给水排水管道工程教案要点文档格式.docx

1、特点：分散性 连通性 传输性 扩展性二、 道系统的组成（1）输水管（渠）（2）配水管网（3）泵站（4）水量调节设施（5）减压设施三、排水管道系统的组成（1） 废水收集设施及室内排水管道（2） 排水管道（3） 排水管道系统上的构筑物（4） 排水调节池（5） 提升泵站及压力管道（6） 废水输水管（7） 出水口及事故排除口第三节 给水排水管道系统的形式一、给水管网系统的类型1统一给水管网系统（1） 单水源给水管网系统（2） 多水源给水管网系统2分系统给水管网系统（1） 分区给水管网系统：串联分区 并联分区（2） 分压给水管网（3） 分质给水管网系统3不同输水方式的管网系统（1） 重力输水管网系统（2

2、） 水泵加压输水管网系统二、排水管道系统的体制 城镇和工业企业排出的废水通常分为生活污水、工业废水和雨水三类，它们是采用同一个排水管道系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的排水管道系统来排除。这种不用的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。1合流制排水系统（1） 直排式（2） 截流式（3） 完全合流制2分流制排水系统（1） 完全分流制（2） 不完全分流制三、合流制分流制经济技术比较 合理地选择排水体制，是城镇和小区排水系统设计的重要问题，它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工和维修管理，而且对城镇和小区的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统的工程总投资和初期投资。通常，排水体制的

3、选择，必须符合城镇建设规划，在满足环境保护要求的前提下，根据当地具体条件，通过技术经济比较决定。合流制分流制比较：合流制仅有一条管渠系统，地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便，但这种体制不利于城镇的分期发展。分流制管线多，地下建筑的竖向规划矛盾较大，占地多，施工复杂，但这种体制便于城镇的分期发展。环境方面.投资方面.维护管理方面.作业：P33 7、9、10、20第四节 给水排水管道工程规划与布置一、给水排水管道工程规划原则与建设程序给水排水管道工程规划必须与城市总体规划相协调，规划内容和深度应与城市规划步骤相一致，充分体现城市规划和建设的合理性、科学性和可实施性。在给水排水管道工程规划中

4、，又被划分为给水工程专项规划和排水工程专项规划。（一）给水排水工程规划原则1贯彻执行国家和地方的相关政策和法规2给水排水工程规划要服从城镇总体规划3城市及工业企业规划时应兼顾给水排水工程4近远期规划与建设相结合5要合理利用水资源和保护环境6规划方案尽可能经济和高效（二）给水排水工程规划与建设程序1给水排水工程规划的主要依据和内容2规划设计基础资料的调查3给水排水工程建设程序（1） 提出项目建议书（2） 进行可行性研究（3） 编制设计文件（4） 组织施工（5） 竣工验收、交付使用二、给水管网布置原则（一） 给水管网布置原则（二） 给水管网布置的基本形式（三） 给水管网定线（四） 输水管渠定线三、

5、排水管道系统规划布置（一） 排水管道系统布置原则（二） 排水管道系统布置形式（三） 污水管道系统布置1确定排水区界、划分排水流域2污水厂和出水口位置的选定3污水管道的布置与定线4确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点5确定污水管道在街道下的位置（四） 雨水管渠系统布置 1充分利用地形，就近排入水体 2根据街区及道路规划布置雨水管道 3合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除 4采用明渠和暗渠相结合的形式 5出水口的设置 6调蓄水体的布置 7排洪沟的设置（五） 废水的综合治理综合治理并纳入水污染防治体系，是解决水体污染的重要途径。第二章 给水排水管道工程水力学基础第一节 基本概念一、管道内水流特征

