朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁《給水工程》復習題給水系統給水系統及其分類給水系統是指保證城市、工礦企業等用水的各項構筑物和輸配水管網組成的系統。給水系統的分類：按水源種類分類，可分為地表水和地下水給水系統。按供水方式分類，可分為自流系統(重力),水泵供水(壓力)和混合供水。按使用目的分類，可分為生活用水,生產給水和消防給水。按服務對象分類，可分為城市給水和工業給水(循環系統和復用系統)。按給水工程必須保證以充足的水量、合格的水質、充裕的水壓供養生活用水、生產用水和其它用水，滿意近期，兼顧今后。給水系統的組成取水構筑物：用以從選定的水源(地表水和地下水)取水。水處理構筑物：布置在水廠范圍內，將取水構筑物的來水舉行處理，以期符合用戶對水質的要求。泵站：用以將所需水量提升到要求的高度,可分一級泵站(抽取原水)、二級泵站(輸送清水)和增壓泵站。輸水管渠和管網：輸水管渠是將原水送到水廠的管渠。管網是將處理后的水送到各個給水的所有管道。調節構筑物：包括各種類型的貯水構筑物(如高地水池、水塔、清水池)，用以儲藏和調節水量。其中后三者統稱為輸配水系統。給水系統的布置形式統一給水系統：用同一系統供養生活、生產和消防等各種用水。可分為地表水為水源的給水系統和地下水為水源的給水系統。統一給水系統為絕大多數城市采用。分區給水系統：包括分質給水系統和分壓給水系統。分質給水是指由同一水源，經過不同的水處理過程和管網，將不同水質的水供養各類用戶，或由不同水源，經容易水處理后，供工業生產用水。分壓給水是指由同一泵站的不同水泵分離供水到水壓要求高的高壓水網和水壓要求低的低壓水網，以節約能耗。地表水為水源的給水系統的工程設施包括：取水構筑物、一級泵站、水處理構筑物、清水池、二級泵站、管網和調節構筑物等組成。調節構筑物可按如實際情況增減。給水管網遍布囫圇給水區內，按照管道的功能可分為干管和分配管。地下水為水源的給水系統的工程設施包括：管井群、集水池、泵站、水塔和管網。地下水水質良好，普通可省去水處理構筑物，只需加氯消毒。當用戶對水質和水壓要求不同時，可采用分質和分壓給水，以節約制水成本和節約能耗。影響給水系統布置的因素城市計劃的影響：①水源挑選、給水系統布置和水源衛生防護地帶的決定，都應以城市和工業區的建設計劃為基礎。②由城市計劃人口數,房屋建造等，得出囫圇給水工程的設計水量。③由工業布局，得知生產用水量分布及其要求。④由水利、水文、地質等資料，決定水源和取水構筑物位置。⑤由城市功能分區及用戶對水量、水質和水壓的要求，選定水廠和輸配水系統的位置。⑥由城市地形和供水壓力，以及用戶對水質的要求，決定是否分系統給水。水源的影響：主要包括水源種類、水源距給水區的遠近、水質條件等方面。地表水源：水處理復雜。地下水源：水處理容易。高位水源：重力供水。水源豐盛：多水源給水。水源缺乏：跨流域、遠距離取水。地形的影響：中小城市如地形比較崎嶇，工業用水量小、對水壓無異常要求時，可用統一給水系統。大中城市被河流分隔時，兩岸工業和居民用水先各自組成給水系統，再成為多水源的給水系統。取用地下水時，可能考慮到就近鑿井取水的原則，而采用分地區供水的系統。地形起伏較大的城市，可采用分區給水或局部加壓的給水系統。工業給水系統工業用水常由城市管網供養。而且不同的工業企業的用水量以及對水質的要求有很大不同。有些工業企業用水量大，但對水質要求不高；有些工業企業用水量小，但水質要求遠高于生活飲用水。工業用水量約占城市用水量的一半以上，因此要盡量重復利用。工業給水系統的類型：循環給水系統和復用給水系統。我國工業用水的重復利用率較低，惟獨50~60%。需改進工藝和設備，采用循環或復用給水系統，提高工業用水重復利用率，節約用水。工業用水的水量平衡水量平衡是指冷卻用水量和耗水量、循環回用水量、補充水量以及排水量保持平衡。水量平衡的目的是達到合理用水。通過改進生產工藝，減少耗水量，提高重復利用率，增大回用水量，以相應減少排水量。總用水量=總排水量總用水量：包括清新水、循環冷卻水和回用水總排水量：包括生產廢水和生產污水、冷卻回水(工廠或車間內部)和重復用水(工廠或車間之間)。冷卻塔進水量(冷卻回水量+補充水量)＝冷卻塔出水量(循環冷卻水量)＋冷卻水損耗量冷卻水損耗量＝循環冷卻水量×損耗百分數（冷卻水損耗量包括包括蒸發和排污水量，水量耗損率可取循環水量的6%。）補充水量＝循環冷卻水量－冷卻回水量＋損耗水量設計用水量設計用水量的組成①綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建造及設施用水。居民生活用水指城市中居民的飲用、烹調、洗滌、沖廁、洗澡等日常生活用水；公共建造及設施用水包括娛樂場所、賓館、浴室、商業、小學和機關辦公樓等用水。②工業企業生產用水和工作人員生活用水。③消防用水。④澆灑道路和綠地用水。⑤未預計水量及管網漏失水量。用水量定額指設計年限內達到的用水水平，是決定設計用水量的主要根據。用水量變化生活用水量隨生活習慣和藹候變化：假期比平日高，夏季比冬季用水多；在一日內，清晨起床后和晚飯前后用水量最多。工業冷卻用水量隨氣溫暖水溫而變化，夏季多于冬季。空調用水量(調節室溫暖濕度)在高溫時節大(5~9月使用)。其它工業用水量比較均衡。用水量定額是一個平均值，在設計時須考慮每日、每時的用水量變化。最高日用水量：在設計規定的年限內，用水最多一日的用水量，普通用以決定給水系統中各類設施的規模。日變化系數(Kd)：在一年中，最高日用水量與平均日用水量的比值。Kd與地理位置、氣候、生活習慣和室內給排水設施程度有關。Kd值約為1.1~1.5。時變化系數(Kh)：最高一小時用水量與平均時用水量的比值。Kh值在1.3~1.6之間，大中城市的用水比較勻稱，Kh值較小，可取下限，小城市可取上限或適當加大。用水量計算城市或居住區的最高日生活用水量：工業生產用水量：工業企業職工的生活用水和淋浴用水量：澆灑道路和大面積綠化所需的水量：未預見水量和管網漏失水量：消防用水量：Q6=q6f最高日設計用水量最高時設計用水量：給水系統的工作情況取水構筑物、一級泵站的設計流量取水構筑物、一級泵站及水廠的設計流量，都按最高日用水量(Qd)舉行設計。二級泵站、水塔（高地水池）、管網的設計流量二級泵站、從泵站到管網的輸水管、管網和水塔等的計算流量，應按照用水量變化曲線和二級泵站工作曲線決定。二級泵站的設計流量也與管網中是否設置水塔或高地水池有關。不設水塔的二級泵站、輸水管和管網的設計流量都按最高日最高時用水量計算。設有水塔二級泵站、從泵站到管網的輸水管、管網和水塔等的計算流量：水塔能調節水泵供水和用水之間的流量差。二級泵站的設計流量采用分級供水，分級數不多于三級。各級的設計供水線盡量與用水線臨近,以減小水塔的調節容積,相應的泵站工作的分級數或水泵機組數可能增強；每級供水應能挑選到合適的泵型。二級泵站每小時供水量可以不等于用戶每小時的用水量。但設計的最高日泵站的總供水量應等于最高日用戶總用水量。(即滿意最大日用水要求)。供水量高于用水量時,多余的水可進入水塔(或高地水池)內儲藏;供水量低于用水量時,水塔供水以補充水泵供水的不足。輸水管和管網的設計流量視水塔的位置而定：①管網起端設水塔（高地水池）：泵站到水塔的輸水管直徑按泵站分級工作線的最大一級供水量計算；管網仍按最高日最高時用水量設計。設計水量應按二級泵站的供水線最大一級供水量決定。②管網末端設水塔（高地水池）：泵站到管網的輸水管的設計流量應按最高日最高時流量減去水塔（高地水池）輸入管網的流量計算；管網仍按最高日最高時用水量設計。清水池設在一級泵站(勻稱供水)和二級泵站(分級供水)之間，用以調節兩者供水量的差額。清水池的調節容積應等于A或B的面積；即累計儲藏的水量等于累計取用的水量。水塔和清水池的容積計算水塔和清水池的作用：調節泵站供水量和用水量之間的流量差值。清水池的調節容積由一、二級泵站供水量曲線決定；水塔容積由二級泵站供水線和用水量曲線決定。當一級泵站和二級泵站每小時供水量相臨近時，清水池的調節容積可以減小，但是為了調節二級泵站供水量和用水量之間的差額，水塔的容積將會增大。倘若二級泵站每小時供水量越臨近用水量，水塔的容積越小，但清水池的容積將增強。