资源描述
1.城市人口30万，综合用水定额是200L/人.d，工业废水是生活用水量40，道路冲洗和绿化是是生活和工业用水10，水厂自用水5%，未预见水量和管网漏水量比例取25，时变化系数1.3，求城市最高日用水量和取水构筑物设计流量。解答：Q1=30*200/1000=6万m3/d Q2=40%*Q1=2.4 Q3=0.84城市最高日用水量Qd=(Q1+Q2+Q3+Q4)*1.25=11.55万m3/d取水构筑物设计流量=11.55*1.05*10000/24=5053m3/h2.某城市现有人口75万人，供水普及率70，最高日综合生活用水量为12.6104m3/d。近期规划人口将发展到100万人，供水普及率增长到90，最高日综合生活用水量增加到300L/(人d)，该城市的最高日综合生活用水将比目前增加多少？解答：原人均最高日综合生活用水 L/(人d)最高日综合生活用水将比目前增加量m3/d3.某城镇现有人口8万人，设计年限内预期发展到10万人。用水普及率以90计，取居民生活用水定额为150L/(人d)，通过调查和实测，工业企业和公共建筑用水量为Q=14500 m3/d，未预见水量和管网漏失水量取总水量的20，则最高日设计用水量为多少？。解答：最高日设计用水量 m3/d4.如果城市最高日生活用水量为50000m3/d，企业职工生活用水和淋浴用水量为10000m3/d，浇洒道路和绿地用水量为10000m3/d，工业用水量为30000m3/d，则该城市的最高日设计用水量宜为多少？解答：最高日设计用水量（1525） 1150012500m3/d5.某城市最高日设计用水量为20104m3/d，清水池调节容积取最高日用水量的15，室外消防一次灭火用水量为75L/s，同一时间内的火灾次数为3次，火灾持续时间按2h计算，水厂自用水在清水池中的储存量按2000 m3计算，安全储量取6000 m3，则清水池的有效容积为多少？（10分）解;清水池的有效容积 m36.某城市最高日用水量为15104m3/d，用水日变化系数为1.2，时变化系数为1.4，水厂自用水系数为1.1。若管网内已建有水塔，在用水最高时可向管网供水900 m3/h，则向管网供水的供水泵房的设计流量应为多少？解答：管网设计流量151041.421104 m3/d8750 m3/h向管网供水的供水泵房的设计流量87509007850 m3/ h7.如图给水系统，求出图示各部分（A，B，C，D）的设计流量（L/S）。已知：最高日用水量为Qd=30，000m3/d，时变化系数Kh=1.6，水厂自用水系数=1.05（10分）答案：（=1.05） 8.如图给水系统，试求出图示各部分管线的设计流量（L/s）。（10分）已知Qd=30，000m3/d，=1.05，水塔在最大时的出流流量为Qd的1.0%，Kh=1.6。答案：（1） 写出公式即给1.5分（每项）；不严谨的扣0.5分。（2） 满分各2.5分；（3） 因水塔的Q3计算错导致Q2错，若概念正确，不应重复扣分。9.求出下图所示部分的设计流量（L/s）（15分）已知：Qd=40000T/d，Kh=1.4，=1.05（水厂自由水系数）最高时水塔调节量为Qd1%（1） ，（2）（3）（4）（5） 故，10.对于对置水塔系统，最不利点5在供水分界线上，设最大用水时和最大转输时水泵扬程分别为Hp和Hp（HpHp）（共10分）（1）绘出对置水塔在最大用水时和最大转输时的水压线。（4分）（2）写出Hp和Hp的表达式。（4分）（3）写出水塔高度HA的表达式。（2分）答案：对置水塔在最大用水时和最大转输时的水压线如下图1最大用水时水压线；2最大转输时水压线 11.某城市最高日用水量为150000m3d，给水系统设有取水泵房、水处理厂、供水泵房、输水管渠、配水管网、调节水池。已知该城市用水日变化系数=12，时变化系数=14，水厂自用水量为5。（1）若不计输水管渠漏失水量，计算取水泵房的设计流量为为多少？（2）若管网内调节水池在用水最高时可向管网供水900m3h，计算向供水管网供水的供水泵房的设计流量为多少？。解：取水泵房韵设计流量应按最高日平均时用水量加水厂自用水量计算：向管网供水应按昂高日最高时用水量计算，调节水池最高时可供水量900m3h，供水泵房的设计流量为：m3/h12.已知某水厂的设计供水量为2.4万m3/d,水厂自用水量取供水量的5%，时变化系数1.5，配水管网的漏失水量为10%，在不负有消防给水任务的条件下，原水输水管(从水源至水厂)、出水输水管(从水厂至管网)的设计流量分别为多少？解：原水输水管(从水源至水厂)设计流量 m3/h出水输水管(从水厂至管网)设计流量 m3/h13.某城市24h用水量（m3/h）如下表所示，求一级泵站24h均匀抽水时所需的清水池调节容积。总用水量为112276m3/d.