6、三种流态：层流、紊流和过渡流；水流的粘滞性-水流内摩擦力二、有压流与无压流有压流满管流 无压流半充满三、恒定流与非恒定流恒定流-流速和压强不随时间而变化，仅与空间位置有关反之，水体各点的流速和压强不仅与空间位置有关，而且还随时间而变化，这种流动称为非恒定流。四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，为非均匀流。五、水流的水头和水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能，一般用符号h或H表示，常用单位为米水柱（mH2O），简写米（m）。水头分为位置水头、压力水头和流速水头三种形式。第二节 管渠水头损失计算一、沿程水头损失计算hf= v2 l C2R谢才公式

7、：hf= l v2 D2g 达西公式： （常用） 目前国内外广泛使用的公式：1.巴甫洛夫斯基公式2.曼宁公式3.舍维列夫公式4.海曾-威廉公式 hf= v2 2g 二、局部水头损失计算局部水头损失计算公式： 三、无压圆管的水力计算常用的均匀流基本公式有：Q=Av流速公式：v=C P40 1、5第三章 设计用水量设计用水量组成：（1）综合生活用水；（2）工业企业生产用水；（3）消防用水；（4）浇洒道路绿地用水；（5）未预见水量及管网漏失水量。第一节 用水量定额用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。一、生活用水定额生活用水定额与室内卫生设备完善程度及形式、水资源和气候条件、生活习

8、惯、生活水平、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关。（一） 居民生活用水定额和综合生活用水定额（二） 公共建筑用水定额（三） 工业企业职工生活及淋浴用水定额二、工业企业生产用水定额计算方法：一、按工业产品每万元产值耗水量计算；二、按单位产品耗水量计算；三、按每台设备单位时间耗水量计算。三、消防用水量应按照现行的建筑设计防火规范及高层民用建筑设计防火规范等执行。四、市政及其他用水定额浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候、土壤以及当地的具体条件确定。第二节 用水量变化在给水系统设计时，除了正确地选定用水定额外，还必须了解供水对象的逐日逐时用水量变化情况，以便合理地确定给水系

9、统及各单项工程的设计流量，使给水系统能经济合理地适应供水对象在各种用水情况下对供水的要求。一、基本概念（一） 时变化系数Kh（二） 日变化系数Kd 在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3-1.6，大中城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给水排水设施完善程度，其值约为1.1-1.5，个别小城镇可适当加大。二、用水量时变化曲线 在设计给水系统时，除了求出设计年限内最高日用水量和最高日的最高一小时用水量外，还应该知道最高日用水量那一天中24h的用水量逐时变化情况，据以确定各种给

10、水构筑物的大小，这种用水量变化规律，通常以用水量时变化曲线表示。第三节 用水量计算一、最高日设计水量计算（一）生活用水量计算1、综合生活用水量Q1计算Q1=N1q1/1000（m3/d）2、工业企业职工生活用水量Q2Q2=1/10003、工业企业职工淋浴用水量Q3Q3=1/1000（二）生产用水量计算Q4=q4N4i（1-）（三）市政用水量 Q5=（3%-5%）（Q1+Q2+Q3）（四）未预见水量及管网漏失水量Q6=以上各项水量之和的15%-25%因此，设计年限内城镇最高日设计用水量为：Qd=（1.15-1.25）（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）二、平均时和最高时设计用水量（1） 最高日平均时

11、设计用水量（2） 最高日最高时设计用水量三、消防水量计算Qx=NxqxP51 12第四章 给水系统的工作工况给水系统必须能适应变化的供求关系，以保证在各种工作条件下，经济合理地满足用户对水量、水压的要求。最不利工作情况：（1）最高日最高用水时（2）消防时（3）最大转输时（4）最不利管段发生故障时。第一节 给水系统的流量关系一、取水构筑物和给水处理系统各组成部分的设计流量均匀供水的原因：（1）有利于水处理构筑物稳定运行和管理（2）降低工程造价。水厂设计流量QI=aQd/T二、二级泵站、输水管和配水管网设计流量关系（一）二级泵站的工作情况泵站按高日高时流量设计，并且大小搭配（二）二级泵站设计流量增