給水系統必須具有一定的水壓，以保證給水送至用戶。城市給水管網的最小服務水頭：地面(1層)10m，2層12m，2層以上每層增強4m。個別高層建造物或高地上的建造物可單獨設置局部加壓設備。控制點：管網中控制水壓的點。這一點往往位于離二級泵站最遠或地形最高的點，只要該點的壓力在最高用水量時可以達到最小服務水頭的要求，囫圇管網就不會存在低壓區。管網和輸水管渠布置輸水和配水系統的組成輸水和配水系統是保證輸水到給水區內并且配水到所實用戶的所有設施。它包括：輸水管渠、配水管網、泵站、水塔和水池等。對輸水和配水系統的總要求是，供養用戶所需的水量，保證配水管網充足的水壓，保證不間斷給水。給水管網的布置要求按照城市計劃平面圖布置管網，布置時應考慮給水系統分期建設的可能，并留有充足的發展余地；管網布置必須保證供水安全可靠，當局部管網發生事故時，斷水范圍應減到最小；管線遍布在囫圇給水區內，保證用戶有充足的水量和水壓；力求以最短距離敷設管線，以降低管網造價和供水能量費用。給水管網布置形式(1)樹狀網：適用于小城市和小型工礦企業，這類管網從水廠泵站或水塔到用戶的管線布置成樹枝狀。供水可靠性較差。一處管線損壞,其后所有管線斷水。在樹狀網的末端，用水量很小，管中的水流緩慢，水質容易變壞，有浮上渾水和紅水的可能。(2)環狀網：管線銜接成環狀，這類管網當任一段管線損壞時，可以關閉附近的閥門使和其余管線隔開，舉行檢修，不影響其它管線供水，供水可靠性增強。環狀網可以大大減輕因水錘作用產生的危害。環狀網的造價顯然地比樹狀網為高。城市給水管網定線城市給水管網定線是指在地形平面圖上決定管線的走向和位置。定線時一股只限于管網的干管以及干管之間的銜接管，不包括從干管到用戶的分配管和接到用戶的進水管。城市管網定線取決于平面布置，供水區的地形，水源和調節水池位置，街區和用戶異常是大用戶的分布，河流、鐵路、橋梁等的位置等。定線要點：①干管延伸方向應和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。循水流方向，以最短的距離布置一條或數條干管，干管位置應從較大的街區通過，干管間距500~800m。②干管和干管之間的銜接管使管網形成了環狀網。銜接管的作用在于局部管線損壞時，可以通過它更新分配流量，從而縮小斷水范圍，較可靠地保證供水。銜接管間距800~1000m。③干管普通按城市計劃道路定線，但盡量避免在高級路面或重要道路下通過，以減小今后檢修時的艱難。管線在道路下的平面位置和標高，應符合城市或廠區地下管線綜合設計的要求，給水管線和建造物、鐵路以及其它管道的水平凈距，均應參照有關規定。④管網中還須安頓其他一些管線和附屬設備。工業企業管網管網布置特點：合用管網：生活用水與生產用水的水質和水量要求相同。分建管網：生活用水與生產用水的水質和水量要求不同。消防用水由生活或生產給水管網供養，不單獨設管網。管網布置的布置形式：樹狀網：管網只供養生產車間、倉庫和輔助設施的生活用水。環狀網：生活和消防用水合并的管網。不能斷水企業的生產用水管網；到個別距離較遠的車間可用雙管代替。多數情況下，生產用水管網采用環狀網、雙管、樹狀網的結合形式。管網定線：管網定線的原則是以最短的管線到達用水量最大的車間。定線和計算時，要考慮所有管線情況。輸水管渠輸水管渠是指從水源到水廠或水廠到相距較遠管網的管、渠。輸水管渠類型：壓力管渠、無壓管渠。輸水管渠定線主意：由現有的或測繪的地形圖初步選則定線計劃；舉行現場沿線踏勘；從投資、施工和管理等方面，對各種計劃舉行經濟技術比較后決定總算計劃。輸水管渠定線原則①與城市建設計劃相結合，盡量縮短線路長度，減少拆遷，少占農田，便于管渠施工和運行維護，保證供水安全；②挑選最佳的地形和地質條件，盡量沿現有道路定線，以使施工和檢修；③減少與鐵路、馬路和河流的交錯；避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水吞沒與沖刷地區，以降低造價和便于管理。④碰到山嘴、山谷、山岳等障礙物以及穿越河流和干溝時，應從降低造價和便于管理方面考慮采取繞過(山嘴、山谷、山岳)，還是開鑿(山嘴、隧洞)，還是使用倒虹管、過河管等。⑤采取繞道或有效措施穿過，避免工程地質不良地段或其他障礙物。輸水管渠的設置輸水管渠的條數：一條輸水管渠加用水區調節水池，或者兩條輸水管渠,并且每隔一定距離設銜接管連通。輸水管渠條數要按照輸水量、事故時需保證的用水量、輸水管渠長度、當地有無其他水源和用水量增長情況而定。當輸水量小、輸水管長、或有其他水源可以利用時，可考慮單管渠輸水另加調節水池的計劃。供水不許間斷時，輸水管渠普通不宜少于兩條。輸水干管和連通管管徑及連通管根數，應按輸水干管任何一段發生保障時仍能通過事故用水量計算決定。城鎮的事故水量為設計水量的70%，工業企業的事故水量按有關工藝要求決定。當負有消防給水任務時，還應包括消防水量。輸水方式：按照水源和給水區的地形高差及地形變化，輸水管渠可以是重力式或壓力式。水源低于給水區(例如取用江河水時)，需要采用泵站加壓輸水，按照地形高差、管線長度和水管承壓能力等情況，偶爾需在輸水途中再設置加壓泵站。水源位置高于給水區(例如取用蓄水庫水時)，有可能采用重力管渠輸水。重力管渠的定線比較容易，可敷設在水力坡線以下并且盡量按最短的距離供水。遠距離輸水時，地形往在有起有伏，采用壓力式的較多。遠距離輸水時，普通情況往往是加壓和重力輸水兩者的結合形式。偶爾固然水源低于給水區，但個別地段也可借重力自流輸水；水源高于給水區時，個別地段也有可能采用加壓輸水。輸水管渠的附屬構筑物及排氣和放空設置：為避免輸水管渠局部損壞時，輸水量降低過多，可在平行的2條或3條輸水管渠之間設置銜接管，并裝置須要的閥門，以縮小事故檢修時的斷水范圍。輸水管的最小坡度應大于1:5D(D為管徑,mm)。輸水管線坡度小于1:1000時，應每隔0.5~1km裝置排氣閥。在崎嶇地區，埋管時應人為地做成升高和下降的坡度，以便在管坡頂點設排氣閥，管坡低處設泄水閥。排氣閥普通以每公里設一個為宜，在管線起伏處應適當增設。管線埋深按當地條件決定,在嚴寒地區敷設的管線應注重防凍。管段流量、管徑和水頭損失管網計算的課題在給水工程總投資中，輸水管渠和管網所占費用(包括管道、閥門、附屬設施等)約占70%~80%。新建和擴建的城市管網按最高時用水量計算。對多種計劃舉行管網計算，可得到最佳給水管網計劃。管網計算步驟：①求沿線流量和節點流量；②求管段計算流量；③決定各管段的管徑和水頭損失；④舉行管網水力計算或技術經濟計算；⑤決定水塔高度和水泵揚程。管網簡化主意管網分解：兩管網由一條或兩條管線銜接，可把銜接線斷開，分解成兩個管網。管線合并：管徑較小、互相平行且逼近的管線。管線省略：水力條件影響較小、管徑相對較小的管線。管網計算術語節點：有擴散流量進出、管道合并或分叉以及邊界條件發生變化的地點，包括水源節點(泵站、水塔)、管線交接點、兩管段交點。管段：兩個相鄰節點之間的管道。管線：順序相連的若干管段。環：起點與盡頭重合的管線。基環：不包含其它環的環。大環：包含兩個或兩個以上基環的環。比流量qs：假定用水量勻稱分布在所有干管上，由此算出干管線單位長度的流量。or式中，qs:比流量;Q:管網總用水量;Σq:大用戶擴散用水量總和;Σl:干管總長度;ql:沿線流量;l:管段長度；A：供水面積。沿線流量ql：指供養該管段兩側用戶所需流量，即本管段沿程配水產生的流量，順水流方向逐漸減小。or轉輸流量qt：通過該管段輸送到下游管段的流量，沿囫圇管段不變。節點流量節點流量：從沿線流量折算得出的,并且假設是在節點擴散流出的流量。計算主意：將沿線流量按適當比例分配到兩個節點上，轉換成從兩個節點流出的流量，就成為節點流量。沿線流量轉換成節點流量的原則：管段的水頭損失相同，即求出一個沿線不變的折算流量q，使它產生的水頭損失等于實際上沿管線變化的流量。折算系數α：通常取0.5。任一節點i的節點流量等于與該節點相連各管段的沿線流量qi總和的一半，即。工業企業等大用戶的流量或用水量大的車間流量可直接作為節點流量。管網圖上的流量主要表示為由沿線流量折算的節點流量和大用戶的擴散流量。