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给水管网模型
管网模型化
管网抽象
管网的抽象
目的：表达为仅由管段和节点组成的管网模型 管段：（1）特征：输送水量而不改变水量，可以改变水的能量。
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给水管网定线
工业企业管网
特点：用水集中、水质差别大、用水变化系数小 布置要点（1）生产、生活用水合并与分建问题；（2）不同车间或工艺
生产用水合并与分建问题；（3）消防管网通常合建（与生产或生活） （4）管网形式选择（环状、枝状与双管）
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第3章 给水管网的水力学基础
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给水管网定线
城市管网
内容：在地形平面图上确定管线的走向和位置。一般仅限于干管及联络管， 不包括分配管和进户管。
影响因素：城市平面布置、供水区地形、水源和调节水池位置、街区和用 户分布、河流铁路桥梁等位置
布置要点:(1)干管延伸方向;(2)干管间距500-800m（3）连接管作用、 间距800-1000；（4）定线，避免高级路面，注意管线综合（5）保证 均匀的分布于街区；（6）附属设备 消火栓及管径 重要建筑两条进水管。
优化设计数学模型 环状网管段流量分配 定流量管网优化 输水管优化
调度任务及系统组成 SCADA系统 优化调度数学方法 水质控制及评价
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管道材料 管网附件 附属构筑物
档案管理 监测与检漏 防腐与修复
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0.4 本课程目的
掌握给水管网的基础理论和设计应用，具备独立进行管网规划和设 计的能力。同时使同学们了解本领域的最新技术及发展方法、新技 术的需求和研究方向。
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给水管网模型
管网模型化
管网简化
管网简化
管网模型化概念：简化与抽象，便于用图形和数据分析表达 管网简化
简化原则：宏观等效原则 小误差原则 管网简化方法：（1）删除次要管线（2）管线交叉点较近时可合并（3）
全开阀门去除，全闭阀门处切断（4）管线包含不同的管材和规格，应水 力等效为单一管材和规格（5）并联的管线可以间化为单管线（6）大系 统拆分为小系统，分别计算 附属设施简化方法：（1）删除不影响全局的附属设施（2）同一处的多 个相同设施合并。
用水量及其变化
用水量组成：综合生活用水量、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、未预见水量及管网漏失水量
用水量表示 平均日用水量、最高日用水量、最高日平均时用水量、最高 日最大时用水量
用水量变化系数及变化曲线 日变化系数Kd 时变化系数Kh
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水力学 基础
水流特征 管渠水损计算 水力等效简化 泵及泵站水力特性
管网 模型
水力 分析
模型化 模型拓扑特性 模型水力特性 模型矩阵表示
水力分析基础 树状网水力分析 环方程水力分析 节点方程水力分析
工程 设计
优化 设计
运行调度 和水质控制
管道材料 和附件
管理 和维护
设计用水量及调节计算 流量分配与管径设计 泵站扬程与水塔高度设计 管网设计校核
给水系统各部分之间流量关系
基本概念 系统自用水（R1）、漏失水量（R2）、调节水量
一城市Qd＝2.0万吨/日，试确定取、净、输、配各设施流量大小如何确定？
1取水 2净水 3浑水输水管 4清水输水管 5管网
清水池、水塔
给水系统水质关系
水质标准 原水、给水
水质变化：给水处理、用户用水
给水系统的水压关系
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2.3 技术经济分析方法
技术经济分析目的和方法
目的：找到技术和经济最佳结合点 方法：数学模型法和方案比较法
静态年计算费用法
优点：计算简便 缺点：未反映资金的时间价值，不符合经济规律 计算公式 W 1 CY
T
动态年费用计算法
针对不同时间经济因素的变化，对项目一定时期发生的投资、运行成本折算 成当前现值进行比较的方法
配水到用户
地位： 1.联系工程与对象之间的通道和纽带 2.投资大：管网投资一般占系统总投资的70％ 因此，管网的优化设计和建设历来受到建设、管理和运营部门的高度重视。
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0.3 管网系统主要内容
系统 概论
功能与组成 系统工作原理 系统类型与体制
工程 规划
原则与工作程序 技术经济分析 用水量预测 规划布置
任务：向用户（公共、个人）供应充足的水量和安全的水质，包括居民家庭生活和 卫生用水、工矿企业生产和生活用水、公用（机关、学校等）建筑用水、部分市政 用水、消防用水。同时要满足水量、水质、水压的要求。
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0.2 管网在给水系统中的地位
取水
浑水输水
输水
净水
清水输水
配水
从江河湖泊取水
处理原水达到 使用标准要求
3.1 水流特征 3.2 水头损失计算 3.3 管道的水力等效简化 3.4 泵与泵站水力特性
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3.1 水流特征
流态特征
层流、紊流、过渡流判别 Re 2000－4000 给水管道Re 一般在33000-2800000之间 紊流阻力特征区：阻力平方区（ 1.75次方）、过渡区（ 1.75－2次方之
沿程水头损失计算