时间01122334455667788991010111112水量（m3）190018001787170018001910320051005650600062106300时间121313141415151616171718181919202021212222232324水量（m3）650064606430650067007119900086905220220021002000解：一级泵站供水量112276/244678.17 m3/h时间01122334455667788991010111112用水量（m3）190018001787170018001910320051005650600062106300一级泵站供水量4678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.17清水池调节量-2778.17-2878.17-2891.17-2978.17-2878.17-2768.17-1478.17421.83971.831321.831531.831621.83时间121313141415151616171718181919202021212222232324用水量（m3）650064606430650067007119900086905220220021002000一级泵站供水量4678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.174678.17清水池调节量1821.831781.831751.831821.832021.832440.834321.834011.83541.83-2478.17-2578.17-2678.17清水池调节容积为上表中调节量为正的数值之和。清水池调节容积26384.62 m314.某城市最高日用水量为15万m3/d，用水量变化曲线如下图，求最高时、平均时、一级和二级泵站的设计流量（m3/s）。解：最高时流量15000069000 m3 平均时流量1500004.176255 m3一级泵站设计流量6255 m3 二级泵站设计流量15000057500 m315.某城镇给水管网如右图，管段长度和水流方向见图示，比流量为0.04L/(sm)，所有管段均为双侧配水，折算系数统一采用0.5，节点2处有一集中流量20L/s，则节点2的计算流量为多少？3800m2800m1800m600m45解：节点2的计算流量0.0422000.52064 L/s16.某城镇给水管网如右图，管段长度和水流方向见图示，比流量为0.04L/(sm)，所有管段均为双侧配水，折算系数统一采用0.5，节点4处有一集中流量30L/s，则节点4的计算流量为多少？3800m2800m1800m600m45解：节点4的计算流量0.0414000.53058 L/sQ=300L/s600m400m800m800m456123Q=300L/s600m400m800m800m45612317.某城镇最高时用水量为Q=300L/s，其中工业用水量q90L/s，集中从节点4取出。干管各管段长度（m）如右图所示。管段45、12、23为单侧配水，其余为双侧配水，则管网比流量qs及节点4的节点流量q4分别为多少？解：管网比流量qs（30090）/（400400600600600400800400）0.05L/(sm)4节点流量q40.05（600400）0.590115 L/s18.如图所示管网，求管段数、节点数和环数之间的关系。123456789111210泵站131415水塔 解：管段数P20 节点数J15 环数L6 PJL119.设在最高用水时，上图的泵站供水量占4/5，水塔供水量占1/5，试确定流量分配的主要流向，并写出34723环中任一管段流量qij和两端节点水压Hi、Hj的关系式。解：在最高用水时，流量分配的主要流向为1278，12345，12111213，1096，1091416/ 34723环中以27管段为例，有： 则：12345678911121020.给水管网设计包括哪些内容？简述哈代克罗斯算法解线性化环能量方程组的思路和步骤。以右图为例，写出牛顿拉夫森算法和哈代克罗斯算法求解线性化环能量方程组的矩阵表达式（假定初次流量分配不能满足环能量方程要求，进行第一次水头平差求环流量增加量，已知初次分配流量qij、摩阻sij、环水头闭合差hi）。（15分）解：给水管网设计内容包括：管道系统布置与定线、设计流量计算、管段直径确定、管网水力计算、二泵扬程及水塔高度确定、水量调节构筑物容积计算、给水管网优化。哈代克罗斯算法解线性化环能量方程组的思路和步骤为：1）管段流量初分配，确定环水头闭合差的最大允许值；2）计算各环水头闭合差；3）判断各环水头闭合差是否均小于最大允许闭合差，如果满足，则解环方程组结束，否则继续下一步；4）利用哈代克罗斯平差公式，求得环流量qk；5）将环流量施加到环内所有管段，得到新的管段流量，作为新的初值，转第2）步重新计算；6）计算管段压降、流速，用顺推发求各节点水头，最后计算各节点自由水压，计算结束。 牛顿拉夫森算法（假定水头损失与流量为平方关系）哈代克罗斯算法（假定水头损失与流量为平方关系）12345678921.给水管网设计包括哪些内容？简述哈代克罗斯算法解线性化环能量方程组的思路和步骤。以右图为例，分别写出牛顿拉夫森算法和哈代克罗斯算法求解线性化环能量方程组的矩阵表达式，并写出哈代克罗斯算法第一次水头平差环流量增加量的表达式（假定初次流量分配不能满足环能量方程要求，进行第一次水头平差求环流量增加量，已知初次分配流量qij、摩阻sij、环水头闭合差hi）。（15分）解：给水管网设计内容包括：管道系统布置与定线、设计流量计算、管段直径确定、管网水力计算、二泵扬程及水塔高度确定、水量调节构筑物容积计算、给水管网优化。哈代克罗斯算法解线性化环能量方程组的思路和步骤为：1）管段流量初分配，确定环水头闭合差的最大允许值；2）计算各环水头闭合差；3）判断各环水头闭合差是否均小于最大允许闭合差，如果满足，则解环方程组结束，否则继续下一步；4）利用哈代克罗斯平差公式，求得环流量qk；5）将环流量施加到环内所有管段，得到新的管段流量，作为新的初值，转第2）步重新计算；6）计算管段压降、流速，用顺推发求各节点水头，最后计算各节点自由水压，计算结束。