P34例題單水源的樹狀網的流量分配樹狀管網的管段流量具有唯一性,任一管段的流量等于該段以后所有節點流量的總和。環狀網的流量分配任一節點的流量包括節點流量、流向和流離該節點管段流量。分配流量應保持每一節點的水流延續性，滿意節點流量平衡，即流向任一節點的流量等于流離該節點的流量，。在流量分配時，使環狀網中某些管段的流量為零，即將環狀網改成樹狀網，才干得到最經濟的流量分配，但是樹狀網并不能保證可靠供水。環狀網流量分配時，應同時照顧經濟性和可靠性，即在滿意可靠性的要求下，力求管網最為經濟。經濟性是指流量分配后得到的管徑，應使一定年限內的管網建造費用和管理費用為最小。可靠性是指能向用戶不間斷地供水，并且保證應有的水量、水壓和水質。環狀網流量分配步驟：①按照管網的主要供水方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定囫圇管網的控制點。控制點是管網正常工作時和事故時必須保證所需水壓的點，普通選在給水區內離二級泵站最遠或地形較高之處）。②從二級泵站到控制點之間選定幾條主要的平行干管線。這些平行干管中盡可能勻稱地分配流量，并且符合水流延續性(滿意節點流量平衡)的條件。這樣，當其中一條干管損壞、流量由其它干管轉輸時，不會使這些干管中的流量增強過多。③和干管線垂直的銜接管可分配較少的流量。銜接管的作用主要是交流平行干管之間的流量，偶爾起一些輸水作用、偶爾只是就近供水到用戶，平時流量普通不大、惟獨在干管損壞時才轉輸較大的流量。管徑計算管徑計算管段的直徑應按分配后的流量決定。水流速度的挑選：①從技術上考慮，水流的最大速度應不超過2.5~3.0m/s(防止水錘)，最小速度不得小于0.6m/s(防止沉積)。②從經濟上考慮，較大的水流速度可減小管道直徑，降低工程造價；但因為水流速度大而會導致水頭損失增強，從而加大運行的動力費用。③合理的流速應該使得在一定年限（投資償還期）內管網造價與運行費用之和最小。平均經濟流速：管徑D=100～400mm，平均經濟流速0.6～0.9m/s；管徑D≥400mm，平均經濟流速0.9～1.4m/s水頭損失計算勻稱流基本公式：由得式中，C：謝才系數,m1/2·s；i：水力坡度；R：水力半徑,m；λ：阻力系數，管段的沿程水頭損失：式中，a：比阻，；q：流量；l：管段長度；s：水管摩阻，s=al。水頭損失普通公式：當n=2時,h=alq2=sq2。給水管的水流流態分為三種情況：①阻力平方區，此時比阻a值僅和管徑及水管內壁粗糙度有關，而和Re數無關，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速v≥1.2m/s時或金屬管內壁無異常防腐措施時，就屬于這種情況；②過渡區，此時，比阻a值和管徑、水管內壁粗糙度以及Re數有關，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速。v<1.2m/s時．以及石棉水泥管在各種流速時的情況；③水力光潔區，此時比阻a值和管徑及Re數有關，但和水管內壁粗糙度無關，例如應用塑料管和玻璃管時。管網計算基礎方程管網計算目的：求出各水源節點（如泵站、水塔等）的供水量、各管段中的流量和管徑以及所有節點的水壓。管網計算基礎方程：環狀管網：Ｐ=Ｊ+Ｌ-1樹狀管網：Ｐ=Ｊ-1式中，Ｐ:管段數;Ｊ:節點數;Ｌ:基環數管網水力計算樹狀管網計算

某城市供水區用水人口5萬人，最高日用水量定額為150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服務水頭為16ｍ。節點４接某工廠，工業用水量為400ｍ3/ｄ，兩班制，勻稱使用。城市地形崎嶇，地面標高為5.00ｍ。1．計算總用水量設計最高日生活用水量：50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L工業用水量：400÷16＝25m3/h＝6.94L管段管段長度(m)沿線流量（L/s）0～1300300×0.0358＝10.741～2150150×0.0358＝5.372～3250250×0.0358＝8.951～4450450×0.0358＝16.114～8650650×0.0358＝23.274～5230230×0.0358＝8.235～6190190×0.0358＝6.806～7205205×0.0358＝7.34合計242586.81總水量為：ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s2．計算管線總長度ΣL＝2425m，其中水塔到節點0的管段兩側無用戶不計入。3．計算比流量qs=(Q-Σq)/ΣL=(93.75-6.94)÷2425＝0.0358L/s4．計算沿線流量計算結果見右圖。5．計算節點流量節點節點流量（L/s）00~10.5×10.74＝5.3710~1,1~2,1~40.5×(10.74+5.37+16.11)＝16.1121~2,2~30.5×(5.37+8.95)＝7.1632~30.5×8.95＝4.4841~4,4~8,4~50.5×(16.11+23.27+8.23)＝23.8054~5,5~60.5×(8.23+6.80)＝7.5265~6,6~70.5×(6.80+7.34)＝7.0776~70.5×7.34＝3.6784~80.5×23.27＝11.63合計

86.816．干管管段的水力計算管徑（mm）平均經濟流速（m/s）D=100～4000.6～0.9D≥4000.9～1.4(1)選定節點8為控制點，按經濟流速決定管徑(見右表)。(2)水頭損失由下式計算或查表5-2，表5-3計算。(舍維列夫公式)管段流量

(L/s)流速

(m/s)管徑

(mm)管長

(m)水頭損失

(m)水塔～093.750.754006001.270～188.380.704003000.561～460.630.863004501.754～811.630.661506503.95Σh=7.53節點水壓標高最小服務水頭地面標高節點416.005.003.9524.95節點124.951.7526.70節點026.700.5627.26水塔27.261.2728.537．支管水力計算(1)各支線允許水頭損失為兩節點的高程差與管線長度的比值，支線各管段水頭損失之和不得大于允許水頭損失。管段起端水位(m)終端水位(m)允許水頭損失(m)管長(m)平均水力坡度1~326.7021.005.704000.014254~724.9521.003.956250.00632(2)各支管的水力計算主意同干管計算。管段流量(L/s)管徑(mm)水力坡度水頭損失(m)1～211.64150(100)0.006171.85(16.8)2～34.481000.008292.074～518.26200(150)0.003370.64(3.46)5～610.741500.006311.456～73.671000.005811.198．決定水塔高度和水泵揚程(1)水塔高度(水柜底到地面高度)：(2)水泵揚程（需要按照水塔的水深、吸水井最低水位標高、水泵吸水管路和壓水管水頭損失計算決定）：環狀網計算：哈代-克羅斯法——水頭平差法計算步驟：①按照延續性條件初步分配管段流量；②計算各管段的水頭損失；③以順時針方向為正，逆時針方向為負，計算各環的水頭損失閉合差；④計算各管段的水頭損失sijqij和每一環的水頭損失Σsijqij；⑤計算各環的校正流量；⑥將管段流量加上校正流量重新計算水頭損失，直到最大閉合差小于允許誤差為止。（1）水頭損失閉合差Δhi圖中的qi-j為管段初步分配流量，Δh>0，需舉行流量校正，詳細主意是在初步分配流量中加一個環校正流量Δq，使水頭損失閉合差Δh=0，注：對于2-5管段同時受環Ⅰ和環Ⅱ的環校正流量。規定順時針方向為正，逆時針方向為負。（2）環校正流量Δqi將二項式展開，忽略相鄰環校正流量和二階微量的影響。（3）一次校正流量各管段的一次校正流量為初步分配流量qij與環校正流量Δqi的代數和。（4）核算水頭損失閉合差由一次校正流量計算各環的水頭損失閉合差，若小于允許值(<0.5m)，則滿意要求，計算完畢；若大于允許值，須重復同樣步驟計算，直至水頭損失閉合差小于允許值為止。