谢才公式
hf
v2 l C2R
达西公式（仅用于圆管满流）
hf

l D
v2 2g
• 舍维列夫公式（旧铸铁管和旧钢管满流）
• 海曾－威廉公式公式（较光滑的圆管满流）
• 柯尔勃洛克－怀特公式（各种紊流，适用性和精度较高）
• 巴普罗夫斯基公式（明渠和非满流排水管道）
• 曼宁公式（巴普罗夫斯基特例，明渠或较粗糙管道）
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第1章 给水管网系统概论
1.1 给水系统的组成及功能 1.2 给水系统工作原理 1.3 给水管网系统的功能及组成 1.4 给水管网类型
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1.1 给水系统组成及功能
给水系统:
定义：为人们的生活、生产及消防提供用水的系统的总称。 功能：为不同类别的用户提供满足水质、水量及水压需要的用水。 组成：
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2.1 规划内容与层次
规划内容
规划层次
确定服务范围与建设规 总体规划 以城市总体规划为依据，从本工程系
模
统提出对城市发展目标和总体布局的调整意见和
确定水资源综合利用与 保护措施
建议，制定本系统主要的技术政策、规定和实施 措施
确定主要构筑物位置 分区规划 提出调整意见和建议基础上，布置本
规划原则
贯彻国家和地方相关政策与法规 城镇或工业企业规划要兼顾给排
水工程 给排水规划要服从城镇发展规划 合理确定近远期规划与建设范围 合理利用水资源及保护环境 规划方案尽可能经济和高效
工作程序
明确任务，确定规划编制依据 收集资料，现场踏勘 合理确定用水定额 制定规划方案 提出分期实施步骤和措施 编制规划文件
沿程水头损失计算公式的比较与选用
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3.2 水头损失计算
局部水头损失计算
hm


v2 2g
水头损失公式的指数形式
沿程
hf

kqn Dm
l
局部
水头损失之和
hf qnl
hf sf qn
hm smqn
hghf hm(sf sm )qn
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A (1i%)n
则为保证现值P回收：P (A 1 A 2 .. .A n .)
A
i%(1i%)n
(1i%)n
P 1
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2.4 用水量预测计算
组成
规划期内由城市给水工程统一供给的居民生活用水、工业用水、公共设施 用水及其它用水
规划期内由城市给水工程统一供给外的所有用水量总和。
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2.3 技术经济分析方法
优点：能反映项目经济效益的真实性
缺点：计算比较复杂
计算公式：
预备公式：
P(1i%)nF F(1i%n)P
推导公式：现值为P，利率为i％，n年内平均分摊资金现金A
第一年
A1

A (1 i%)
第二年
A2

A (1 i% )2
第三年
An
给水管网系统
任课教师：梁建军 重庆大学城环学院
2019年3月
0 绪论
0.1 给水系统组成及任务 0.2 管网系统在给水系统的地位 0.3 管网系统主要内容 0.4 本课程的目的
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0.1 给水系统组成及任务
系统组成
主要设施
取水
取水泵房、取水头部等
净水
水厂
输水
输水管道
配水
管网系统
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2.4 用水量预测计算
预测方法
分类估算法 单位面积法 人均综合指标法 年递增率法 线性回归法 生长曲线法
用水量变化系数
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2.5 规划布置
布置原则与形式
布置原则 参见教材 布置形式 树状、环状
输水管渠定线 给水管网定线
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令 n2，＝qt ql
a 2 1
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局部水头损失的简化
原理：水力等效简化
2vg2 D ld2v2gCv22Rld