给水排水管网系统第三版答案文档格式.docx

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按水源分：

单水源给水管网系统（用于较小的给水管网系统）、多水源给水管网系统（各水源供水量与平均输水距离较小，管道输水流量较分散）；

按系统构成方式分：

统一给水管网系统（只有一个管网，统一供应各类水，有统一水压）、分区给水管网系统（分区供水，不同区不同水压，包括串联和并联分区）；

按输水方式分：

重力输水管网系统（无动力消耗，运行经济）、压力输水管网系统（消耗动力）给水管网系统是环状网络排水管网系统是树状网络

14、何为排水系统体制？

它们之间的不同点有哪些？

不同排除方式所形成的排水系统称排水体制，主要有合流制和分流制。

合流制排水系统又分：

直排式和截流式，直排式是将混合的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，混合的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。

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。

大的城市一般采用混流制，即又有合流制又有分流制。

第二章给水排水管网工程规划

1、给排水工程的规划任务是什么？

规划期限如何划分？

①确定给排水系统服务范围与建设规模；

②确定水资源综合利用与保护措施；

③确定系统的组成与体系结构；

④确定给排水主要构筑物位置；

⑤确定给排水处理工艺流程与水质保证措施；

⑥给排水管网规划和干管布置与定线；

⑦确定废水处置方案及其环境影响评价；

⑧给排水工程规划的技术经济比较，包括经济，环境，社会效益分析；

分区、分级进行规划，按近、远期分别进行，（近期：

5-10年，远期：

10-20年）。

2、给排水工程规划要遵循哪些原则？

工作程序如何？

原则：

①贯彻执行国家和地方相关政策和法规；

②城镇及企业规划时应兼顾给排水工程；

③给排水工程规划要服从城镇发展规划；

④合理确定远近期规划与建设范围；

⑤合理利用水资源和保护环境；

⑥规划方案应尽可能经济和高效。

工作程序：

①明确规划任务，确定规划编制依据；

②调查收集必须的基础资料，进行现场勘查；

③在掌握资料和了解现状，合理确定城市用水定额；

④制定给排水工程规划方案；

⑤根据规划期限，提出分期实施规划的步骤和措施，节省资金；

⑥编制规划文件，绘制图纸，完成规划成果文本。

3、城市用水量一般包括哪些部分？

请分别举例说明。

第一部分：

城市给水工程同统一供给的居民生活用水、工业用水、公共设施用水及其他用水量的总和。

如包括家居的洗菜用水等等。

第二部分：

城市给水工程统一供水意外的所有用水量总和。

如工业和公共设施自备水源供给的用水。

4、表达用水量变化有哪两种方法？

他们分别是如何表达的？

一是通过日变化系数表达，它等于一年中最高日用水量与平均日用水量的比值；

二是通过时变化系数表达，它等于最高日的最高时用水量与平均时用水量的比值；

5、在城市用水量预测计算的常用方法之中，哪些方法需要有历史用水资料？

城市用水预测方法：

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。

要资料的有：

人均综合指标法、年递增率法、线性回归法、生长曲线法。

6、为什么城市越小，用水量变化越大？

你认为哪些因素影响用水量变化系数？

城市越小总用水量越小，个体在总体中的权重大，即个体对整体的影响大，所以城市越小，用水变化越大。

因素：

内在：

小城市相对大城市用水变化大，财务也有局限，很难建立相应数据模型给予提前准备；

外在：

城市居住人数、季节影响、城市管理对于城市规划的变动等等。

7、给水管网规划布置应遵循哪些基本原则？

①按城市总规划，结合实际情况进行多方案技术经济比较；

②主次明确，先布置好给水管网主干管，后布置一般管线；

③尽量缩短管线长度，节约费用；

④协调好与其他管道的关系；

⑤保证供水具有适当的安全可靠性；

⑥尽量减少拆迁，少占农田；

⑦保证管渠施工，运行，维护方便；

⑧远近期结合，考虑分期实施可能性。

8、给水管网布置的两种基本形式是什么？

比较它们的优缺点。

给水管网布置基本形式：

树状网（优点：

经济造价低；

缺点：

易受水锤破坏，水质（末端）安全性不能保证，水压不易控制，用水保证率较差）环状（优点：

可减轻因水锤作用产生的危害，增加供水可靠性；

造价较树状网高）

9、你认为输水管定线时可能遇到哪些问题？