牛顿拉夫森算法（假定水头损失与流量为平方关系）哈代克罗斯算法（假定水头损失与流量为平方关系）22.某输水工程采用重力输水方式运原水到自来水厂配水井，已有一根输水管线长12km，其中DN1000的管线长7km，DN900的管线长5km，输水能力为10万立方米/天，扩建工程另行设一管线长14km，管径DN1000，当扩建完成后，在相同进水水位时输水总能力可达多少？（注：流量以立方米/秒计时，DN1000比阻a=0.00148，DN900比阻a=0.0026）解：扩建前重力输水管水头损失： 则水源所具有的位置水头为27.04m。扩建增设管所具有的输水能力为：9.87万立方米在相同进水水位时输水总能力可达万立方米23.将两条管线用两条连接管分成3份，依次是800m、1200m、1000m。问：中间的1200m发生事故时，若水头损失不变，事故流量与正常流量之比是多少？解答：水头损失 h=a*L*q*q ， 令事故流量为q，正常流量为Q 管网正常时，每段流量均为全流量的一半Q/2 发生事故时，1、3段为全流量的一半q/2， 只有事故段2为全流量q 管网正常时，水头损失为： h1=a*800*(Q/2)*(Q/2)+a*1200*(Q/2)*(Q/2)+a*1000*(Q/2)*(Q/2)=750*a*Q*Q 发生事故时，水头损失为：h2=a*800*(q/2)*(q/2)+a*1200*(q)*(q)+a*1000*(q/2)*(q/2)=1650*a*q*q 依照题意h1=h2 q/Q=67.4%24.某给水厂有两条并行的直径与摩阻系数S相同的输水管线，其间设有若干连通管将输水管线分成数段。如果要求在其中一段输水管线中的一条损坏时，能满足75%的供水量，问输水管最少要分几段？（10分）解：（1）设输水管分为n段，设S为每段管道(1长)的摩阻，则正常设计流量为Q时的总水头损失为： h=nS()2=SQ2（2）某一管段事故时的输水流量为Qa,则n-1段管道的每根管道的流量为，另一段(事故管段)的流量为Qa，故其水头损失为：ha=(n-1)S()2+SQa2= SQa2 （3）按题示：h=ha，即SQ2=SQa2 得n27/7，取n=425.两条管径相同、平行敷设的输水管线，等距离设有三根连通管。当其中某一管段发生故障时，通过阀门切换，在总水头损失不变的情况下，事故流量Qa为设计流量Q的百分之多少？解：（1）设S为每段管道(1长)的摩阻，则正常设计流量为Q时的总水头损失为： h=4S()2=SQ2 （2）某一管段事故时的输水流量为Qa,则三段管道的每根管道的流量为，另一段(事故管段)的流量为Qa，故其水头损失为：ha=3S()2+SQa2= SQa2 （3）按题示：h=ha，即SQ2=SQa2 26.按解节点方程法求解下图管网。27.如下图的4环管网，应用最大闭合差的环校正法时，如何选择大环，并说明理由。泵站1泵站2解：大环选择如右图粗线所示。根据各环的闭合差大小和方向，选择闭合差较大且方向相同的相邻基环连成大环，平差时只需计算在大环上的各管段。管网平差过程中，任一环的校正流量都会对相邻环产生影响。一般说来，闭合差越大校正流量越大，对邻环的影响也就越大。值得注意的是，对闭合差方向相同的邻环会加大其闭合差，对闭合差方向相反的相邻环则会缩小闭合差。通过选择闭合差最大的环进行平差，可以减少计算工作量。最大闭合差校正法就是在每次平差时选择闭合差最大的环进行平差。最大闭合差不一定是基环的闭合差。28.重力输水管由l1-2=300m,q1-2=100L/s;l2-3=250m,q2-3=80L/s;L3-4=200m,q3-4=40L/s三管段组成，设起端和终端的水压差为H1-4=H1H4=8m,n=2,m=5.33,a=1.7,试求各管段经济直径。解：根据 取n=2，m=5.33，=.8，则n/(+m)=0.5，得： i1-2=0.0123 i2-3=0.01230.011i3-4=0.01230.0077829.设经济因素f0.86，a/m=1.7/5.33,试求300mm和400mm两种管径的界限流量。解;300m管径的上限流量300m管径的下限流量400m管径的上限流量400m管径的下限流量30.用下表数据求承插式预应力混凝土的水管建造费用公式c=a+bDa中的a,b,值管径D（mm）500600700800900100012001400造价c(元/m)273.03341.91421.11495.90603.01715.72921.201258.8431.试证串并联分区给水节能相等。（10分）答案：假设全区用水量均匀，给水区地形从泵站起均匀升高，要求的最小服务水头相同。串联分区时，各区水量：各区水泵扬程：分区后能量：n=2时，并联分区时，各区水量：，各区扬程：分区后能量：n=2时，分区后供水能量相同，故节能相等。给水工程一、 填空题1. 给水系统由 取水构筑物、水处理构筑物、泵站 、 输水管渠与管网 和调节构筑物等工程设施组成。其中，调节构筑物主要有 高地水池 、水塔 、 清水池 这几种类型。其中，泵站可分为抽取原水的为 一级泵站 ，输送清水为 二级泵站 ，设于管网中为 增压泵站 ；其中 泵站 、输水管渠、管网和 调节构筑物 统称为输配水系统。2. 消防用水时其水压要求是自由水压一般不得小于 10mH2O 。