给水排水管网系统复习题市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

给水排水管网系统总复习给水排水管网系统总复习第1页给水排水系统由哪些子系统组成？各子系统包给水排水系统由哪些子系统组成？各子系统包含哪些设施含哪些设施?v原水取水系统包含：水源地、取水设施、提升设备和输水管渠等；v给水处理系统包含：各种采取物理化学生物等方法水质处理设备和构筑物；v给水管网系统包含：输水管渠、配水管网、水压调整设施及水量调整设施等；v排水管网系统包含：污废水搜集与输送管渠、水量调整池、提升泵等；v废水处理系统包含：各种采取物理化学、生物等方法水质净化设备和构筑物；v排放和重复利用系统包含：废水收纳体和最终处置设施如排放口等。第2页给水排水系统各部分流量是否相同？若不一样，给水排水系统各部分流量是否相同？若不一样，是怎样调整？是怎样调整？v因为用水量和排水量是随时间改变，所以各子系统一时间内流量不相同，普通是由一些构筑物或设施来调整，比如清水池调整给水处理流量与管网中用水量之差，调整池和均合池用于调整排水官网流量和排水处理流量之差。第3页给水排水管网系统分别由哪些部分组成？它们给水排水管网系统分别由哪些部分组成？它们作用是什么？作用是什么？v由给水管网系统和排水管网系统组成。v给水管网系统：输水管渠（作用：较长距离输水）、配水管网（作用：将较集中点水量分配到整个供水区域）、水压调整设施（如泵站、减压阀，作用：确保用户用水点点水压要求）、及水量调整设施（如清水池、水塔、高位水池，作用：调整前后系统水量之差）。v排水管网系统：废水搜集设施（初步搜集废水）排水管网（搜集到废水送至指定点）、水量调整池（调整前后系统水量之差）、提升泵站（确保一定压力使废水顺利流入指定点）、废水输水管渠（输送废水）和排放口（与接纳废水水体连接）。第4页何为排水系统体制？它们之间不一样点有哪些何为排水系统体制？它们之间不一样点有哪些？v不一样排除方式所形成排水系统称排水体制，主要有合流制和分流制。v合流制排水系统又分：直排式和截流式，直排式是将混合污水不经处理直接排入水体，现今已淘汰；截流式用于老城区改造，节约费用，混合污水排入污水处理厂，水量较大时溢流部分直接排入水体，有一定污染。v分流制排水系统，将污水、废水、雨水分开输送、处理、排放。对环境污染小，但造价相对合流式较高。大城市普通采取混流制，即又有合流制又有分流制。第5页给排水工程规划要遵照哪些标准？给排水工程规划要遵照哪些标准？v落实执行国家和地方相关政策和法规；v城镇及企业规划时应兼顾给排水工程；v给排水工程规划要服从城镇发展规划；v合理确定远近期规划与建设范围；v合理利用水资源和保护环境；v规划方案应尽可能经济和高效。第6页给水管网布置两种基本形式是什么？比较它们给水管网布置两种基本形式是什么？比较它们优缺点。优缺点。v给水管网布置基本形式：v树状管网（优点：经济造价低；缺点：易受水锤破坏，水质（末端）安全性不能确保，水压不易控制，用水确保率较差）v环状管网（优点：可减轻因水锤作用产生危害，增加供水可靠性；缺点：造价较树状网高）第7页给水管网定线时确保经济性和安全性方法有哪给水管网定线时确保经济性和安全性方法有哪些？些？v干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户水流方向基本一致；干管和干管之间连接管使管网形成了环状网；v干管普通按城市规划道路定线，但尽可能防止在高级路面或主要道路下经过，以减小今后检修时困难。第8页排水管网布置两种基本形式是什么？它们用于排水管网布置两种基本形式是什么？它们用于何种地形条件？