定线时，常遇到山嘴，山谷，山岳等障碍物以及穿越河流和干沟等。

山嘴段考虑绕过山嘴还是开凿山嘴；

山谷地段是延长线绕过还是用倒虹管；

独山时，是从远处绕过还是开凿隧洞通过；

穿越河流或干沟时用河管还是倒虹管；

避免工程或障碍物，是绕道还是采取措施。

10、为保证用水安全应采用什么输水方案？

为保障安全供水，可以用一条输水管渠而在用水区附近建造水池进行流量调节，或用两条输水管渠。

输水管渠一般不小于两条。

（条数主要根据输水量、事故时需保证的用水量、输水管渠长度、当地有无其他水源和用水量增长情况而定）

11、输水管渠定线方法、原则及要求。

方法：

先在图上初步选定几种可能定线方案，然后到现场沿线踏勘了解，从投资、施工、管理等方面，对各种方案进行经济技术性比较再作决定。

必须与城市建设规划相结合，尽量缩短管线长度，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；

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。

要求：

输水管最小坡度应大于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，埋管时也应做成上升和下降的坡度，以便在管坡定点设排气阀，管坡低处设泄水阀。

排气阀每公里设一个为宜，在管线起伏处适当增设，严寒地区注意采取防冻措施。

12、给水管网定线时保证经济性和安全性的方法有哪些？

干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致；

干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网；

干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过，以减小今后检修时的困难。

13、排水管网布置应遵循哪些原则？

①按总规划，结合实际情况，进行多方案比较；

②确定排水体质后布置管网，应从干管到支管；

③充分利用地形，采用重力排污和雨水，并使管线最短；

④协调好与其他管道的关系和企业内部管网衔接；

⑤规划时，考虑施工，运行，维护方便；

⑥远近期结合，尽可能安排分期实施

14、排水管网布置的两种基本形式是什么？

它们用于何种地形条件？

排水管网一般布置成树桩网，基本形式为：

平行式和正交式。

平行式，排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直，适用于地形坡度很大的城市。

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，适用于地形平坦略向一边倾斜的城市。

污水管网布置：

划分排水区域与排水流域，干管布置与定线，支管布置与定线。

15、给水排水工程的年计算费用由哪些部分组成？

在项目投资计算期内的建设投资费用和运行管理费用之和的年平均值。

16、静态年和动态年计算费用有何不同？

你认为哪种计算方法更合理？

静态年计算费用不算时间对总投资的影响，而动态年计算费用包括时间对钱的影响。

动态年计算费用更合理，考虑周到。

支墩应放在承接式插口的管线的弯管处、三通处、水管尽端盖板处以及缩管处。

第三章给水排水管网水力学基础

1、在给水排水管网中，沿层水头损失一般与流速（或流量）的多少次方成正比？

为什么？

（当雷诺数Re<

2000时Hf与v的一次方成比例，2000<

Re<

4000,层流到湍流过渡区）给排水管网中，水流一般处于湍流（Re>

4000），它分3个区域，光滑区Hf与v的1.75次方成正比，光滑管过渡到粗糙管的过渡区，Hf与v的1.75-2.0成正比，阻力平方区，Hf与v的2次方成正比。

2、为什么给水排水管网中的水流实际上是非恒定流，而水力计算时却按恒定流对待？

由于用水量和排水量经常性变化，雨水也是骤涨骤落，水力因素会随时间变化，所以属于非恒定流。

管道水力计算目的在于合理经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深，如果在设

计和施工中注意改善管道水力条件，可使管道内水流动状态尽可能接近均匀恒定流，也可以达到其目的，所以为了简化计算，就按恒定流对待。

3、如果沿层水头损失计算不准确，你认为可能是哪些原因？

沿层水头损失主要是固定边界发生突然变化而引起的，流速分布也发生变化，根据理论公式Hf=λv2/2g，水头损失计算不准确可能是局部阻力系数估计偏差大，或是平均流速没算准确，或是重力加速度没准确取当地值。