3.给水系统按水源种类分为 地表水 和 地下水 给水系统。3. 给水系统按使用目的分为 生活用水 、 生产用水 和 消防 给水系统。3根据向管网供水的水源数，统一给水系统可分为 单水源 和 多水源 给水系统两种形式。4.分系统给水系统根据具体情况，分为 分质给水系统 、 分压给水系统 、 分区给水系统 三种类型。5工业给水系统可分为 循环系统 、 复用系统 和 直流系统 。其中， 循环系统 给水系统中的水经使用后不予排放而循环利用。5. 给水系统按服务对象分为 城市给水 和 工业 给水系统；按供水方式分 自流系统（重力供水） 、 水泵供水系统（压力供水） 和 混合 给水系统。5. 给水系统的布置形式主要有 统一给水系统 、 分系统给水系统 、 工业给水系统 、 区域给水系统 这四种。5. 分区给水系统按其布置形式可分为 串联分区 、 并联分区 两种方式。5. 给水系统按水源种类分为 地表水 和 地下水 给水系统；按服务对象分为 城市给水 和 工业 给水系统。在工业给水中，又分为 循环系统 和 复用系统。5. 对置水塔在最高用水量时，管网用水由 二级泵站 和 水塔 同时供给，两者各有自己的给水区，在 供水区的分界线 上水压最低。5.给水系统中不设水塔，任何小时的二泵站供水量 应等于 用水量。给水系统中设水塔时，二泵站每小时供水量可以 大于 用水量。6.清水池的调节容积，由 一、二级泵站供水线 曲线确定；水塔容积，由 二级泵站供水线和用水量 曲线确定。7.无水塔的管网二泵站的扬程公式，其中，是指 控制点所需的最小服务水头 ，是指 管网控制点的地面标高和清水池最低水位的高程差 。7. 设置网前水塔的二泵站扬程公式 ，其中，是指 水塔的地面标高 ， 是指 水塔高度 ，是指 水位的有效深度。8. 水塔高度计算公式 ，其中，是指 控制点要求的最小服务水头 是指 设置水塔处的地面标高 ，是指 控制点的地面标高 8.对于树状网，管段数、节点数之间存在的关系为 P=J-1 。对于单水源环状网，管段数、节点数、环数之间存在的关系为 P=J+L-1 9.城市管网定线时干管的间距，可根据街区情况，采用 500800m 。连接管的间距可根据街区大小考虑在 8001000 m左右。10.任一节点的节点流量等于 与该节点相连管段的沿线流量综合的一半 。10. 节点包括 水源节点、不同管径或不同材质的管线交接点以及 两管段交点或集中向大用户供水的点。11.城市管网定线时一股只限于 管网的干管 以及 干管之间的连接管 。12.管网平差时，电算精度要求达到 0.010.05m 。管网平差时，手算精度要求基环达到 小于0.5m ，大环 小于1.0m 。13.管网核算时，将消防流量加在着火点处，当管网中着火点有两处，一处放在 控制点 ，另一处放在离二级泵站较远或靠近大用户和工业企业的节点处 。14.在管网简化方法中，当两管网由 两条 管线连接时，它可以分解为两个独立的管网，但必须有一个前提条件存在。15.管网计算的原理是基于 质量守恒 和 能量守恒 ，由此得出 连续性方程 和 能量方程 。15. 管网计算课题一般分为 管网设计计算 和 管网校核计算 两类。15. 管网计算方法可以分为 解环方程 、 解节点方程 、 解管段方程 三类。15.管网的核算条件包括 消防时 、 最大转输时 、 最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求 三种。15. 多水源管网计算结果应满足 连续性方程 、 能量方程 和 各水源供水至分界线的水压相同 三个条件。16. 设计用水量由 综合生活用水 、 工业企业生产用水和工作人员生活用水 、 消防用水 、 浇洒道路和绿地用水 和 未预计水量及管网漏失水量 组成。16. 设计用水量中未预计水量及管网漏失水量占最高日用水量的 15%20% 。17.给水系统中设网前水塔时，二泵站以及二泵站到水塔的输水管流量按 泵站分级工作线的最大一级供水量 计算，水塔到管网的输水管和配水管网按 最高时用水量 计算。17. 给水系统中设网后水塔时，二泵站、二泵站到管网的输水管流量按 计算，水塔到管网的输水管流量按 计算，配水管网按 计算。17. 给水系统中的取水构筑物、一泵站、水厂的设计流量是按 最高日的平均时流量 计算。17给水系统不设水塔时，二泵站设计流量为 最高日最高时的用水量 。泵站到管网的输水管渠、管网的设计流量按 最高日最高时的用水量 计算。18. 确定管段管径大小时，从技术方面考虑，其最低流速不小于 0.6m/s ；确定管段管径大小时，从技术方面考虑，其最大设计流速不超过 2.53m/s。19. 当采用长度比流量计算沿线流量时，如果是双侧配水，干管总计算长度为 管道实长 ；当采用长度比流量计算沿线流量时，如果是单侧配水，干管总计算长度为 管道实长的一半 ；当采用长度比流量计算沿线流量时，如果双侧均不配水，干管总计算长度为 零。20. 输水管渠根据供水方式分为 泵站加压 和 重力管渠 输水管渠两种，且输水管渠条数一般不宜少于 两条。21. 日变化系数Kd的经验参数一般为 1.11.5 ；时变化系数Kh的经验参数一般为 1.31.6 。22管网的布置形式有 树状网 和 环状网 两种。23. 影响给水系统布置的因素有 城市规划 、水源和 地形。23. 在管网简化方法中，管径较小、相互平行且靠近的管线可以考虑 合并。24. 管网的环有 基环 、 大环 、 虚环 三大类。25.