何种地形条件？v排水管网普通布置成树状网，基本形式为：平行式和正交式。v平行式，排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直，适合用于地形坡度很大城市。v正交式，排水干管与等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设，适合用于地形平坦略向一边倾斜城市。第9页给水排水工程年计算费用由哪些部分组成？给水排水工程年计算费用由哪些部分组成？v在项目投资计算期内建设投资费用和运行管理费用之和年平均值。第10页对于非满管流而言，管渠充满度越大过流能力对于非满管流而言，管渠充满度越大过流能力越大吗？为何？越大吗？为何？v不会越大，因为充满度是指管道中水深和管道直径比值，过流能力是反应单位时间内此管道经过流量，假设直径不变，水深一定范围增加，过流能力会加大，若超出一定范围，反而会妨碍管道过流能力，过流能力会下降。第11页为何要将给水排水管网模型化？经过哪两个步为何要将给水排水管网模型化？经过哪两个步骤进行模型化？骤进行模型化？v给排水管网是个复杂多变管网系统，为便于规划、设计和运行管理，将其模型化，成为便于用图形和数据表示和分析系统。v主要两个步骤是：简化、抽象。v简化标准：宏观等效标准、小误差标准。普通方法：1删除次要管线；v2当管线交叉点很近时合并为同一交叉点；v3将全开阀门去掉，将管线从全闭阀门处断开；v4并联管线能够采取水力等效标准简化成单管线；v5大系统拆分成多个小系统。v从属设施简化：删除不影响全局水力特征设施，将同一处多个相同设施合并。第12页模型化给水排水管网由哪两类元素组成？它们模型化给水排水管网由哪两类元素组成？它们各有什么特点和属性？各有什么特点和属性？v管段和节点，管段特点：它只输送流量，不改变流量，但能够有能量改变。属性：结构属性：管段长度、管段直径、管段粗糙系数；拓扑属性：管段方向、起端节点、终端节点；水力属性：管段流量、管段流速、管段扬程、管段摩阻，管段压降。（管段是管线和泵站简化后抽象形式，排水流量转到起端，沿线流量一分为二移到两端节点）v节点特点：节点只能传递能量，不能改变水能量，即节点上水能量是唯一。属性：结构属性：节点高程（节点地面标高），节点位置；拓扑属性：与节点关联管段及其方向，节点度（与节点关联管段数）；水力属性：节点流量，节点水头，自由水头。（节点是管线交叉点、端点或大流量出入点抽象形式）第13页节点流量和管段流量能够是负值吗？假如是负节点流量和管段流量能够是负值吗？假如是负值，代表什么意义？值，代表什么意义？v能够，普通以流出节点方向为正，假如是负值，对于节点来说，它代表此流量流入节点，对于管段来说，此流量流动方向与原假设管段方向相反。第14页图论中图与几何图形有何不一样？图论中图与几何图形有何不一样？v因管网图只是表示管网拓扑关系，所以无须在意节点位置、管段长度等要素结构属性，即管网图中节点位置和管段长度等无须与实际情况相符，转折或弯曲管段也能够画成直线，管段也能够拉长或缩短，只要节点和管段关联关系不变，而几何图形是如实反应。第15页给水管网水力分析前提条件有哪些？为何必须给水管网水力分析前提条件有哪些？为何必须已知最少一个节点水头？已知最少一个节点水头？v节点流量或压力必须有一个已知，管网中最少有一个定压节点。作为充分条件，要求管网中最少有一个定压节点，即管网基准点，若无，整个管网没有参考基准压力，管网压力无确定解。第16页对于多定压节点管网，假如只用各节点流量连续性方程和各环流量方程可进行对于多定压节点管网，假如只用各节点流量连续性方程和各环流量方程可进行水力分析吗？为何？