4、对于非满管流而言，管渠充满度越大过流能力越大吗？

不会越大，因为充满度是指管道中水深和管道直径的比值，过流能力是反应单位时间内此管道通过的流量，假设直径不变，水深一定范围增加，过流能力会加大，若超过一定范围，反而会阻碍管道过流能力，过流能力会下降。

5、在进行管道沿线均匀出流简化时，如果将一条管道划分为较短的多条管段，误差会减小吗？

会减小，均匀出流的简化就是将其分为无数小管段，最后积分而成，可以减小误差。

6、在管道直径未确定时，能将局部水头损失简化为当量长度管道沿层水头损失吗？

不能，当局部阻力很小（小于沿层阻力的5%），可以忽略，不用计算。

管径也影响着各种损失，且求当量管长度的理论公式也要求知道D，所以管径未确定这项工作是不能的。

7、水泵调速工作时，水泵转速不同会影响水泵内阻吗？

水泵转速不同，从理论上来看是不会影响内阻的，只会影响水泵的静扬程（转速的平方成正比）。

8、多台同型号水泵并联（不考虑泵站内部管道阻力）时，工作泵台数不同会影响泵站静扬程吗？

理论上不会不会影响静扬程的，复杂的实际情况可能稍稍有变化。

习题看68页（主要是计算）

第四章给水排水管网模型

1、为何要将给水排水管网模型化？

通过哪两个步骤进行模型化？

给排水管网是个复杂多变的管网系统，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达和分析的系统。

主要两个步骤是：

简化、抽象。

简化原则：

宏观等效原则、小误差原则。

一般方法：

1删除次要管线、2当管线交叉点很近时合并为同一交叉点、3将全开阀门去掉，将管线从全闭阀门处断开4并联的管线可以采用水力等效原则简化成单管线5大系统拆分成多个小系统。

附属设施简化：

删除不影响全局水力特性的设施，将同一处的多个相同设施合并。

2、模型化的给水排水管网由哪两类元素构成？

它们各有什么特点和属性？

管段和节点，管段特点：

它只输送流量，不改变流量，但可以有能量变化。

属性：

构造属性：

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的抽象形式，排水流量转到起端，沿线流量一分为二移到两端节点）

节点的特点：

节点只能传递能量，不能改变水的能量，即节点上水的能量是唯一的。

属性：

构造属性：

节点高程（节点地面标高），节点位置；

与节点关联的管段及其方向，节点的度（与节点关联的管段数）；

水力属性：

节点流量，节点水头，自由水头。

P73（节点是管线交叉点、端点或大流量出入点的抽象形式）

给排水管网系统答案02_给水排水管网系统

3、节点流量和管段流量可以是负值吗？

如果是负值，代表什么意义？

可以，一般以流出节点的方向为正，如果是负值，对于节点来说，它代表此流量流入节点，对于管段来说，此流量的流动方向与原假设管段的方向相反。

4、图论中的图与几何图形有何不同？

因管网图只是表示管网的拓扑关系，所以不必在意节点的位置、管段的长度等要素的构造属性，即管网图中的节点位置和管段长度等不必与实际情况相符，转折或弯曲的管段也可以画成直线，管段也可以拉长或缩短，只要节点和管段的关联关系不变，而几何图形是如实反应的。