单水源树状网分配管段流量时，任何一管段的流量等于 该管段以后（顺水流方向）所有节点流量的综合。26经济流速是指在投资期限内（t年内）， 管网造价 和 管理费用 之和最小时的流速。27. 管网核算时，将消防流量加在着火点处，当管网中着火点有一处，把着火点放在控制点 上。28. 重力供水时的压力输水管渠，用 两条连接管 将两条平行管分成 3 段满足事故时的流量要求。29. 城市给水管网需保持最小的服务水头为：从地面算起1层为10m，2层为 12 m，2层以上每层增加 4 m，如果当地房屋按6层楼考虑，则最小服务水头应为 28 m。30. 最高日用水量为Qd，最高一小时用水量为6%Qd，平均时用水量为4.17%Qd，则时变化系数为 1.44。二、判断题1、设水塔时二泵站每小时供水量可以不等于用水量。（）2、环状网中任何一管段的流量等于该管段后面所有节点流量的和。（）3、工业复用给水系统中的水经过使用后不予排放而循环利用。（ ）4、重力供水时的压力输水管渠，用两条连接管将两条平行管分成3段满足事故时的流量要求。（ ）5、计算设计用水量时时变化系数一般取1.11.5。（ ）6、当两管网由两条管线连接时，这时不可以将连接管线断开，分解为两个（三个）独立的管网。（ ）7、事故时流量，城市按最高时用水量的75%（70%）计算。（ ）8、一般取折算系数为0.5，即将沿线流量折半作为管段两端的节点流量。（ ） 9、水塔调节容积由一、二泵站供水量曲线（和用水量曲线）确定。（ ） 10、连接管的间距可以根据街区的大小考虑在8001000m左右。（ ）1、工业循环给水系统中的水经过重复使用后再排放。 （ ）2、计算设计用水量时日变化系数一般取1.11.5。 （ ）3、不设水塔时任何小时的二泵站供水量等于用水量。 （ ）4、清水池调节容积由二泵站供水线和用水量曲线（一、二级泵站供水量曲线）确定。（ ）5、布置干管时，干管的间距可以根据街区情况，采用8001000m左右。（ ） 6、当两管网由一条管线连接时，可以将连接管线断开，分解为两个独立的管网。（ ）7、任一节点的节点流量等于该节点相连的各管段的沿线流量总和 ）8、树状网中任何一管段的流量等于该管段后面所有节点流量的和。（ 9、事故时流量，城市按最高时用水量的70%计算。（ ）10、重力供水时的压力输水管渠，用两条连接管将两条平行管分成2段满足事故时的流量要求。（ ）三、给水工程 名词解释1.复用给水系统：是按照各车间对水质的要求，将水顺序重复利用。2.循环给水系统：是指使用过的水经适当处理后再行回用3.分质给水系统：因水质要求而分系统供水。4.分压给水系统：因水压要求而分系统供水。5.最高日用水量：在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量。6.最高时用水量：最高日用水量的那天，用水最多一小时的用水量。7.日变化系数：在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值。8.时变化系数：最高一小时用水量与平均时用水量的比值。9.管网水压控制点：指管网中控制水压的点，往往位于离二级泵站最远或地形最高的点。10.城市给水管网定线：指在地形平面图上确定管线的走向和位置。11.比流量：假定用水量均匀分布在全部干管，由此算出干管线单位长度的流量。12.节点流量：从沿线流量折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。13.沿线流量：指供给该管段两侧用户所需流量。14.折算系数：把沿线变化的流量折算成在管段两端节点流出的流量。16.年折算费用：有条件的将造价折算为一年的费用。17.经济流速：一定年限内管网造价和管理费用之和为最小的流速。18.连续性方程：対任一节点来说流向该节点的流量必须等于从节点流出的流量。19.能量方程：管网每一环中各管段的水头损失总和等于零。20.管网平差：在初步分配流量确定的管径基础上，重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性方程和能量方程为止。这一计算过程称为管网平差。21.环闭合差：环各管段水头损失的代数和。四、简答题1.简述给水系统的分类。答：按水源分类：分为地表水和地下水给水系统；按供水方式：分为自流系统、水泵供水系统、混合供水系统；按使用目的：生活用水、生产用水和消防给水系统；按服务对象：分为城市给水和工业给水系统，在工业给水中，又可分为循环系统和复用系统。2. 设计用水量一般由哪些部分组成？答：综合生活用水；工业企业生产用水和工作人员生活用水；消防用水；浇洒道路和绿地用水；未预计水量及管网漏失水量。3. 试绘出一般地表水水源的给水系统示意图，并解释各部分的作用。取水构筑物1从江河取水，经一级泵站2送往水处理构筑物3，处理后的清水贮存在清水池4中，二级泵站从清水池取水，经管网供应用户。】4. 试绘出一般地下水水源的给水系统示意图，并解释各部分的作用。5. 试述给水系统有哪几种布置方式及各自特点。哪种系统目前用的最多？布置方式：统一给水系统：即用同一系统供应生活、生产和消防用水；分系统给水系统：工业给水系统区域给水系统。使用最多：统一给水系统。6. 试述以地面水作为水源的城市给水系统中（无水塔情况下）各组成部分之间的流量关系。取水构筑物QI一级泵站QI水厂QI清水池二级泵站Qh配水管网Qh输水管Qh7.管网布置有哪两种形式及其各自的特点。