较少应用。2给水管网重要性(简答题)1)投资巨大开挖，破路，管材，施工等。寸管寸金2)资源耗费大电量耗费大3)供水流程的最后环节，直接承担向用户输水的任务，对用户龙头出水的水量、水压及水质的影响至关重要。直饮水的控制环节4)水司最重要的部门，待遇最好的部门3给水管网的类型(简答题)1)按水源数目：单水源给水管网，多水源给水管网单水源：所有用于水来自于一个清水池多水源：多个清水池作为水源，大中城市一般为多水源2)按照连接方式：统一给水管网，分区给水管网统一：系统中只有一个管网。中国管网之庞大世界第一。分区：划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，不同的水压可降低管网平均压力，减少爆管和泵站能量的浪费3)按照动力方式：重力输水管网，压力输水管网重力：水源地势高，水依靠自身重力流入用户压力：清水池的水由泵站加压送出。有时经过多级加压4)按照布置方式：枝装管网，环状管网枝装：可靠性差，末端易水质恶化环状：可靠性高，投资大(可能会考优缺点)4给水管网布置的总要求1)供给用户所需的水量2)保证用户足够的水压3)保证不间断供水4)保障用户饮水安全5给水管网布置的具体原则(简答题)1)前瞻性按照城市规划来布置管网，考虑给水系统分期建设的可能性，留有充分的发展余地。2)安全性保证管网安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到可接受的最小程度3)全面性管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压4)经济性力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用；减少拆迁，少占农田5)层次性先确定主干管布置，然后布置一般管线与设施，23级管线综合协调好与其它管道电缆和道路等工程的关系6给水管网布置的基本形式环状网和枝装网2枝装网供水安全性差，末端水质恶化严重，造价低环状网供水安全性好，造价高。1)在城市建设初期采用枝装网，以后逐步连成环状；2)供水安全性较低的边缘地区工矿企业可采用环状网7给水管网布置的具体注意事项（可能有填空题）1）与城市平面布置图和规划图一致，一般敷设在道路下，应避免在高级路面下通过。2）干管延伸方向应和二泵站到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致。沿水流方向以最短距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水量较大的街区通过。3）干管与干管之间可通过连接管相连，以保障干管供水安全4）管道与其它管线、建筑物、铁路等均需要保持一定的平面和垂直距离5）分配管大小以该单位用水量大小计算而定,考虑消防需要最小为100，尽可能地布置在较高的位置，保证对附近用水配水管中有足够压力，增加管道的供安全性6）干管的间距根据街区情况采用500800m,干管隔一定距离设横、跨管，其间隔考虑在8001000m左右，其作用是保证关闭一些阀门时能够供水。8水管材料的要求（简答题）1)足够的强度可承受各种内外荷载2)水密性不漏水3)水力条件好内壁光滑，减少水头损失4)水质条件好耐腐蚀，溶出物少5)性价比好价格低，使用年限长9给水管网调节构筑物水池有钢混水池、预应力钢混水池和砖石水池。一般为钢混水池主要包括：1水池主体2进水管3溢流管，不设阀门4检修孔5通风孔6放空阀7水位指示装置问题：解决管网问题的基本参数是？10管网简化的原则1)宏观等效原则对某些局部进行简化以后，要保持各元素之间的关系不变，即针对于计算目标而言，简化前后是等效的。