5、构成生成树的方案是唯一的吗？

不是，只要满足：

保持原管网图的连通性和破坏所有的环或者回路，就可以构成生成树。

6、什么是给水排水管网关联矩阵和回路矩阵？

反应节点和管段的连接关系的矩阵称关联矩阵，（特点：

每条管段仅可能有起点和终点，每列的非零元素必为2，且符号相反。

规模大非零元素所占比例就小。

反应管网中的回路的矩阵成为回路矩阵。

基本回路是相互独立的回路，成自然环，顺时针为正，逆时针为负。

7、为什么要建立管网水力方程组？

矩阵方程的系数矩阵元素有什么规律？

为了求出各个点的节点流量，管段压降或者平差设计出管段直径大小，管段流速，便于完成管网的设计。

系数矩阵的元素，都只有1、-1和0。

对于节点来说流入为负，流出为正，对于压降来说，起点减去终点的节点水头，对于环能量来说，顺时针为正，逆时针为负。

习题85页

第五章给水管网水力分析和计算

1、分别就不设泵站和设泵站的管段，说明其水力特征由哪些因素确定？

管段的水力特性有流量，流速，扬程，摩阻，压降，不设泵站，水力特征主要由管道材料和本身的水所具有的机械能确定，设泵站，水力特征除了由管道材料和水本身的机械能，还有泵站的扬程，即泵站给水的能量确定。

2、给水管网水力分析的前提条件有哪些？

为什么必须已知至少一个节点的水头？

节点流量或压力必须有一个已知，管网中至少有一个定压节点。

作为充分条件，要求管网中至少有一个定压节点，即管网基准点，若无，整个管网没有参照基准压力，管网压力无确定解。

3、对于树状管网，可以通过列割集流量连续性方程组并变换后，将各管段流量表示成节点流量的表达式，但是为什么只有单定压节点树状管网能直接利用连续性方程组解出个管段流量？

对于树状管网，在管网规划布置方案，管网节点用水量和个管段管径决定以后，单定压节点一确定，管段的流量是唯一的，与管段流量对应的管段水头损失、管段流速及节点压力可以一次计算完成，若是多定压节点，树状网则会引起管网水力特性冲突。

4、对于多定压节点管网，如果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？

进行虚环假设有何意义？

为什么说虚环能量方程实际上就是定压节点间路径能量方程？

不行，如果有多个定压节点，按两个压力同时计算，很容易引起矛盾，进行虚环假设，可以将多定压节点转化为单定压节点，可以利用流量的连续性和环能量方程最终得出个管段的水力特性。

虚环能量方程是根据虚定压节点和原各实际定压节点组成的环，来列能量方程的，即定压节点间的路径能量方程。

5、结合一个实例，比较一下解环方程和解节点方程方法的未知数数目，一般情况下哪种方法未知数更多？

解节点方程虽然未知数多，但仍被广泛采用，为什么？

一般情况下，解节点方程未知数更多，因为现实中，管网的水力计算常常要确定水塔的高度，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，管网的水力计算和水塔高度确定结果也较为精确，所以仍被广泛使用。

6、单定压节点树状管网水力分析计算有何特点？

为什么说其他计算比较简单？

树状管网水力计算的特点：

单定压节点一确定，管段的流量是唯一的，与管段流量对应的管段水头损失、管段流速及节点压力可以一次性计算得到，所以说计算比较简单。

7、你认为牛顿—拉夫森算法可能出现不收敛的情况吗？

解环方程时，为什么说流量初分配得越准确，则计算工作量越少？

不可能，一定会收敛，初分配的越准，管道压降越准确，环能量越接近零，减少了计算工作量。

8、为什么说哈代—克罗斯平差算法是水力分析最简单方法？

它也是最高效的方法吗？

它对牛顿拉夫森算法进行了改进，可以算是水力分析最简单的方法，也是最高效的方法，原因是它的3点改进：

1、改各环平差为每次只平差一个环，2、优先平差闭合差较大的环，

3、改自然环平差为回路（大环）平差。

9、为什么说平差的过程实际上是闭合差在管网中传递且相互抵消的过程？

对于解环方程时的环水头闭合差是如此，对于解节点方程时的节点流量闭合差也是如此吗？

是的也是如此，解节点方程时，根据拟定的节点水头算出各管段压降和流量，接着求出每个节点的流量闭合差，从而校正压力，实质上也是使环能量的平衡的过程。

习题112页

第六章给水管网工程设计

1、影响用水量的因素有哪些？

附表1规定的生活用水定额考虑哪些影响因素？

人口，水资源，气候，用水普及率，工业企业工艺流程、万元产值用水量等各种因素，可以影响用水量，生活用水定额考虑的主要影响因素有：

城市规模、气候条件，不同城市人们的生活习惯，城市地理位置，水资源条件

2、为什么说最高日和最高时用水量都是平均流量的概念，它们分别是什么时间内的平均流量？

计算它们有何意义？

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，所以塔门都是平均流量的概念，最高日用水量是用水量最多一年内，用水量最多一天内的平均流量，最高时用水量是用水量最多的一年内，用水量最多一天中，用水量最大的一小时内的平均用水量。