答：树状网：布置成树枝状供水可靠性差水质容易破坏有水锤作用产生的危害造价低。环状网：呈环状供水可靠性增加大大减轻因水锤作用产生的危害造价高。8. 试述单水源环状网管段流量分配的特点及步骤。答：特点：各管段的流量与以后各节点流量没有直接的联系；每一管段不可能得到唯一的流量值；环状网可以有许多不同的流量分配方案。步骤按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管段的控制点；为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线；布置和干管线垂直的连接管。9. 试述多水源环状网管段流量分配的步骤。答：10. 多水源管网水力计算结果应满足什么要求。答：进出每一节点的流量总和等于零，即满足连续性方程每环各管段的水头损失代数和为零，即满足能量方程各水源供水至分界线处的水压应相同，就是说从各水源到分界线上控制点的沿线水头损失之差应等于水源的水压差。11. 树状网计算的步骤怎样。答：求出总用水量；求出管线总长度；求出比流量；求出沿线流量；求出节点流量；选取控制点；计算干管各支管接出处节点的水压标高；求水塔高度和水泵扬程。12. 试述哈代克罗斯解环方程组的步骤 答：根据城镇的供水情况，拟定环状网各管段的水流方向，按每一节点满足的条件，并考虑供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量。由计算各管段的摩阻系数和水头损失。假定各环内水流顺时针方向管段中的水头损失为正，逆时针方向管段中的水头损失为负，计算该环内各管段的水头损失代数和。计算每环内各管段的及其总和，按式求出校正流量。设校正流量符号以顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，据此调整各管段的流量，得第一次校正的管段流量：。 按此流量再行计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再从第不起按每次调正后的流量反复计算，直到每环的闭合差达到要求。1.某城最高日用水量为6000m3/d，拟定的给水系统方案见下图：地下水源，无需处理，设对置水塔（图中1一泵站；2输水管；3清水池；4二泵站；5输水管；6管网；7输水管；8对置水塔）。用水量变化规律和二级泵站供水线见下图所示。已知清水池调节容积占最高日用水量的12.5，水塔调节容积占最高日用水量的6.55。试求图中各组成部分的计算流量（清水池、水塔只需算出调节容积即可）。解：由题意可得Qd=6000m3/d,由图可知：Qh=6000*6%=360 m3/h QIImax=6000*5%=300 m3/h QI=Qd/T=6000/24=250 m3/h清水池调节容积V1=6000*12.5%=750 m3水塔调节容积V2=6000*6.55%=393 m3各组成部分的计算流量见下图（Qd：最高日用水量Qh：最高日最高时用水量QI：最高日平均时流量） =250，=250，=750，=300，=300，=360，=60，=602. 试求某城市的最高日用水量。居住区计划人口30万，用水普及率为85。本市为三区的中小城市。城市内有两工业企业，须由管网供应全部用水。甲厂有职工6000人，分三班工作，每班2000人，其中500人在高温车间工作，分班淋浴人数除高温车间500人之外，分有一般车间1000人。乙厂有9000人，分两班，每班4500人，每班下班后有3500人淋浴，包括高温车间的900人。生产用水量为：甲厂年产值为5亿元，万元产值用水量为254m3，重复利用率为30，乙厂每日15000m3，均匀用水。（用水量定额130，居住区生活用水量未计及的浇洒道路和绿化用水据调查为650 m3/d）Q1=qnf=130*30*10000*0.85/1000=33150m3/d Q3=650 m3/d Q4=qB(1-n)=254*5*108/104*(1-30%)=8905000m3/d Qd=1.25*( Q1+Q2 +Q3 +Q4)=？ m3/d3. 某城市供水区总用水量为12000m3/d，节点6接某工厂，工业用水量为1400 m3/d。管网布置如下图所示（管线长度标于管道上,单位：m）。求节点5和6的节点流量。解：由图可知，只有6-9段为单侧配水，其余皆为双侧配水L=250+250+300+300+300+250+250+100+100+100/2+250+250=2650mqs=(Q-q)/ L=(12000-1400)/2650=4 m3/dmq5=1/2 *qs*(L2-5 +L4-5 +L6-5 +L8-5)=1800 m3/dq6=1/2 *qs*(L3-6 +1/2L9-6 +L5-6)=?m3/d作业题：1.长沙市第八水厂按不同的分类方式，都属于哪种性质类型的给水系统？答 ：按水源种类，为地表水给水系统；按供水方式，为水泵供水系统；按使用目的，为生活用水给水系统；按服务对象，为城市给水系统。3.工业给水有哪些系统？各适用于何种情况？答：工业给水系统包括循环给水系统和复用给水系统，前者指使用过的水经适当处理后再行回用，如循环冷却水，后者指按照各车间对水质的要求，将水顺序重复利用，如重复用水。4.水量平衡图有什么作用？答：起到重复利用水和循环利用水，达到节约用水的目的。2. 