2)小误差原则将误差控制在允许的范围内，必须满足特定的要求管网简化分为管线简化和附属设施简化1管线简化的方法1)删除次要管线2)当管线交叉点很近时，可合并为同一交叉点3)将全开的阀门去掉，将管线从全闭阀门处切断4)完全并联的管线，在不影响计算结果情况下可以简化为单线，但应符合水力等效原则。5)当一个供水区域仅由少数几条管线供水和其他管网相连时，可以将连接的管线断开，将一个管网分解为几个独立的管网，对几个管网分别单独计算。6)对于混合型管网，将枝装部分省略，将其流量加入上游节点上，转化为环状管网，按照上述原则计算。水力等效原则:经过简化后，等效的管网对象与原来的实际对象有相同的水力特性。如两条并联管线简化成一条后，在相同的流量下，应具有相同的水头损失。3问题:如果你进行管网计算，是否需要进行管网简化？为什么？（从水质角度，不应简化，但工作量太大，故可以能过计算机进行简化；过分简化，计算结果将与实际用水情况差别较大。总之，简化是有必要的。问题:管网简化的优点和缺点？12节点定义及特性定义流量和流态发生变化的点特性1节点不能改变水的能量：泵站、减压阀、阀门等不能置于节点上2节点可以可以有流量的改变具体形式：1管线交叉点2大用户接出点3长距离管道的中间4管径变化点5水源或储水池属性:构造属性：1节点高程2节点位置拓扑属性：1与节点关联的管段及其方向2与节点关联的管段数水力属性：1节点流量2节点水头3自由水头13管段定义及特性定义管线的抽象形式特性1只能输送流量，而不能改变流量2可以改变水的能量具体形式：泵站、减压阀、非全开阀门等应设于管段上。实际管线中的沿线流量在管网抽象时转化为节点流量。属性:构造属性：1管段长度2直径3粗糙系数拓扑属性：1管段方向 2起端节点 3终端节点水力属性：1管段流量2管段流速3管段摩阻4管段压降14管网计算流量沿线流量定义：管段计算流量包括该管段两侧的沿线流量和通过该管段输送到以后管段的转输流量计算前提：按照最大时进行流量分配。15流量分配环状管网环状网的流量分配较为复杂，而且不具有唯一性分配原则：流向任一节点的流量必须等于流离该节点的流量，以满足节点的流量平衡。规定：离开节点的管段流量为正，流向节点的为负环状网流量分配应兼顾经济性和安全性。经济性：管径确定后，在一定年限内管网建造费用和维护费用最小安全性：能向用户不间断供水，并保证应有的水压、水量和水质管径计算中，年折算费用与管径和流速有关。计算数据应根据城市当地状况而定。环状网流量分配的步骤：1)初步拟定管网的水流方向，选定管网的控制点。2)泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，干管之间尽可能均与分配流量3)连接管分配较少的流量多水源环状网流量分配：1)按照流量确定大致的供水范围和供水分界线2)在各自供水区域内进行流量分配3)分界线上节点流量，可能由几个水源同时供给16水头损失计算1）舍维列夫公式旧铸铁管和旧钢管 当v1.2时，当v1.2时，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的水头损失计算3）海曾-威廉公式C管壁粗糙系数该公式计算简单，在管网计算中最为常用。在实际工程中，可通过现场实验进行测定。4）科尔波洛克公式K绝对粗糙度贴近实际，但运算复杂，在比较各种公式的准确性时，以此公式计算结果为准。17环状网水力计算的条件P=J+L-14描述水源的流量和压力之间的关系。水泵特性曲线问题:1）管网是动态的，在每一时刻是否满足连续性方程？最大时，事故时，消防时为连续性方程计算管网的三个主要时刻，根据质量守恒，任何时刻都满足连续方程。2）在漏水情况下，是否满足连续方程？满足，将总漏失分配到各个管网中，最简单的做法是沿管段长度平摊漏失，算入节点流量或管段计算流量中。3）对于大环来说，是否满足能量方程？