12、加水塔和高地水池可降低泵站设计规模。供水设计的原则（1） 设计供水总流量必须等于设计用水量Qs=Qh（2） 多水源给水系统不需设置水塔或高地水池（3） 单水源给水系统两种方案：一是不设水塔，泵站设计流量为最高时用水流量；二是设置水塔，应先设计泵站供水曲线。要求：1）供水分级；2）泵站供水线接近用水线；3）合理选泵，合理搭配；4）供水等于用水。（三） 输水管和配水管网的设计流量输水管和配水管网的计算流量均应按输配水系统在最高日最高时工作情况确定，并随有无水塔及其在管网中的位置而定。（无水塔、网前水塔、对置水塔、网中水塔）（四） 水塔与清水池的调节作用1 水塔的流量调节2 清水池的流量调节第二节

13、清水池和水塔 一、清水池和水塔的容积计算（一） 清水池和水塔的调节容积计算W=Max（二） 清水池和水塔的容积设计清水池有效容积为：W=W1+W2+W3+W4W1清水池调节容积；W2消防贮备水量；W3给水系统生产自用水量；W4安全贮备水量。水塔设计有效容积：W=W1+W2W1水塔调节容积；W2室内消防贮备水量。二、清水池和水塔的构造（一）清水池的构造在给水工程中，常采用钢筋混凝土水池、预应力钢筋混凝土水池或砖石水池，一般将其做成圆形或矩形。（二）水塔的构造1 水柜2 塔体3 管道和设备4 基础第三节 给水系统的水压关系 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12m，

14、2层以上每层增加4m。一、水塔扬程确定水泵扬程就是指单位重量液体通过水泵后所获得的能量增值。Hp=H0+一泵站的扬程二泵站的扬程控制点是指整个给水系统中水压最不容易满足的地点，用以控制整个供水系统的水压。（1）地形最高点；（2）要求自由水压最高点；（3）距离供水地点最远点。二、水塔高度确定三、无水塔管网系统的水压情况（一）最高用水时水压情况（二）消防时的水压情况第五章 给水管网的设计流量第一节 概述在管网计算中常会遇到两类课题：第一类为设计计算第二类为管网复核计算第二节 管网图形的性质与简化一、管网图形的性质给水管网是由管段和节点构成的有向图。管网图形中每个节点通过一条或多条管段与其他节点相连

15、接。二、管网图形的简化管网图形简化是在保证计算结果接近于实际情况的前提下，对管线进行的简化。分解、合并、省略等方法进行简化。第三节 管段设计流量计算一、沿线流量（一）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。按照用水量全部军于分布在干管上的假定来求比流量的方法，存在一定的缺点，因为忽视了沿管线供水人数多少的影响。（二）面积比流量假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上，则单位面积上的配水流量称为面积比流量。二、节点流量管网中任一管段内的流量，包括两部分：一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量，流量大小沿程直线减小，到管段末端等于零；另一部分是通

16、过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变化，称为转输流量。沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即节点流量。三、管段的设计流量按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条件：流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，即流进等于流出。枝状管网中每一管段的水流方向和计算流量斗是确定的，并且是唯一的。每一管段的计算流量等于该管段后面（顺水流方向）所有节点流量和大用户集中用水量之和。因此，对于枝状管网，若任一管段发生事故，该管段以后地区就会断水。环状管网各管段的计算流量不是唯一的，不像枝状管网那样容易确定。配水干管互相连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿两条或两条以上的管路供给，各环内每条配水

17、管段的水流方向和流量值都是不确定的。环状管网流量分配的具体步骤是：（1） 确定控制点、定线（2） 拟订水流方向（3） 根据管线的地位和功能来分配流量。（4） 分配流量时应满足节点流量平衡条件四、多水源管网对于多水源管网，会出现由两个或两个以上水源同时供水的节点，这样的节点叫供水分界点；各供水分界点的连线即为供水分界线；各水源供水流量应等于该水源供水范围内的全部节点流量加上分界线上由给水源供给的那部分节点流量之和。第四节 管径计算确定管网中每一管段的直径是输水和配水系统设计计算的主要课题之一。管段的直径应按分配后的流量确定。公式：D=确定管径时必须先选定流速。经济流速法：兼顾管网造价和经营管理费