（5）校正流量即為設計流量。（6）其他計算同樹狀管網計算。內容包括：①選定控制點；②按經濟流速決定管徑；③由舍維列夫公式計算或查表5-2，表5-3計算水頭損失；④計算各管段兩節點的高程差（hij=li）；⑤決定水塔高度和水泵揚程。P55例題最大閉合差的環校正法最大閉合差校正法就是在每次平差時挑選閉合差最大的環舉行平差。而不是對每一個環舉行平差，因此，最大閉合差校正法可使計算工作量減小。最大閉合差校正法：①計算每個環的水頭損失閉合差Δhi，順時針方向為正，逆時針方向為負；②將相同方向的Δhi合并；③決定最大閉合差，宛若所示的虛線表示的大環；④僅對大環舉行流量校正，其主意同上。管網平差過程中，任一環的校正流量都會對相鄰環產生影響。普通說來，閉合差越大校正流量越大，對鄰環的影響也就越大。對閉合差方向相同的鄰環會加大其閉合差，對閉合差方向相反的相鄰環則會縮小閉合差。最大閉合差可以是最大基環的閉合差，可以是閉合差方向相同的幾個基環連成的大環閉合差。調節流量后，大環閉合差將減小，相應地大環內各基環的閉合差同時減小；并且與大環相鄰的方向相反閉合差也同時減小。多水源管網計算多水源給水管網的平差，只需將S個水源節點用一個虛節點相銜接，構成一個含有S-1個虛環的單水源給水系統。水源節點與虛節點相銜接的管段稱為虛管段，虛管段中的流量等于水源節點的供水量，管段流量方向是從虛節點流向水源節點。虛管段的水頭損失等于各水源節點水壓，方向是水源節點指向虛節點。管網計算時的水泵特性方程水泵高效區的流量與揚程之間的關系可用二次曲線模擬。由不同流量所對應的揚程可求出水泵摩阻s：流量為零時的揚程Hb可表示為：水泵的流量和揚程的挑選，需保證水泵處于高效區。管網流量和水壓的核算管網的管徑和水泵揚程是按設計年限內最高日最高時的用水量和水壓舉行計算。但在實際過程中，還存在其它用水量(如消防、最大轉輸和發生事故時的用水量)。因此需要舉行消防、最大轉輸和發生事故時的流量和水壓核算，以確保經濟合理地供水。通過核算，可能需將個別管段的直徑適當放大，或另選合適的水泵。（1）消防時的流量和壓力核算消防時的管網核算是以最高時用水量決定的管徑為基礎，然后按最高用水時另行增強消防時的流量舉行流量分配。水量核算：在控制點另外增強一個擴散的消防流量，即節點流量等于最大用水小時節點流量加消防流量。按照城鎮和各類建造的規模，決定同一時光發生的火災次數以及一次滅火用水量。按照滿意最不利條件的原則，將著火點放在控制點及遠離泵站的大用戶處。水壓核算：水泵揚程滿意最不利消火栓處水壓10mH2O。水泵揚程按最高用水量決定后普通不作改變。消防時，管網流量增大，水頭損失增強，可通過放大個別管徑以減小水頭損失，或增設消防水泵。（2）最大轉輸時的流量和壓力核算設置對置水塔的管網，在最高用水時，由水泵和水塔同時供水，此時水塔的高度必然高于控制點(位于對置水塔的供水分界線上)的自由水頭。當最大轉輸流量時，水泵必須能供水到水塔，因此這種管網還應按最大轉輸時流量來核算。最大轉輸時節點流量：水泵揚程滿意水塔最高水位。 （3）事故時的流量和壓力核算管網主要管線損壞時必須檢修，在檢修時光內供水量允許減少，普通按最不利管道損壞而需斷水檢修的條件，核算事故時的流量和壓力是否符合要求。事故時的節點流量等于最高用水量的70%。按70%Qh重新分配流量，重新舉行計算。水泵揚程滿意最小服務水頭。輸水管渠計算輸水管渠計算的任務：決定管徑和水頭損失。從水源到城市水廠的輸水管渠設計流量，應按最高日平均時供水量加自用水量決定。當遠距離輸水時，還應計入管渠漏失水量。管網內有調節構筑物時，需考慮其用水量。供養消防用水時，應包括消防補充流量或消防流量。決定大型輸水管的尺寸時，應考慮詳細埋設條件、所用材料、附屬構筑物數量和特點、輸水管渠條數等。平行工作的管渠條數，應從可靠性和建造費用來比較。用一條管渠輸水，則發生事故時，在修復期內會徹低停水；增強平行管渠數，則當其中一條損壞時，固然可以提高事故時的供水量，但是建造費用將增強。重力供水時的壓力輸水管渠計算（水源在高地，水位高差充足）已知輸水量為Q，水位差H=Z-Z0(位置水頭)，平行敷設直徑和長度相同的輸水管線n條，每條管線的流量為Q/n。系統水頭損失：（s:每條管線的摩阻）當一條管線損壞時，平行的輸水管線為n-１條事故時水頭損失：s=al,a=64/(π2C2D5),a不變,l不變,故s=s重力輸水系統的位置水頭H已定，正常和事故時的水頭損失都應等于位置水頭，即h=ha=Z-Z0，故事故時流量：平行敷設兩條彼此自立的輸水管，若一條管線損壞時，a=0.5,不能保證不間斷供水(城市的事故用水量規定為設計水量的70%)。若要保證70%的設計流量，需要平行布置四條輸水管。a=(4-3)/4=0.75實際情況是在平行管線之間用銜接管相接。設平行輸水管線數為2，銜接管線數為2，輸水管由兩條銜接管均分為三段，每一段的摩阻為s。正常時水頭損失：事故時水頭損失：由h=ha得設平行輸水管線數為2，銜接管線數為n，輸水管由兩條銜接管均分為n+1段，每一段的摩阻為s。n12341020a0.6320.7070.7560.7910.8770.933由h=ha得水泵供水時的壓力輸水管渠計算水泵供水時，流量Q受到水泵揚程的影響，而輸水量的變化也會影響輸水管起點的水壓。(1)水泵供水的實際流量可由水泵特性曲線和輸水管特性曲線求出。正常時輸水管特性曲線：水泵特性曲線：(2)輸水管用n-1條銜接管等分成n段,其中任一管段發生故障時。故障時輸水管特性曲線：(3)求解正常時的輸水管流量（即求b點的流量）(4)求解故障時的輸水管流量（即求a點的流量）(5)故障時和正常時的流量比(6)按事故用水量時設計用水量的70%,即a=0.7的要求，所需分段數n分區給水系統分區給水分區給水是按照城市地形特點將囫圇給水系統分成幾區，每區有自立的泵站和管網。各區之間用應急管道連通，以保證供水可靠和調度靈便。分區給水的技術緣故：均衡管網水壓，實現管網低壓供水，從而減少漏失水量并避免管道及附件的損壞。分區給水的經濟緣故：降低供水能量費用。給水區很大、地形高差顯著、或遠距離輸水時，都有可能考慮分區給水問題。分區的形式：并聯分區和串聯分區。并聯分區：給水區地形起伏、高差很大時采用。泵站共用,由低壓水泵和高壓水泵分離向高區和低區供水。管理方便,安全性高。輸水管道較長，造價增強；高區逼近水源處的壓力大，需耐高壓管材。串聯分區：城區面積大、管線延伸長，水頭損失過大的情況采用。泵站分建，高區水泵從低區末端的貯水池取水。進入貯水池前的自由水頭被奢侈，貯水池容積較大，安全性較差。重力輸水管分區：防止水管承受壓力過高時。分段建造水池，以降低管網的水壓，保證工作正常。管網中最高水壓受管材和接口的限制，水壓最好不超過490~590kPa(50~60mH2O)地形高差ΔZ大，供水距離長，導致供水最高水壓過大。從控制點起，管網的水壓逐步高于實際所需的水壓(Δh)，多余的水壓造成能量奢侈。采取分區給水，可減小水壓，降低能量奢侈。輸水管的供水能量分析1.未分區(擴散)給水時泵站供水能量：（1）未分區給水時泵站供水能量組成分析：①保證最小服務水頭所需的能量：②克服水管摩阻所需的能量：第二部分能量E2消耗于輸水過程不可避免的水管摩阻。為了降低這部分能量，必須減小hij其措施是適當放大管徑，所以并不是一種經濟的解決主意。③未利用的能量：第三部分能量E3未能有效利用，屬于奢侈的能量，這是擴散給水系統無法避免的缺點，因為泵站必須將所有流量按最遠或位置最高處用戶所需的水壓輸送。也就是說，上述三部分能量中，只能降低E3。（2）未分區給水時泵站供水能量分析圖：（3）未分區給水時能量利用率擴散(未分區)給水系統中供水能量利用的程度，可用必須消耗的能量占總能量的比例來表示，稱為能量利用率：從上式看出，為了提高輸水能量利用率，惟獨設法降低E3值，這就是從經濟上考慮管網分區的緣故。2.分區給水時泵站供水能量在節點3處設加泵站，將輸水管分成兩區，泵站5只須滿意節點3處的最小服務水頭。（1）分區后未利用的能量的減少值ΔE3將管網分為2個區別區后減少了部分未利用能量，下圖中黃色部分。