满足18解环方程（哈代克罗斯法）1前提：已经进行过流量分配，各节点满足连续性方程2过程：计算各管段的水头损失，水头损失不一定满足能量方程3将各管段流量进行反复调整4直至能量方程得到满足（在允许的误差范围内）最常用的一种计算方法：连续性方程+能量方程主导思想：要满足连续性方程基础上，逐步修正管段流量，减少环闭合差，最后满足量方程。可分为两个部分：本环的影响和邻环的影响解环方程法的具体过程：1)流量分配，初步拟定各管段的流量2)校核能量方程，一般情况下不能满足。每个环内各管段的水头损失之和不等于零，所得的非零值称为“环闭合差”如果环闭合差大于零，说明顺时针流向的管段流量分配过大，反之则逆时针分配过大。3)引入“环校正流量”，修正环上各管段的流量。修正后的管段流量再次代入能量方程，得到喜爱一次迭代的环闭合差和环校正流量，再一次修正管段流量，直至环闭合差小于规定值为止（手工时每环小于0.5m，大环小于1.0m；计算机时0.01-0.05m）。4)注意：对于连接两个环的管段，其修正流量等于其上次迭代后的流量加上本环校正流量和邻环校正流量。5)闭合差小于规定值后，可开始计算水泵扬程。完成平差管网计算。19二次污染（定义）:经给水处理厂净化后的水，需通过复杂庞大管网系统输送到用户。从水厂到用户，途径管线长度数十公里，水在管网中的滞留时间从数小时到数日。输配过程中有足够的时间进行生物、化学、物理等反应，使水受到二次污染，出厂达标的水经管网输送到用户时，往往达不到国家饮用水质标准。20生长环（定义）：给水管道在常年运行中，由于物理、化学、电化学、微生物等作用，沿管道内壁逐渐形成不规则的环，是由沉淀物、锈蚀物、生物膜组成的环状混合体称为“生长环”。“生长环”是随管龄而不断增厚，使过水断面缩小。21给水管道的“生长环”的成因1水对金属管道内壁侵蚀形成的锈垢侵蚀作用一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。对金属管道而言，输送的水就是一种电解液。对腐蚀影响最大的是水中的溶解氧。水的pH值明显影响金属管道的腐蚀速度。此外，溶解盐类也是最常见的引起腐蚀的物质，在给水管道中主要的是氯化物。2管道内的后沉淀由于流态变化以及前处理工艺的不完善性，水中的钙、镁、铁、锰等金属离子和微絮凝体以及地下水中常有的一些细砂、粉砂进入管道后，均能产生管道中的后沉淀。后沉淀可在管壁形成积垢，成为细菌滋生的良好场所，同时也降低管道的通水能力。3微生物的腐蚀微生物腐蚀往往和电化学腐蚀同时发生，它主要通过电极电位和浓差电位间接参与腐蚀过程。在给水管网中常见的有铁细菌、硫酸盐还原菌。铁细菌是一种特殊的自养菌属，依靠铁和氧生存和繁殖，利用亚铁离子氧化成高铁离子释放的能量维持生命。铁细菌繁殖，形成密集的铁瘤，使管道内经常发生“红水”的水质恶化现象。微生物从水中吸收所需的营养物质，同时排出代谢产物，这些代谢产物又可成为另一类微生物的营养源，使微生物不断繁殖，从而导致腐蚀加剧。4化学稳定性差水的腐蚀性和结垢性一般都是水-碳酸盐系统的一种表现。当水中的碳酸钙含量超过饱和值时，则会出现碳酸钙沉淀，引起结垢的现象。反之，当水中碳酸钙含量低于饱和值时，则水对碳酸钙具有溶解的能力，可以将已经沉淀的碳酸钙溶解于水中。碳酸钙含量小于饱和值可以把非金属管材中的碳酸钙溶解出来（对用混凝土或钢筋混凝土一类的材料制的管道来说）；对金属管腐蚀来说，则是溶解掉原先沉积在金属表面的碳酸钙，从而使金属表面裸露在水溶液中，产生腐蚀过程。稳定性水不会引起这种腐蚀，能延长管道的使用寿命。5生物稳定性差如果自来水中有机营养物充足，即使投氯量增加，细菌仍能够在给水管网中生长。因此，提出饮用水的生物稳定性问题，公认水中可同化有机碳AOC（AssimilableOrganicCarbon）作为饮用水生物稳定性的评价指标。一般认为：当不加氯时，AOC浓度1020g/L为生物稳定水。当加氯时，AOC浓度50100g/L为生物稳定水。AOC浓度过大，说明管网中细菌生长的潜能大、水的生物稳定性差，会逐渐沿管壁形成生物膜。