章教材14页1.2题第一题：解：（1）最高日最高时用水量：155.31%=7965m3/d平均时流量：1510424=6250m3/h第二题 最高日生活用水定额：q=205L/cap.d综合生活用水定额：q-=315L/cap.d最高日生活用水量Q1=qN=1519.68L/s综合生活用水量：Q2=qN=2369.79L/s3章 ：一、填空（可选做）1.在给水系统中，一层楼所要求的最小服务水头为 米，二层为 米，四层为 米。2.在城市给水系统中，控制点是指管网中控制 点，这一点往往位于离泵站 或 位置的点。3.地表水的取水构筑物、一级泵站是按 流量来计算的，水量除设计水量外，还应包括 水。4.清水池中储存的水量包括 水量 水量 水量和 水量，而水塔的总容积包括 和 。5.二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积越 ，清水池的容积越 。6.如果城市的最高日用水量为100000m3/d，一级取水泵站每日工作24h，则给水处理厂合理的设计流量应是（ ）。7. 某城市最高日用水量为15万m3，清水池调节容积取最高日用水量的20，消防一次灭火用水量为55L/s，同一时间内的火灾次数按两次计算，水厂自用水系数按5计算，安全贮量为5000m3，则清水池有效容积为（ ）。8.如果管网的控制点为6层楼房，在最高时从水塔到控制点的管网水头损失为20m，水塔处的地面标高为200.00m，控制点的地面标高为190.00m，则水塔水柜底高于地面的高度为（ ）m。9.二级泵站一天的总供水量应（ ）最高日用水量。二、问答（可选作）1.试分析水塔和清水池的作用有那些共同点和不同点？2.如何拟定二泵站工作曲线？3.无水塔和网前水塔的管网，二级泵站的扬程如何计算？二、计算1.某地表水给水系统，最高日设计水量为8万m3/d，一级泵站24小时均匀供水，二级泵站519时供水量为最高日用水量的5.0，19时到次日5时供水量为最高日用水量的3.0。计算清水池的调节容积2. 设有对置水塔的城市给水系统，已知：城市最高日用水量Qd=43200m3/d，时变化系数 Kh=1.44 水厂自用水系数=1.05，最高时水塔出水量占最高日用水量Qd的1%。按用水量变化曲线拟定的二泵站供水曲线分成两级工作：从520时，一组水泵运转，流量为最高日用水量的5.00，其余时间的水泵流量为最高日用水量的2.78。求：最高用水时水厂、二泵站、管网的设计流量（L/s）（15分）1）有水塔情况：2）无水塔（水塔关闭）情况： 3.教材21页习题1.2答案：一.填空 1.10 12 20 2.水压 最远 地形最高3.最高时平均时 水厂自用水4.调节容积 消防贮水量 水厂生产用水 安全贮量 调节容积 消防贮水量5.小 大 6.4583L/s（10%水厂自用水量） 7.45292m38.38m 9.等于二.问答题1.共同点：调节泵站供水量和用水量之间的流量差值不同点：清水池的调节容积由一二级泵站供水量曲线确定；水塔容积由二级泵站供水量和用水量曲线确定。2.（1）泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔的调节容积，分级数一般不应多于三级，以便水泵机组的运行管理。（2）分级供水时，应注意每级能否选到合适的水泵，以及水泵机组的合理搭配，并尽可能满足目前和今后一段时间内用水量增长的需要。3.无水塔时，二级泵站的扬程为：Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn式中 zc为管网控制点的地面标高和清水池最低水位的高程差，mHc控制点所需的最小服务水头，mhs为吸水管位和水塔最高水位的高程差hs为吸水管的水头损失hd为泵站到水塔的管网水头损失三.计算1.V=80000*11.66%=9328m32.（1）有水塔时，最高用水时水厂的设计流量Q1=1.05*43200*1000/（24*3600）=525L/s二泵站的设计流量720-43200*1000*1%/3600=600L/s管网的设计流量43200*1.44*1000/（24*3600）=720L/s（2）无水塔时，最高用水时水厂的设计流量Q1=1.05*43200*1000/（24*3600）=525L/s二泵站的设计流量720L/s管网的设计流量43200*1.44*1000/（24*3600）=720L/s3.(1)V=112276*23.5%=26384.86m3(2)最高日平均时一级泵站的设计流量=1.5*105*1.05/(24*3600)=1.82m3/s(水厂自用水量为最高日用水量的5%）最高日最高时二级泵站的设计流量=1.5*105*6%/3600=2.5m3/s平均时二级泵站的设计流量=1.5*105/（24*3600）=1.736m3/s4章:问答题1.城市管网定线的基本原则有哪些？2.输水管渠的定线有哪些？3.什么是输配水系统？对输配水系统的基本要求是什么？4.给水管网布置应满足的基本要求有哪些？5.管网布置有哪两种基本形式？各适用于何种情况？有什么有缺点、6.远距离输水管山的排气阀和泄水阀如何设置？答案：答：1. 定线时，干管延伸方向应和从二级泵站输水到网内水塔(高位水池)、大用户的水流方向一致，循水流方向，以最短的距离布置一条或数条于管，干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用500-800m。