（2）分區后供水能量分析圖（3）分區供水實例當一條輸水管的管徑和流量相同時，即沿線無流量分出時，分區后非但不能降低能量費用，甚至基建和設備費反而增強，管理也趨于復雜。惟獨在輸水距離遠、管內的水壓過高，才考慮分區。下圖為位于平地上的輸水管線能量分配圖，沿線各點的流量分配不勻稱，從能量圖上可以找出最大可能節約的能量為0AB3矩形面積。因此加壓泵站可考慮設在節點3處，節點3將輸水管分成兩區。管網的供水能量分析系統假定給水區地形從泵站起勻稱升高，全區用水量勻稱，要求的最小服務水頭相同。設管網的總水頭損失為∑h,泵站吸水井水面和控制點地面高差為△Z。（1）未分區時泵站流量：Q揚程：Hp=△Z+H+∑h（2）等分為兩區時第一區水泵揚程HI=△Z/2+H+∑h/2省略H得：HI=△Z/2+∑h/2第二區水泵揚程第二區泵站能利用第一區水壓H時，HII+H=△Z/2+H+∑h/2則HII=△Z/2+∑h/2（3）管網分區供水能量分析圖E=QHp保證最小服務水頭所需能量E1=(△Z+H)Q/2克服水管摩阻所需的能量E2=(Q/2)∑h剩余部分即為未利用能量E3=(△Z+H+∑h)Q/2等分成兩區所節約的能量分成相等的兩區時，可使奢侈的能量減到最少。分區給水系統的設計為使管網水壓不超出水管所能承受的壓力，以及減少無形的能量奢侈，可采用分區給水。管網分區后，將增強管網系統的造價，因此須舉行技術上和經濟上的比較。如所節約的能量費用多于所增強的造價，則可考慮分區給水。在分區給水系統中，可以采用高地水池或水塔作為水量調節設備。容量相同時，高地水池的造價比水塔便宜。分區的特點并聯分區：優點：各區用水由同一泵站供養，供水比較可靠，管理也較方便，囫圇給水系統的工作情況較為容易，設計條件易與實際情況一致。缺點：增強輸水管造價。串聯分區：優點：輸水管長度較短，可用揚程較低的水泵和低壓管。缺點：不夠安全可靠，低區事故影響高區供水；增強泵站的造價和管理費用。分區的形式（1）城市地形的影響：城市狹長發展時：采用并聯分區較宜，因增強的輸水管長度不多，可是高、低兩區的泵站可以擴散管理。城市垂直于等高線方向延伸時：采用串聯分區更為相宜。（2）水廠位置的影響：水廠逼近高區時：采用并聯分區較宜。水廠遠離高區時：采用串聯分區更為相宜，以免到高區的輸水管過長，增強造價。水管、管網附件和附屬構筑物水管性能要求密閉性能好。減少水量漏失，降低產銷差率，避免管網檢修時外界污水滲入，保證管網有效而經濟地工作。強度高。可以承受各種內外荷載。化學穩定性好。管道內壁具有耐腐蝕性，不會受到水中各種物質的侵蝕，同時也不會向水中析出有毒有害物質。水力條件好。內壁光潔、不易結垢、水頭損失小。施工維修方便。水管接口施工簡便，可靠。盡可能縮短維修所造成的停水時光。建設投資省。管網建設費用占總費用的50%~70%，管材的價格占管道綜合工程50%以上。使用壽命長。管網擴建對城市交通、環境產生很大影響，普通按永遠性工程設施舉行設計。水管的種類（管材挑選取決于水壓、荷載、埋管條件及供養情況）金屬管鑄鐵管CIP灰口鑄鐵管GCIP

(延續鑄鐵管)離心灰口鑄鐵管半延續灰口鑄鐵管稀土鑄鐵管中小口徑延性鑄鐵管DCIP(球墨鑄鐵管)退火球墨鑄鐵管鑄態球墨鑄鐵管中小口徑鋼管SP焊接鋼管直縫焊接鋼管螺旋焊接鋼管大口徑無縫鋼管不銹鋼管中小口徑鍍鋅鋼管鋼塑復合管小口徑有色金屬管銅管鋁管小口徑非金屬管水泥壓力管石棉水泥管ACP現已不推廣使用預應力管PCP管芯纏絲預應力管(三階段管)振動擠壓預應力管(一階段管)鋼筒預應力管PCCP大中口徑自應力管SSCP在小城鎮及農村用于中小口徑管道塑料管熱塑性塑料管硬聚氯乙烯管UPVC中小口徑高密度聚乙烯管HDPE聚乙烯夾鋁復合管HAH交聯聚乙烯管PEX聚丙烯管PP聚丁烯管PB尼龍管PA小口徑丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚工程塑料管ABS水廠投加氯及凈水劑熱固性塑料管玻璃纖維增強樹脂塑料管

或玻璃鋼管GRP離心澆鑄成型法大口徑玻璃纖維纏繞法（1）延續鑄鐵管性能特點：①有較強的耐腐蝕性；②質地較脆,抗沖擊和抗震能力較差；③分量較大,口徑小；④常發生接口漏水,水管斷裂和爆管事故。在供水工程中基本不再采用。接口形式：①承插式：接口時施工棘手,勞動強度大。適用于埋地管線。②法蘭式：接口嚴密,檢修方便。銜接泵站內或水塔進出水管。標準管件:用于轉彎、分支、直徑變化和銜接其它附屬設備。（2）球墨鑄鐵管球墨(延性)鑄鐵管發明主意：用低硫、低磷的優質鑄鐵熔煉后，經球化處理，使其中的碳以球狀游離石墨的形式存在，消除了片狀石墨引起的金屬晶體延續性被割斷的缺陷。性能：保留了鑄鐵的鑄造性、耐腐蝕性，又增強了抗拉性、延伸性、彎曲性和耐沖擊性。①機械性能好，其強度是灰鑄鐵管的多倍。②抗腐蝕性能遠高于鋼管，是理想的管材。③球墨鑄鐵管的分量較輕。④很少發生爆管、滲水和漏水現象，可以減少管網漏損率和管網維修費用。接口形式：推入式楔性膠圈柔性接口和法蘭式接口。（3）鋼管類型：直縫焊接鋼管、螺旋焊接鋼管、無縫鋼管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管、鋼塑復合管等。性能特點：①耐高壓、耐振動；②剛度小，易變形，承受外荷載的穩定性差；③耐腐蝕性差，管壁內外都需有防腐措施，鋼管襯里及外防腐成本高，須要時還需作陰極保護，因此造價較高；④分量較輕、單管的長度大和接口方便。通常只用在管徑大和水壓高，地質地形復雜地區。接口形式：焊接或法蘭接口。大口徑鋼管通常選用A3沉著鋼鋼板焊制作，對復雜地形適應性強。施工過程中焊接工作量大，有缺陷的焊縫會浮上應力擴散，浮上爆裂事故。鍍鋅鋼管存在銹蝕問題，影響水質和使用年限，已經停止在飲用水方面的應用，主要用于消火栓和自動噴水滅火系統。生活用水采用的鍍鋅鋼管為內襯聚乙烯或聚丙烯的鍍鋅鋼管。鍍鋅鋼管襯塑有兩種方式，一種是內部襯涂聚乙烯，另一種是在薄鍍鋅鋼管內部擠壓聚乙烯管。前一種方式涂襯層既不容易粘牢，也不容易襯勻；后一種方式效果較好，鋼塑復合管的銜接管件內部，也都襯有聚乙烯。（4）預應力鋼筋混凝土管預應力鋼筋混凝土管是通過機械張拉鋼筋產生預應力的。預應力鋼筋混凝土管類型：管芯纏絲預應力管(三階段管)?振動擠壓預應力管(一階段管)?鋼筒預應力管(PCCP)。鋼筒預應力管是鋼筒與混凝土的復合管，管芯為混凝土，在管芯外壁或中部埋入厚1.5mm的鋼筒，采用機械張拉在管芯上纏繞一層或兩層施加環向預應力的高強度鋼絲，然后在外部噴水泥砂漿保護層。預應力鋼筋混凝土管造價低，抗震性能強，管壁光潔，水力條件好，耐腐蝕，爆管率低，具有良好的抗滲性和耐久性。分量大，不便于運輸和安裝。（5）自應力鋼筋混凝土管自應力鋼筋混凝土管是利用自應力水泥的膨脹力張拉鋼筋而產生預應力的。相宜較小管徑。自應力管用425號或525號普通硅酸鹽水泥，按適當比例加工制成，所用鋼筋為低碳冷撥鋼絲或鋼絲網，規格普通在100～600mm之間，強度較低，容易浮上二次膨脹及橫向斷裂，工藝容易，制管成本較低，在小城鎮及農村供水系統中使用較普遍。銜接形式：采用橡膠圈密封的承插字母口，施工安裝比較容易。水泥管材的缺點：①水泥工業對環境造成的污染嚴重，生產加工能耗高，奢侈資源。②分量大、不便于運輸、施工復雜、工程周期長。③銜接質量低、易泄漏（PCCP管除外）。④與塑料管道相比，水泥管道光潔度較差，可能在內壁滋生細菌，影響水質。⑤壽命短，水泥管抗腐蝕性差。（6）塑料管塑料管類型：硬聚氯乙烯管(UPVC)?聚乙烯管(PE)?高密度聚乙烯管(HDPE)?中密度聚乙烯管(MDPE)?低密度聚乙烯管(LDPE)?聚乙烯夾鋁復合管(HAH)?交聯聚乙烯管(PEX)?聚丙烯管(PP)?聚丁烯管(PB)?工程塑料管(ABS)。塑料給水管發明能耗低(以長度計，僅為金屬管道的18.7％)、內表面光潔、水力條件優越、不生銹、不結垢、水質衛生、沒有管道二次污染、分量輕、加工和接口方便、安裝勞動強度低、節約綜合施工費用。管材強度低、對基礎及回填土要求較高、膨脹系數較大、需考慮溫度補償措施、抗紫外線能力較弱、存在應變腐蝕問題（以蠕變系數來表示）。熱塑性塑料：熱塑性塑料指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復舉行。