进行虚环假设有何意义？为何说虚环能量方程实际上就是水力分析吗？为何？进行虚环假设有何意义？为何说虚环能量方程实际上就是定压节点间路径能量方程？定压节点间路径能量方程？v不行，假如有多个定压节点，按两个压力同时计算，很轻易引发矛盾，进行虚环假设，能够将多定压节点转化为单定压节点，能够利用流量连续性和环能量方程最终得出个管段水力特征。虚环能量方程是依据虚定压节点和原各实际定压节点组成环，来列能量方程，即定压节点间路径能量方程。第17页比较一下解环方程和解节点方程方法未知数数目，普比较一下解环方程和解节点方程方法未知数数目，普通情况下哪种方法未知数更多？解节点方程即使未知通情况下哪种方法未知数更多？解节点方程即使未知数多，但仍被广泛采取，为何？数多，但仍被广泛采取，为何？v普通情况下，解节点方程未知数更多，因为现实中，管网水力计算经常要确定水塔高度，管道流量也未知，解节点方程先求个节点流量闭合差，从而校正压力，管网水力计算和水塔高度确定结果也较为准确，所以仍被广泛使用。第18页单定压节点树状管网水力分析计算有何特点？单定压节点树状管网水力分析计算有何特点？为何说其它计算比较简单？为何说其它计算比较简单？v树状管网水力计算特点：单定压节点一确定，管段流量是唯一，与管段流量对应管段水头损失、管段流速及节点压力能够一次性计算得到，所以说计算比较简单。第19页为何说哈代为何说哈代克罗斯平差算法是水力分析最简克罗斯平差算法是水力分析最简单方法？它也是最高效方法吗？单方法？它也是最高效方法吗？v它对牛顿拉夫森算法进行了改进，能够算是水力分析最简单方法，也是最高效方法，原因是它3点改进：v1、改各环平差为每次只平差一个环，v2、优先平差闭合差较大环，3、改自然环平差为回路（大环）平差。第20页为何说平差过程实际上是闭合差在管网中传递且相互抵消过程为何说平差过程实际上是闭合差在管网中传递且相互抵消过程？对于解环方程时环水头闭合差是如此，对于解节点方程时节？对于解环方程时环水头闭合差是如此，对于解节点方程时节点流量闭合差也是如此吗？点流量闭合差也是如此吗？v解节点方程时，依据确定节点水头算出各管段压降和流量，接着求出每个节点流量闭合差，从而校正压力，实质上也是使环能量平衡过程。第21页为何说最高日和最高时用水量都是平均流量概为何说最高日和最高时用水量都是平均流量概念，它们分别是什么时间内平均流量？计算它念，它们分别是什么时间内平均流量？计算它们有何意义？们有何意义？v因为用水量随季节和生活习惯等因素变化而变化，具有随机性，最高日和最高时用水量一般按定额乘以人数来定，定额和人数是综合各种影响因素或统计得出，所以它们都是平均流量概念，最高日用水量是用水量最多一年内，用水量最多一天内平均流量，最高时用水量是用水量最多一年内，用水量最多一天中，用水量最大一小时内平均用水量。计算它们可认为选泵提供依据，以及确定管网管段直径。第22页设计时为何要分析用水量改变？在设计时为何要分析用水量改变？在1小时时段内小时时段内实际用水量是否保持不变？为何在计算时不考实际用水量是否保持不变？为何在计算时不考虑虑1小时时段内流量改变？小时时段内流量改变？v因为用水量是随时改变，泵站供水不会随时改变，泵站供水与用户用水不可能随时一致，所以要分析用水量改变，为设计泵站和调整构筑物设计提供依据。不是，1小时段内流量是改变，只是1小时水量改变对于影响泵设计数据来说能够忽略不计，所以不考虑1小时内流量改变。第23页你能证实调整容积计算公式吗？为何被调整两个流量你能证实调整容积计算公式吗？为何被调整两个流量在一个改变周期内总和必须相等？在一个改变周期内总和必须相等？