18、。（界限流量表）第五节 枝状管网水力计算枝状管网水力计算步骤：（1） 按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形高度。（2） 按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。（3） 求出每一管段流量（4） 求出管径和水头损失（5） 求出水塔高度和水泵扬程（6） 支管管径参照支管的水力坡度选定（7） 绘图例5-2 P77（课堂讲解）第六节 环状管网水力计算一、环状管网水力计算步骤（1） 草图编号（2） 计算节点流量（3） 分配流量（4） 选管径（5） 计算水头损失（6） 管网平差（7） 求水塔高度和水泵扬程（8） 绘图二、环状管网计算的理论

19、基本水力条件：（1） 连续性方程（2） 能量方程三、环状管网平差方法（一） 哈代克罗斯法管网平差步骤：（1） 拟订水流方向，初步分配流量（2） 计算各管段水头损失（3） 求闭合差（4） 求校正流量（加上本环，减去邻环）（二） 最大闭合差法管网计算过程中，在每次迭代时，可对管网中的各环同时进行校正流量，但也可以只对管网中闭合差最大的一部分环进行校正，称为最大闭合差的环校正法。四、管网核算管网的核算条件：1 消防时2 事故时3 最大转输时五、管网计算结果的整理1管网各节点水压标高合自由水压计算2绘制管网水压线图3水塔高度计算4水泵扬程及供水总流量计算六、多水源管网平差多水源管网计算原理与单水源管网

20、相同，但是，在几个水源同时向管网供水时，每一水源输入管网的流量不仅取决于管网用水量，并随管网阻抗合每个水源输入的水压变化，从而存在各水源之间的流量分配问题。应用虚环的概念，可将多水源管网转化为只从虚节点供水的单水源管网。虚节点的位置可任意选定，其水压可假设为零；虚管段中无流量，不考虑摩阻，只表示按某一基准面算起的配水源水压。第七节 输水管水力计算输水系统的一般特点是距离长，和河流、高地、交通路线等交叉较多。输水管渠的形式有：1压力输水管渠2无压输水管渠3加压与重力相结合的输水系统4明渠一、重力供水时的压力输水管二、水泵供水的压力输水管第八节 给水管道的敷设一、管道埋设深度覆土厚度指管道外壁顶部

21、到地面的距离；埋设深度指管道内壁底部到地面的距离。二、管道的基础管道基础的作用是防止管底只支在几个点上，甚至整个管段下沉，这些情况都会引起管道破裂。常用的基础有三种：天然基础、砂基础和混凝土基础。三、水压试验水压试验应在给水管道安装后进行，以检验管道安装质量、进行管道验收。水压试验按其目的分为强度试验和严密性试验两种。第九节 给水管道工程图给水管网设计通常分初步设计和施工图设计两个阶段，但一些简单的工程项目可仅作初步设计，以工程估算代替工程概算，经有关部门同意后可直接进行施工图设计。一、带状平面图管道带状平面图是在管网规划的基础上进行设计的，通常采用1：500-1：1000的比例，带状图的宽度

22、应根据标明管道相对位置的需要而定，一般在30-100m范围内。标明内容：（1）现状道路（2）管道及其他障碍物（3） 其他管线（4） 主要材料明细表及图纸说明二、纵断面图绘绘管道纵断面图时，常以水平距离为横轴，以高程为纵轴。三、大样图大样图可分为管件组合的节点大样图、附属设施的施工大样图、特殊管段的布置大样图。第六章 给水管道材料及附件第一节 给水管道材料及配件水管性能要求：（1） 有足够强度（2） 水密性（3） 内壁光滑（4） 价格低（5） 施工简单，工作可靠一、 给水管道材料（一） 铸铁管与钢管相比，铸铁管抗腐蚀性能较好，经久耐用，价格低。但铸铁管质脆，不耐弯折，工作压力较低，重量大，且经常