日常生活中使用的大部分塑料屬于這個范疇。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構,分子鏈之間無化學鍵產生,加熱時軟化流動,冷卻變硬的過程是物理變化。熱塑性塑料的突出缺點是強度和剛度較低。熱塑性塑料可分為泛用塑料、泛用工程塑料、高性能工程塑料等三類。熱塑性塑料有：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)(PMMA)、尼龍(Nylon)(錦綸)[尼龍66(聚己二酰己二胺)、尼龍6(為聚酰胺6)]、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龍,PTFE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(滌綸)(PET，PETE)、丙烯酸類塑料、聚砜、聚苯醚、氯化聚醚等。增強熱塑性塑料管：一類以提高抗內壓能力為目標。三層結構，內外層是各種熱塑性塑料，中間層是增強材料（各種纖維或金屬）。稱為增強熱塑性塑料管(ReinforcedThermoplasticPipes,RTP)。另一類不僅要求提高抗內壓，而且要求提高抗外壓。多層結構（5層以上），除了各種熱塑性塑料層以外，分離有抗內壓，抗外壓和實現其他功能的層。稱為撓性管(FlexiblePipe,FP)。熱固性塑料:熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、環氧塑料等。熱固性塑料第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，產生化學反應一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時，已不能再變軟流動了。熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學鍵，成為三度的網狀結構，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。正是借助這種特性舉行成型加工，利用第一次加熱時的塑化流動，在壓力下彌漫型腔，進而固化成為決定形狀和尺寸的制品。熱固性塑料主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯等。熱固性塑料類型：甲醛交聯型：酚醛塑料、氨基塑料(如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等)；其他交聯型：不飽和聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。（7）玻璃鋼管熱固性塑料管通常是指玻纖維增強樹脂塑料管(GlassReforcedPlastics,GRP)，又稱玻璃鋼管。玻璃鋼管的特點是強度較高,分量輕,耐腐蝕,不結垢,內壁光潔,阻力小,在相同管徑、相同流量條件下,比金屬管道和混凝土管道水頭損失小,節約能耗。玻璃鋼管生產工藝復雜，價格較高，相對而言管壁薄，屬于柔性管道，對基礎與回填要求較高，也存在應變腐蝕問題。PCCP管與鋼管比較：①壁厚遠大于鋼管，剛性強，能承受較大的外荷載，對基礎及回填土要求不高；②采用鋼制承插口柔性銜接，可邊開挖、邊安裝、邊試壓、邊覆土，施工快捷；③有1～3°的借轉角，適應于軟土地區因為基礎處理不勻稱而產生的不勻稱沉降；④內壁表面光潔，水頭損失小；⑤耐腐蝕性好，壽命普通可達60a以上；⑥管線綜合造價和維修費用低；⑦可節約鋼材40%～70%。PCCP管與普通預應力混凝土管相比：①PCCP管的抗滲性能由內置的焊接鋼筒保證，普通預應力混凝土管的抗滲能力取決于混凝土的密實性；②PCCP管采用鋼制承插口，可以保證工作面間隙差≤1.6mm，而普通預應力混凝土管承插口工作面間隙差≤12mm，其水密性和耐久性都不如PCCP管；③施工過程中可利用鋼制承插口采用多種形式的限制性接頭或現場焊接接頭，減少因需平衡推力而設置止推擋墩的費用。閥門閥門是流體管路的控制裝置，其基本功能是接通或切斷管路介質的流通，改變介質的流動方向，調節介質的壓力和流量，保護管路的設備的正常運行。閥門的分類：①按作用和用途分類：截斷類、止回類、安全類、調節類、分流類和異常用途類；②按結構特征分類：截門形、旋塞和球形、閘門形、旋啟形、蝶形和滑閥形；③按銜接主意分類：螺紋銜接、法蘭銜接、焊接銜接、卡箍銜接、卡套銜接和對夾銜接；④按驅動方式分類：自動閥、電動閥、氣動閥、液動閥和手動閥。此外，按公稱壓力、工作溫度、法體材料和開關方向，還可分成不同類型。閥門類型：(1)截斷類：接通或截斷管路中的介質。如閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、針型閥、隔膜閥等。(2)止回類：防止管路中的介質倒流、防止泵及驅動電機反轉，以及容器介質的泄漏。如止回閥(單向閥或逆止閥)，止回閥屬于一種自動閥門。(3)安全類：防止管路或裝置中的介質壓力超過規定數值，從而達到安全保護的目的。如安全閥、防爆閥、事故閥等。(4)調節類：調節介質的壓力、流量等參數，如調節閥、節流閥和減壓閥。(5)分流類：分配、分離或混合管路中的介質，如分配閥、三通閥、疏水閥。(6)異常用途類：如清管閥、放空閥、排污閥、排氣閥等。排氣閥是管道系統中必不可少的輔助元件，廣泛應用于鍋爐、空調、石油天然氣、給排水管道中。往往安裝在制高點或彎頭等處，排除管道中多余氣體、提高管道路使用效率及降低能耗。閘閥關閉件(閘板)由閥桿帶動，沿閥座密封面作升降運動的閥門。閘閥具有流體阻力小、開閉所需外力較小、介質的流向不受限制等優點；形狀尺寸和開啟高度都較大、安裝所需空間較大、水中有雜質落入閥座后閥不能關閉嚴密、關閉過程中密封面間的相對摩擦容易引起擦傷現象。蝶閥蝶閥是指啟閉件(蝶板)繞固定軸旋轉的閥門。蝶閥具有操作力矩小、開閉時光短、安裝空間小、分量輕等優點；蝶閥的主要缺點是蝶板占領一定的過水斷面，增大水頭損失，且易掛積雜物和纖維。截止閥截止閥是關閉件(閥瓣)沿閥座中央線移動的閥門。截止閥在開閉過程中密封面的摩擦力比閘閥小，耐磨；開啟高度小；通常惟獨一個密封面，發明工藝好，便于維修。截止閥使用較為普遍，但因為開閉力矩較大，結構長度較長，普通公稱通徑都限制在DN≤200mm以下。截止閥的流體阻力損失較大。因而限制了截止閥更廣泛的使用。止回閥依賴介質本身流動而自動開、閉閥瓣，用來防止介質倒流的閥門。按照啟閉件動作方式不同可分為：旋啟式止回閥、升降式止回閥、消聲止回閥和緩閉止回閥。球閥關閉件(球體)繞閥體中央線作旋轉來達到開啟、關閉的閥門，用來做切斷、分配和改變介質的流動方向。球閥是近年來被廣泛采用的一種新型閥門，適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。球閥具有以下優點：流體阻力小；結構容易、體積小、分量輕；緊密可靠；操作方便；開閉疾馳，便于遠距離的控制，維修方便；在全開或全閉時，不會引起閥門密封面的侵蝕。旋塞閥關閉件(塞子)繞閥體中央線旋轉來達到開啟和關閉的閥門。用作切斷、分配和改變介質流動方向的。旋塞閥是歷史上最早被人們采用的閥件。因為結構容易，開閉疾馳（塞子旋轉四分之一圈就能完成開閉動作），操作方便，流體阻力小，至今仍被廣泛使用。目前主要用于低壓，小口徑和介質溫度不高的情況下。排氣閥用來排除集積在管中的空氣，以提高管線的使用效率。在間歇性使用的給水管網末端和最高點、給水管網有顯然起伏可能積聚空氣的管段的峰點應設置自動排氣閥。使管線投產時或檢修后通水時，管內空氣可經此閥排除，平時用以排出從水中釋出的氣體。泄水閥泄水閥的作用是排除水管中的沉淀物以及檢修時放空水管內的存水。在輸水管道和配水管網低處和平直段的須要位置上應裝設泄水閥。排放出的水可排入水體、溝管、泄水井。消火拴安裝在給水管網上，向火場供水的帶有閥門的標準接口。地上消火栓：地上消火栓部分露出地面，目標顯然、易于尋找、出水操作方便，適應于氣溫較高地區，但容易凍結、易損壞，有些場合妨礙交通，容易被車輛意外撞壞，影響市容。