v调整容积公式实质上就是算出了两个系统最大用水量之差，即调整池容积，如清水池，最高日每小时给水供水量与供水泵站供水量之差累加起来，累加最大值加上累加最小值绝对值就是调整池容积，也就推出了这个公式。因为这么才能确保实际提供用水总量等于总设计流量，满足系统水量平衡。第24页你认为要使节点设计流量分配比较合理，需要你认为要使节点设计流量分配比较合理，需要注意哪些问题？注意哪些问题？v1、分清和计算准确集中流量和沿线流量。（从管网中一个点取水且水量较大归为集中流量，沿程用水小用户归为沿线流量）v2、集中流量是依据集中用户最高日用水量计算及时改变系数计算，若该项用水最高时与管网用水最高时不一样，则是当调小计算值。v3、计算完成后要校核全部集中流量和沿程流量之和是不是等于最高时流量，误差在要求范围内即可，不然能够调整集中或沿程流量使流量到达平衡。第25页何为经济流速？它与哪些原因相关？为何说平均经济何为经济流速？它与哪些原因相关？为何说平均经济流速是近似经济流速？在设计管段直径时除了考虑经流速是近似经济流速？在设计管段直径时除了考虑经济性外，还要考虑哪些原因？济性外，还要考虑哪些原因？v一定年限内，管网造价和管理费用之和最低流速。因为实际管网复杂性，情况也在不停改变，从理论上计算管网造价和管理费用相复杂，条件不具备时，用当地资料计算出平均经济流速就是近似经济流速。还要考虑管道技术问题，冲刷问题，防止水锤现象等等，满足小于最大设计流速和大于最低设计流速。第26页在设计工况水力分析时为何要暂时删除泵站所在管段在设计工况水力分析时为何要暂时删除泵站所在管段和假设控制点？怎样找到真正控制点？为何真正控制和假设控制点？怎样找到真正控制点？为何真正控制点是唯一？点是唯一？v为了方便设计，普通算出压降就直接算管径，若不删除泵站管段，它也有损失和扬程，不便于管段设计和泵站设计，假设控制点是为了方便找到真控制点，找到满足管网全部所需节点服务水头压力，为泵站扬程设计提供依据。因为水力特征已知，只会有一个节点最先“触地”，就是节点服务水头最难满足点只一个，即控制点是惟一。第27页管网设计校核时泵站所在管段还要删除吗？你管网设计校核时泵站所在管段还要删除吗？你能说明在各种工况校核时，哪些节点是定压节能说明在各种工况校核时，哪些节点是定压节点，哪些节点是定流点？点，哪些节点是定流点？v能够不删除，管网设计已初步完成，管径，水泵扬程都已知，校核时只要算出特定情况下所校核点水压或水量是否满足要求即可。校核消防工况时，设置最不利火灾节点为定流节点（算出它压力是否能满足要求）；水塔转输流量校核时，水塔所在点定为定压节点（经过水力分析，得到该节点流量，判断是否满足水塔进行流量要求）；事故工况校核，普通采取水头校核法，所校核点为定流点。（算各节点水头是否高于服务水头）第28页污水量标定额普通怎样确定，生活污水量计算污水量标定额普通怎样确定，生活污水量计算方法与生活用水量计算方法有何不一样？方法与生活用水量计算方法有何不一样？v采取当地用水定额结合建筑内部给水排水设施水平和排水系统普及程度等原因确定，按当地用水定额80-90%计算。工业企业生活污水量标定额依据工艺特点确定，并与国家相关要求相协调。工业废水量定额普通以单位产值，数量或单位生产设备所排出废水量表示。不一样：在计算生活用水量时，采取最高日用水量定额和对应时改变系数，而在计算生活污水量时，采取平均日污水量定额和对应总改变系数。第29页在污水管道设计时，管道底坡（简称管道坡度）在污水管道设计时，管道底坡（简称管道坡度）与水力坡度是等同吗？为何？与水力坡度是等同吗？为何？v是，污水流普通是无压力管，此时水力坡度是表示单位长度水头损失，在污水中也就是水位能损失，也就是单位距离落差，即坡度，所以这种情况它们二者相等。