从经济上来说，给水管网的布置采用一条干管接出许多支管，形成树状网，费用最省，但从供水可靠性考虑，以布置几条接近平行的干并形成环状网为宜。 在干管和干管之间宜设置垂向连接管使管网形成环状网。连接管的间距可根据街区的大小考虑在800-1000m左右。 干管一般平行于城市规划道路中线定线，但应尽量避免在高级路面或重要道路下通过。管线在道路下的平面位置和高程，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要求。给水管线和建筑物、铁路以及其他管道的水平净距，均应符合国家标准室外给水设计规范(GB 50013-2005)和城市工程管线综合规划规范(GB 50289-98)的有关规定。 考虑了上述要求后，城市管网通常是树状网和若干环组成的环、枝状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区。 管网中还需安排其他一些管线和附属设备，例如在供水范围内的支路下需敷设分配管，以便把干管的水送到用户和小区内。考虑到消防和室外消火栓规格的要求，分配支管直径至少为100 mm，大城市采用150-200mm，目的是在通过消防流量时，分配支管中的水头损失不致过大，导致火灾地点水压过低。2.输水管渠定线时，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。这些是输水管渠定线的基本原则。3.输配水系统是保证输水到给水区内并且配水到所有用户的全部设施。对输配水系统的基本要求是：供给用户所需水量，保证配水管网足够的水压，保证不间断给水。4.(1)按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能性，并留有充分的发展余地;(2)管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小;(3)管线遍布在整个给水区，保证用户有足够的水量和水压;(4)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。5.管网布置有两种基本形式：即树状网和环状网。树状网一般适用于小城市和小型工矿企业。一般，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成环状网。树状网特点：造价低，供水可靠性差，因树状网的末端水量小、水流缓慢而导致水质容易变坏，有出现浑水和红水的可能，管线过长则易因水锤现象而导致管线损坏。环状网特点：造价高，供水安全可靠，水质不易变坏，减轻因水锤作用产生的危害。6.远距离输水时，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0.5-1km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应人为地做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶部设排水阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每公里设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。一、问答（可选做或不做）1.管网图形简化的方法有哪些？2.什么叫比流量、沿线流量、节点流量？3.在管网图形中什么样的点可以作为节点？4.沿线流量折算为节点流量的原理是什么？折算系数是多大？5.任意管段的计算流量包括哪两种流量？6.环状网流量分配的步骤是什么？7.管网计算的基础方程有哪些？会写出基础方程的表达式。8.管网计算的方法有哪三类？9.管段数、环数、节点数有什么关系？二、计算题1.会计算比流量、沿线流量、节点流量、管段流量：某城镇最高时用水量为Q=300L/s，其中工业用水量q=90L/s，集中从节点4取出。干管各管段长度(m)如图所示。管段4-5、1-2、2-3为单侧配水，其余为双侧配水，计算管网比流量？节点4的节点流量q4？（2.会计算管段管径、水头损失：已知某铸铁管的管段流量为80L/s，管段长度500m，请按平均经济流速选择近似经济管径，计算该管段的水头损失。答案：一简答：1.管网图形简化的方法有分解、合并和省略。2.比流量：即假定用水量均匀分布在全部干管上，由此计算出干管线单位长度的流量；沿线流量：是指在假设全部干管均匀配水前提下，沿管道向外配出的流量。与计算长度有关，与水流方向无关。节点流量：节点流量表示一个节点上总体流量，节点流量跟方向无关，只要通过节点的单位量的集合就是节点流量。4.沿线流量折算为节点流量的原理是求出一个沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失等于实际上沿管线变化的流量所产生的水头损失。折算系数统一采用0.5，即将沿线流量折半作为管段两端的节点流量。5.任意管段的计算流量包括沿线流量和转输流量。6.环状网流量分配时，由于任一节点的水流情况较为复杂，不可能像树状网一样，对每一管段得到唯一的流量值。分配流量时，必须保持每一节点的水流连续性，也就是流向任一节点的流量必须等于流离该节点的流量，以满足节点流量平衡的条件。8.管网计算得方法有（1）解环方程（2）解节点方程（3）解管段方程9.对于环状网：P（管段数）=J（节点数）+L（环数）-1对于树状网：P=J-1二：计算题1
展开阅读全文