地上消火栓有SS100和SS150兩種型號。SS100消火栓的公稱通徑為100mm，一個100mm的出水口，兩個65mm的出水口。SS150消火栓的公稱通徑為150mm，一個150mm的出水口，兩個65mm或80mm的出水口。地下式消火栓：地下式消火栓蘊藏性強，不影響城市美觀，受破壞情況少，嚴寒地帶可防凍，適用于較嚴寒地區。但目標不顯然，尋找、操作和維修都不方便，容易被建造和停放的車輛等埋、占、壓，要求在地下消火栓旁設置顯然標志。地下式消火栓普通需要與消火栓銜接器配套使用。消火栓銜接器主要由本體、閘體、迅速接頭等零部件組成，其材質為鑄造鋁合金。地下消火栓有兩種型號，SX65和SX100。閥門井用于安裝管網中的閥門及管道附件閥門井的平面尺寸，應滿意閥門操作和安裝拆卸各種附件所需的最小尺寸。井深由水管埋設深度決定。井底到水管承口或法蘭盤底的距離至少為0.10m，法蘭盤和井壁的距離宜大于0.15m，從承口外緣到井壁的距離應在0.30m以上，以便于接口施工。閥門井有圓形與方形兩種，普通采用磚砌，也可用石砌或鋼筋混凝土建造。支墩承插式接口的管線，在彎管處、三通處、水管盡端的蓋板上以及縮管處，都會產生拉力，接口可能因此松動脫節而使管線漏水。因此在這些部位須設置支墩以承受拉力和防止事故。當管徑小于300mm或轉彎角度小于10°且水壓力不超過980kPa時，因接口本身足以承受拉力，可不設支墩。管道穿越障礙物措施穿越暫時鐵路或普通馬路，可不設套管，但應將接口放在兩股道之間。穿越較重要的鐵路或交通頻繁的馬路，須放在套管內，大開挖施工套管比給水管直徑大300mm；頂管法施工時應比給水管直徑大600mm。穿越鐵路或馬路時，管頂應在鐵軌底或馬路路面以下1.2m左右，兩端應設檢查井，井內設閥門或排水管等。管線穿越河川山谷時，可利用現有橋梁架設水管，或敷設倒虹管，或建造水管橋，鋼管過河時，也可設為拱管。水塔水塔普通采用鋼筋混凝土或磚石等建造，主要由水柜、塔架、管道和基礎組成。進、出水管可以合用，也可分離設置。為防止水柜溢水和將柜內存水放空，須設置溢水管和排水管，管徑可和進、出水管相同。溢水管上不設閥門。排水管從水柜底接出，管上設閥門，并接到溢水管上。水池類型：鋼筋混凝土水池、預應力鋼筋混凝土水池和磚石水池。形態：圓形或矩形。構造：進水管、出水管、溢水管、排水管、檢修孔、通風孔。進水管和出水管安裝位置應保證池內水流的循環。溢水管的管徑和進水管相同，管端有喇叭口、管上不設閥門。排水管(放空管)接在集水坑內,管徑普通按2h內將池水放空計算。容積在1000m3管道接口鋼管：焊接、法蘭銜接、承插銜接；鑄鐵管：法蘭銜接、承插銜接；混凝土管：普通采用承插銜接；塑料管：法蘭銜接、承插銜接、溶劑粘結、熱熔或電熔銜接。管材、管件的接口原則上不推薦剛性接口，在爆管搶修中，也盡量安裝柔性迅速搶修接頭。取水工程概論水資源概念廣義概念（從地學、水文學和藹象學角度來定義）：廣義的水資源指包括海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川徑流、大氣等在內的各種水體。全球廣義的水資源總量約為：1.4×1018m3。海水占總水資源的97.2%；淡水占總水資源2.8%。極地和高山地區的冰體占淡水資源的68.7%；河流、湖泊等地表水占淡水資源的0.3％；地下水占淡水資源的狹義概念（從生態環境與水資源綜合開辟利用角度來定義）：狹義的水資源指廣義水資源范圍內逐年可以得到恢復更新的那一部分淡水。全球狹義的水資源總量約為：4.7×1013m3工程概念（從城市和工業給水及農田水利工程角度來定義）：工程概念的水資源僅指上述狹義水資源范圍內可以恢復更新的淡水量中，在一定技術經濟條件下，可以為人們所用的那一部分水以及少量被用于冷卻的海水。當提到水資源數量不足時，往往指的是工程概念的水資源，即可以被人們取用的那一部分水。一些水資源因受污染，而不能被利用。造成缺水的三種緣故：資源性缺水。因為氣候和地理位置等天然緣故所導致。污染性缺水。水資源豐盛但污染嚴重而不能利用。管理性缺水。因為不合理開辟利用和水的奢侈所造成。取水工程任務和研究內容取水工程任務：從水源取水，并送至水廠或用戶。取水工程研究內容：①給水水源。各種天然水體存在形式，運動變化邏輯，作為給水水源的可能性，以及作為供水目的而舉行的水源勘察、計劃、調節治理與衛生防護等問題。②取水構筑物。各種水源的挑選和利用,從各種水源取水的主意,各種取水構筑物的構造形式,設計計算、施工主意和運行管理等。給水水源地下水源：潛水(無壓地下水)、自流水(承壓地下水)和泉水。地表水源：江河、湖泊、水庫和海水。地下水源的特點：水質澄清、水溫穩定、分布面廣。徑流量較小，有的礦化度和硬度較高，部分地區可能浮上礦化度很高或其他物質如鐵、錳、氟、氯化物、硫酸鹽、各種重金屬或硫化氫的含量較高的情況。采用地下水源的優點：①取水構筑物構造容易，便于施工和運行管理；②水處理工藝比地表水容易，處理構筑物投資和運行費用較省；③便于逼近用戶建立水源，降低給水系統(異常是輸水管和管網)投資，節約輸水費用，提高給水系統的安全可靠性；④便于分期修建；⑤便于建立衛生防護區。地表水源的特點：①濁度較高，水溫變幅大，有機物和細菌含量高，偶爾還有較高的色度，易受到污染。②水源流量較大，水量充沛，常能滿意大量用水的需求。③礦化度和硬度低，含鐵錳量等較低。④水質水量有顯然的時節性。⑤采用地表水源時，在地形、地質、水文、衛生防護等方面均較復雜。我國華東、中南、西南河網發達的地區普遍以地表水為水源。水源挑選要求：①所選水源應該水質良好且穩定、水量充沛，并能持續開辟利用。②易于舉行衛生防護；逼近主要用水區域；具有良好的取水構筑物施工條件。③有利于水資源的綜合利用和開辟，處理好與農業、水力發電、水產、旅游等方面的關系。④符合衛生要求的地下水，宜優先作為生活飲用水的水源，地下水作為工業企業生產用水水源時，用水量不宜過大。⑤采用地表水源時，須先考慮自天然河道取水，取水量不大于該河流枯水期的可取水量(可取水量普通占枯水流量的15%~25%)。⑥某些沿海城市的潮汐河流，采用蓄淡避咸措施，即當河水含鹽量高時取集水庫水，含鹽量低時，直接取用河水。⑦對于水資源不豐盛的地區，采用地下水源和地表水源相結合，擴散和凝聚相結合的多水源供水以及分質供水。普通工業用水采用地表水源，飲用水采用地下水源。⑧人工回灌地下水是合理開采和利用地下水源的措施之一。地下水取水構筑物基本術語透水層：也稱含水層，是指由卵石層、砂層和石灰巖層等組成的巖層。其組織松散，具有眾多互相連通的孔隙，透水性能較好，水能在其中滲透舉行流動。不透水層：也稱隔水層，是指由粘土和花崗巖等組成的巖層，其結構緊密，透水性極差甚至不透水。地層構造往往由透水層和不透水層彼此相間構成，其厚度和分布范圍隨地區而異。潛水：埋藏在地面下第一個隔水層上的地下水叫潛水。潛水有一個自由水面。潛水主要靠雨水和河流等地表水下滲而補給。多雨時節，潛水面升高，干旱時節，潛水面下降。地表水和潛水互相補給。地表水位高于潛水面時，地表水補給地下潛水，相反則潛水補給地表水。我國西北地區氣候干旱，潛水埋藏較深，約達50~80m；南方潛水埋深較淺，普通在3~5m以內。層間水：兩個不透水層間的水叫層間水。在同一地區，可同時存在幾個層間水或含水層。無壓含水層：層間水存在自由水面，稱無壓含水層。承壓含水層：層間水有壓力，稱承壓含水層。自流水：打井時，若承壓含水層中的水噴出地面，叫自流水。泉水：在適當地形下，在某一出口處涌出的地下水叫泉水。泉水分自流泉和潛水泉兩種，自流泉由承壓地下水補給，泉水涌水量穩定，水質好。地下徑流：地下水在松散巖層中流動稱地下徑流。補給區：地下水的補給范圍叫補給區。抽取井水時，補給區內的地下水都向水井方向流動。地下水流動條件：巖層透水性，以滲透系數表達。水位差，以水力坡度表達。地下水流速決定于地層滲透系數和水力坡度。地下水的流態：穩定流和非穩定流；平面流和空間流；層流與紊流或混合流。地下水取水構筑物類型（取決于含水層的厚度及水位深度）管井：由鑿井機械開鑿，用于開采深層地下水。管井深度普通在200m以內，最大深度可達1000m以上。大口井：由人工開挖或沉井法施工，用于取集淺層地下水，地下水埋深通常小于12m，含水層厚度5~20m。