第30页污水管起点埋深怎样确定？在没有确定管径前，污水管起点埋深怎样确定？在没有确定管径前，起点埋深一定能确定吗？起点埋深一定能确定吗？v依据3个原因决定：预防管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道(普通管底在冰冻线以上0.15m)，预防地面荷载而破坏管道（车行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m），满足街区污水连接要求（污水出户连接管最小埋深0.5-0.7m，支管最小埋深0.6-0.7m），不一定，从3个原因出发得到3个不一样管底埋深或覆土厚度，最大值即是。第31页污水管网中管段是怎样划分？何谓本段流量？污水管网中管段是怎样划分？何谓本段流量？v在工程上，将连接用户污水管道称为连接管，将主要负担污水输送功效大型管道称为污水干管（主干管和干管），连接管和输送干管之间管道称污水支管。从管段沿线街坊流来污水量称本段流量。v（在设计计算中，将污水管网中流量和管道敷设坡度不变一段管道称为管段，将该管段上游端汇入污水流量和该管段搜集污水量作为管段输水流量，包含本段流量，转输流量，集中流量（本段集中，转输集中）v（污水管网中分计算管道和不计算管段，当设计污水流量小于一定值时，已经选管径选择余地，能够不经过计算直接采取最小管径，则为不计算管段。）第32页在污水管道衔接各种方法中，哪种方法在什么在污水管道衔接各种方法中，哪种方法在什么情况下会使下游管段埋深最大？情况下会使下游管段埋深最大？v管顶平接（衔接方式：水面平接埋深不变；管顶平接埋深增加，管底平接管径变小（设计流量逐段增加，设计管径也应逐段增大，但当坡度小管道接到坡度大管道时，管径能够减小，范围不得超出50-100mm）第33页假如在污水管道设计中要考虑从经济性原因，假如在污水管道设计中要考虑从经济性原因，那么平坦或反坡地域与较大坡度地域哪一个更那么平坦或反坡地域与较大坡度地域哪一个更轻易考虑？为何？轻易考虑？为何？v较大坡度地域，因为较大坡度话，管径坡度能够按地面坡度和相关标准于地面平行铺设，降低了埋深成本，较为经济。第34页暴雨强度与哪些原因相关？为何降雨历时越短、暴雨强度与哪些原因相关？为何降雨历时越短、重现期越长，暴雨强度越大？重现期越长，暴雨强度越大？v暴雨强度是单位时间内单位面积上降雨量，即降雨量在该时间段内增量除以该时间长度，所以降雨历时越短，暴雨强度越大。重现期越长，经验频率就越小，暴雨强度就会越大。第35页折减系数含义是什么？为何计算雨水管道设计流量时，折减系数含义是什么？为何计算雨水管道设计流量时，考虑折减系数？考虑折减系数？v含义是管道内水容积占管道总容积百分比，因为实际雨水管道中水流并非一直是满管流，各管段中“洪峰”流量不会同时出现，当有一根管道出现时，其上游管道可能就不会出现，而且沿线流量不是集中接入管道，是分散接入，下游节点处可能出现满管流状态，所以计算雨水管道设计流量时，考虑折减系数。第36页为何污水管道设计流量在没有确定管径前能够为何污水管道设计流量在没有确定管径前能够计算出来，而雨水管道不能？计算出来，而雨水管道不能？v污水管道设计流量是依据本段流量、转输流量和集中流量之和计算，在没有确定管径前就能够计算出来，而雨水管道设计流量要知道暴雨强度，也就是要知道集水时间，集水时间一部分是地面集水时间，还一部分是雨水在管道中留到设计断面时间，所以设计流量前必须确定管径。第37页下游雨水管道设计流量可能比上游管道小吗？下游雨水管道设计流量可能比上游管道小吗？为何？假如出现这种情况怎么办？为何？假如出现这种情况怎么办？