23、发生接口漏水，水管断裂和爆管事故，给生产带来很大的损失。我国生产的铸铁管有砂型离心铸造和连续铸造两种。接口形式有两种：承插式和法兰盘式。（二） 钢管无逢钢管、焊接钢管特点是耐高压、耐振动、重量较轻、单管的长度大和接口方便，但承受外荷载的稳定性差，耐腐蚀性差，管壁内外均需有防腐措施，并且造价较高。（三） 球墨铸铁管机械性能有很大提高，强度高于普通铸铁管，抗腐蚀性能高于钢管（四） 石棉水泥管（五） 预应力和自应力钢筋混凝土管（六） 预应力钢筒混凝土管（七） 塑料管（八） 玻璃纤维复合管（九） 孔网钢带塑料复合管二、 给水配件三通、四通、弯管、变径管第二节 给水管道附件一、阀门安装阀门的位置，一是在

24、管线分支处，二是在较长的管线上，三是穿越障碍物时。因阀门的阻力大，价格昂贵，所以阀门的数量应保持调节灵活的前提下尽可能少。二、止回阀主要用来限制水流朝一个方向流动。三、水锤消除设备措施：（1）延长阀门启闭时间；（2）在管线上安装水锤消除器；（3）在管线上安装安全阀；（4）有条件时取消泵站的单向阀和底阀。四、消火栓地上式和地下式五、排气阀和泄水阀第三节 给水管道附属构筑物一、阀门井管网中各种附件一般应安装载阀门井内。二、管道支墩承插式接口的给水管线，在弯管处、三通处及水管尽端盖板上以及缩管处，都会产生拉力，当拉力较大时，会引起承插接头松动甚至脱节，而使管线漏水。三、给水管道穿越障碍物第七章 污水

25、管道系统的设计计算1 排水体制2 设计内容3 设计方案4 管道性质第一节 污水管道系统设计流量的确定一、居民生活污水设计流量Q11 居民生活污水量定额2 设计人口数3 生活污水量总变化系数二、公共设施排水量Q2三、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量Q3四、工业废水设计流量Q4五、城市污水管道系统设计总流量Q=Q1+Q2+Q3+Q4第二节 设计管段的划分及设计流量的计算一、 设计管段的划分二、 设计管段的流量确定1 本段流量2 转输流量3 集中流量第三节 污水管道的水力计算一、 污水管道中污水流动的特点（1） 不承受压力（2） 工程设计按水力学公式（3） 均匀流假定二、 污水管道水力计算参数（一

26、） 设计充满度（二） 设计流速（三） 最小设计坡度（四） 最小管径三、 污水管道的埋设深度（1） 覆土厚度（2） 埋设深度1防止冰冻膨胀而损坏管道2防止管壁因地面荷载而破坏3满足街坊污水连接管衔接的要求四、 污水管道的衔接原则：（1）尽可能提高下游管道的高程，以减小管道的埋深，降低造价；（2）避免在上游管段中形成回水而造成淤积。方法：管顶平接；水面平接五、 污水管道水力计算的方法P137 例7 （课堂讲解）第四节 排水管道工程图一、 管道平面图的绘制二、 管道纵剖面图的绘制第八章 雨水管渠设计计算雨水管渠系统的任务是及时地汇集并排除暴雨所形成的地面径流，以保证城市人民生命安全和工农业生产的正常进行。第一节 雨量分析及暴雨强度公式一、 雨量分析（一） 降雨量（1） 年平均降雨量（2） 月平均降雨量（3） 最大日降雨量（二） 降雨历时（三） 降雨强度（四） 降雨面积和汇水面积（五） 降雨强度的频率和重现期二、 暴雨强度曲线与暴雨强度公式（一） 暴雨强度曲线