輻射井：由集水井和若干水平鋪設的輻射形集水管組成。用于取集含水層厚度較薄的地下水。復合井：復合井是上部大口井與下部管井的組合。用于地下水位較高、厚度較大的含水層。滲渠：壁上開孔，用于取集含水層厚度4~6m、水位深度小于2m的淺層地下水，以及河床地下水或地表滲透水。管井管井的井壁為管狀，含水層中進水部分采用填礫過濾器以防漏砂及阻塞。管井的直徑普通為50~1000mm,井深可達1000m以上。常見的管井直徑多為小于500mm,井深在200m以內。管井施工方便，適應性強，應用范圍廣，能用于各種巖性、埋深、含水層厚度和多層次含水層的取水工程。按其過濾器是否貫通囫圇含水層,可分為殘破井和非殘破井。多個含水層可用多層過濾器管井。當抽取結構穩定的巖溶裂隙水時,管井可不裝井壁管和過濾器。管井構造：(1)井室：井室是用以安裝水泵、控制柜等設備,保持井口免受污染和舉行維護管理的場所。井室應有一定的采光、采暖、通風、防水和防潮設施。井室類型：深井泵房、深井潛水泵房和臥式泵房。井口應高出地面0.3~0.5m。井口普通用粘土或水泥等不透水材料封閉。抽水設備：深井泵、潛水深井泵和臥式水泵等。(2)井壁管：井壁管用于加固井壁、隔離水質不良的或水頭較低的含水層。井壁管應有充足的強度，內壁平整光潔，軸線不彎曲，便于設備安裝和管井清洗。井壁管材料:鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管。鋼管可用于隨意井深的管井；鑄鐵管適用于井深小于250m的管井；鋼筋混凝土管適用于井深小于150m的管井。井壁管內徑應比水泵設備的外徑大100mm。分段鉆進法與不分段鉆進法的井壁管構造有所不同。③過濾器：安裝與含水層，用以集水和保持填礫與含水層的穩定。(3)過濾器：應有充足的強度和良好的透水性。過濾器的類型：①填礫過濾器：包括鋼筋骨架過濾器、圓孔或條孔過濾器、纏絲過濾器和包網過濾器。②礫石水泥過濾器：取材容易、制作方便、價格低廉，但強度較低、分量大、易阻塞。(4)沉淀管：接在過濾器的下面，用以沉淀進入井內的仔細砂粒和自地下水中析出的沉淀物。沉淀管的長度2~10m,井深<10m,長度取2m;井深>90m,長度取10m。在穩定的裂隙和巖溶基巖地層取水時，可不設過濾器。管井施工鉆鑿井孔鉆鑿井孔管井驗收粘土封閉沖孔換漿物探測井井管安裝圍填礫料抽水實驗洗井鉆鑿井孔：①沖擊鉆進法：利用鉆頭對地層的沖擊力鉆鑿井孔。僅適用于松散巖層。機械設備容易，效率低，速度慢。②回轉鉆進法：利用鉆頭旋轉對地層的切削、擠壓、研磨破碎作用鉆鑿井孔。既適用于松散巖層，也適用于基巖。機械設備較復雜，效率高，速度快。回轉鉆進方式：正循環回轉鉆進、反循環回轉鉆進和巖心回轉鉆進。回轉鉆進過程：鉆機的動力通過傳動裝置使轉盤旋轉，帶動主鉆桿旋轉，主鉆桿接鉆桿，鉆桿接鉆頭，從而使鉆頭旋轉切削地層。當鉆進一個主鉆桿深度后，由鉆機的卷揚機提起鉆具，將鉆桿用卡盤卡在井口，取下主鉆桿，接一根鉆桿，再接上主鉆桿，繼續鉆進，如此反復舉行，直至設計井深。鉆頭過程中，高壓泥漿泵把用粘土調制成的含砂量極低的泥漿經膠管、提引龍頭、鉆桿腹腔向下噴射至工作面，起到冷卻鉆頭、潤滑鉆具的作用，同時將被切削下來的巖土碎屑混合在一起，沿著井孔與鉆桿之間的環形空間升高至地面，流入泥漿池。地層被鉆成井孔后，破壞了原始應力平衡狀態，在側壓力作用下可導致井壁坍塌，因鉆進中泥漿一直灌滿井孔，比重較大，可平衡地層側壓力、防止井壁坍塌。物探測井：井孔打成后，還需了解控制地層結構，含水層與隔水層的深度、厚度，地下水的礦化度(總合鹽量)和咸、淡水分界面，為井管安裝、填礫和粘土封閉提供可靠資料。取水工程通常采用電法勘探測井，其基本原理是：不同地層的導電性能差異很大，利用電測儀器測得反映各地層導電性能的物理參數，就可以反推各地層的性質。沖孔換漿：井孔打成后，在井孔中仍彌漫著泥漿，泥漿稠度較大，含有大量泥質，無法安裝井管、填礫和粘土封閉，也會給洗井帶來艱難。在下管前必須將井孔中的泥漿換成清水。將不帶鉆頭的鉆桿放入井底，用泥漿泵汲取清水打入井中，將泥漿換出，至井孔中全為清水力止。清水護壁作用不如泥漿好，有可能造成井壁局部坍塌，要盡量縮短沖孔時光，換漿完畢趕緊下管。井管安裝：井管安裝的順序為沉淀管→過濾器→井壁管，下管前應按照鑿井和電測井資料，決定過濾器的長度和安裝位置。井管安裝必須保證井管順直，接口結實，過濾器安裝到位。下管普通有兩種主意：吊裝法、浮板法和托盤法。吊裝法適用于拉力大、分量相對輕的井管安裝。浮板法適用于長度大，分量大的井管安裝。托盤法適用于不能承受拉力的非金屬井管安裝。填礫和粘土封閉：填礫應以堅實、圓滑礫石為主，并應按設計要求的粒徑舉行篩選。填礫過程要勻稱、延續，避免阻塞，并隨時測量礫面高度。礫料填完后、一定要計算所填礫料的總體積，普通情況下，圍填礫料的總體積應等于或大于井管與孔壁之間環形空間的體積。粘土封閉普通采用球直徑為25mm的粘土球，圍填過程同樣要求勻稱、延續，填至井口時，應舉行夯實。洗井：洗井目的是消除井孔及周圍含水層中的泥漿和井壁上的泥漿壁，沖洗出含水層中部分細小顆粒，形整天然反濾層。洗井主意：水泵洗井法、活塞洗井法、壓縮空氣洗井法和聯合洗井法。洗井要求：中、細砂地層出水含砂量在1/200000以下，粗砂地層出水含砂量在1/500000以下。抽水實驗：目的：測定管井的出水量，了解出水量與水位降臨的關系，為挑選、安裝抽水設備提供根據；取樣舉行分析，評價管井水質。主意步驟：記錄靜水位，開啟抽水設備，使抽水量達到設計出水量，動水位穩定后記錄水位降臨值，繪制出水量與水位降臨關系曲線。管井驗收資料：管井施工說明書：管井地質柱狀圖，過濾器和填礫規格，井位的座標及井口的絕對標高，抽水實驗記錄，水的化學及細菌分析資料，過濾器安裝、填礫、外圍封閉施工記錄；管井使用說明書：最大開采量和選用抽水設備的型號規格，使用維護注重事項；鉆進中的巖樣：名稱、厚度、埋藏深度。井群系統在規模較大的地下水取水工程中，常由很大取水井(管井或大口井)組成一個井群系統。井群類型：（1）自流井井群：承壓含水層的靜水位高于地表，可以用管道直接匯集至清水池、加壓泵站或給水管網。（2）虹吸式井群：適用于靜水位臨近地面的含水層。（3）臥式泵井群：適用于靜水位臨近地面且水位降臨較小的含水層。（4）深井泵井群：適用于各類含水層。井群互阻概念：在水位降臨值不變的條件下，共同工作時，各井的出水量小于各井單獨工作時的出水量；在出水量不變的條件下，共同工作時，各井的水位降臨值大于各井單獨工作時的水位降臨值。分段取水的概念：在水位降臨和出水量一定的情況下，對大厚度含水層抽水，過濾器只在有效長度范圍內起作用，只能對一定厚度的含水層抽水。受抽水影響的含水層厚度稱含水層的有效帶。在有效帶范圍以外的含水層中，地下水基本上不向水井流動。在有效帶以外含水層中另設過濾器，采取垂直分段開采，可充足利用含水層。大口井大口井用于開采含水層埋深小于12m，厚度5~20m的地下水，口徑5~8m，井深≤15m。殘破井惟獨井壁進水，適用于顆粒粗、厚度薄(5~8m)、埋深淺的含水層。不殘破大口井，井壁和井底均可進水，含水層厚度＞10m。大口井構造容易、取材容易、施工方便、使用年限長、容積大能起水量調節作用；但深度較淺，對水位變化適應性差。大口井構造：(1)井筒：井筒通常為圓筒形，用鋼筋混凝土或磚、石做成，用以加固井壁和隔離不良水質的含水層。鋼筋混凝土井筒用于沉井法施工，井筒最下端設刃腳，刃腳外緣凸出井筒5~10cm，用以在井筒下沉時切削土層，減少摩擦力。磚石結構的井筒和進水孔井壁、透水井壁，也需加用鋼筋混凝土刃腳，刃腳高度不小于1.2m。圓形受力條件好，節約材料，采用階梯圓形井筒可減小下沉時的摩擦力。(2)井口：井口高出地表0.5m以上，并在井口周邊修建寬度為1.5m的排水坡，以避免地表污水從井口或沿井壁侵入，污染地下水。如籠罩層系透水層，排水坡下面還應填以厚度不小于1.5m的夯實粘土層。井口以上部分可與泵站合建，工藝布置要求與普通泵站相同；也可與泵站分建，只設井蓋，井蓋上部設有人孔和通風管。在低洼地區及河灘上的大口井應用密封蓋板，以防洪水沖刷和吞沒人孔。(3)進水部分：進水部分包括井壁進水和井底反濾層。井壁進水方式：進水孔和透水壁進水。井壁