v可能，伴随计算管段数量增加，集水面积就不停增大，但降雨强度则逐步减小，就会出现这种情况，若出现这种情况，应设定下游管段计算流量等于其上游管段计算流量。第38页为何雨水和合流制排水管网管渠要按满流设计为何雨水和合流制排水管网管渠要按满流设计？v因为雨水和合流制排水管网流量改变很大，日常时期普通都满不了管，不过一旦到碰到暴雨或洪涝季节雨水量会暴涨，为了安全和能及时排水等条件下，所以按满管流设计。第39页什么情况下考虑采取合流制排水系统？合流制什么情况下考虑采取合流制排水系统？合流制管网设计有何特点？管网设计有何特点？v1、排水区域内有一处或多处水量充沛水体，其流量和流速都足够大，一定量混合污 水排入后污水排入后对水体造成污染程度在允许范围以内。v2、街坊和接到建设比较完善，必须采取暗埋管渠排除雨水，而街道横断面又窄，管渠 设置位置受到限制时，可考虑选取合流制。v3、地面有一定坡度倾向水体，当水体高水位时，岸边不受淹没。污水在中途不需要泵 站提升。v截流式合流管渠系统特点：1、管网布置应使全部服务面积上生活污水、工业废水和雨 水都能合理地排入管渠，并能以可能最短距离坡向水体；2、沿水体岸边布置与水体平行 截流干管，在截流干管适当位置上设置溢流井，使超出截流干管设计输水能力那部 分混合污水能顺利地经过溢流井就近排入水体；3、必须合理地确定溢流井数目和位置，方便尽可能降低对水体污染、减小截流干管断面尺寸和缩短排放渠道长度；4、在合 流制管网系统上游排水区域，雨水不能沿地面排泄，才考虑布置合流管网。第40页合流制雨水管网溢流井上、下游管道设计流量合流制雨水管网溢流井上、下游管道设计流量计算有何不一样？怎样合理确定截流倍数？计算有何不一样？怎样合理确定截流倍数？v合流管和截流管中雨水量与旱流污水量比值称为截流倍数。v截流式合流制排水管网中溢流井上游管道设计流量与完全合流制计算方法一致，设计 生活污水量、设计工业废水量和设计雨水量之和。下游管道设计流量计算则与它不一样，设计截流倍数加一乘以从溢流井截流上游旱流日平均污水量、溢流井下游纳入旱流污 水量和溢流井下游纳入设计雨水量之和。v从环境保护要求出发，为使水体少受污染，应采取较大截流倍数，但也应该考虑经济 性和运行管理安全可靠性，（当截流污水量相当于平均小时污水量2.6-4.5倍时，从溢 流井流出来混合污水中污染物浓度将急剧降低，不再显著增加）并符合相关规范要求 和当地卫生主管部门同意。普通取2.6-4.5比较经济合理。第41页为何管网水力分析时只有一个控制点，而优化设计时则可能有为何管网水力分析时只有一个控制点，而优化设计时则可能有多个控制点？而且水力分析时控制点只是下控制点，而优化设多个控制点？而且水力分析时控制点只是下控制点，而优化设计时控制点现有下控制点，又有上控制点呢？计时控制点现有下控制点，又有上控制点呢？v管网水力分析时，没有虚流量，分析时会使其只有一个定压节点，整个管网压力水头不一样，只有一个点压力最难满足，而且只要满足这个节点服务水头，其它服务水头就能满足，所以只有一个下控制点，而优化设计时，是使多个目标最优，解数学模型，且要计算虚流量，多个水源点有多个，不利点可设置多个，所以优化时控制点现有下控制点，又有上控制点。第42页惯用给水排水管道材料有哪几个？给水管网中惯用给水排水管道材料有哪几个？给水管网中主要附件有哪些？主要附件有哪些？v给排水管道分金属管和非金属管，给水：铸铁管（灰铸铁管；球墨铸铁管）；钢管（无缝和焊接）；预应力和自应力钢筋混凝土管；玻璃钢管；排水管：混凝土管 钢筋混凝土管；陶土管；铸铁和钢管；塑料管；沟渠（用砖石土块，现场浇制或砌装）。v给水管网中主要附件有阀门、消火栓、通气阀、泄空阀等。第43页