计算它们可以为选泵提供依据，以及确定管网的管段直径。

3、设计时为什么要分析用水量的变化？

在1小时时段内实际用水量是否保持不变？

为什么在计算时不考虑1小时时段内的流量变化？

因为用水量是随时变化的，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，所以要分析用水量变化，为设计泵站和调节构筑物的设计提供依据。

不是，1小时段内流量是变化的，只是1小时的水量变化对于影响泵的设计数据来说可以忽略不计，所以不考虑1小时内的流量变化。

4、你能证明调节容积计算公式吗？

为什么被调节的两个流量在一个变化周期内的总和必须相等？

调节容积的公式实质上就是算出了两个系统最大的用水量之差，即调节池的容积，如清水池，最高日每小时给水供水量与供水泵站的供水量之差累加起来，累加的最大值加上累加的最小值的绝对值就是调节池的容积，也就推出了这个公式。

因为这样才能保证实际提供的用水总量等于总的设计流量，满足系统的水量平衡。

5、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？

1、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的归为集中流量，沿程用水小用户归为沿线流量）2、集中流量是根据集中用户最高日用水量计算及时变化系数计算，若该项用水最高时与管网用水最高时不同，则是当调小计算值。

3、计算完成后要校核所有集中流量和沿程流量之和是不是等于最高时流量，误差在规定范围内即可，否则可以调节集中或沿程流量使流量达到平衡。

6、管段设计流量分配得目的是什么？

树状管网管段设计流量分配有何特点？

环状管网管段设计流量分配要考虑哪些原则？

目的是准确确定管段直径。

树状管网设计流量分配特点：

在节点设计流量全部确定后，管段设计流量可以利用节点流量连续性方程解出。

环状网分配流量原则：

1、从一个或多个水源出发进行管段流量分配；

2、遇到向2个或2个以上分配流量时，要向主要方向分配较多的流量次要方向分配较少流量，不能出现逆流；

3、确定2条或2条以上平行的主要供水方向，并分配较大流量，垂直管段上也要分配一定流量，保证供水可靠性。

7、何为经济流速？

它与哪些因素有关？

为什么说平均经济流速是近似的经济流速？

在设计管段直径时除了考虑经济性外，还要考虑哪些因素？

一定年限内，管网造价和管理费用之和最低的流速。

由于实际管网的复杂性，情况也在不断变化，从理论上计算管网造价和管理费用相复杂，条件不具备时，用当地资料计算出的平均经济流速就是近似的经济流速。

还要考虑管道技术问题，冲刷问题，避免水锤现象等等，满足小于最大设计流速和大于最低设计流速。

8、在设计工况水力分析时为何要暂时删除泵站所在的管段和假设控制点？

如何找到真正的控制点？

为何真正的控制点是唯一的？

为了方便设计，一般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的控制点，找到满足管网全部所需的节点服务水头压力，为泵站扬程设计提供依据。

因为水力特性已知，只会有一个节点最先“触地”，就是节点服务水头最难满足的点只一个，即控制点是惟一的。

9、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，哪些节点是定压节点，哪些节点是定流点？

可以不删除，管网的设计已初步完成，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的水压或水量是否满足要求即可。

校核消防工况时，设置的最不利火灾节点为定流节点（算出它的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（通过水力分析，得到该节点流量，判断是否满足水塔进行流量要求P139）；

事故工况校核，一般采用水头校核法，所校核点为定流点。

（算各节点水头是否高于服务水头）

10、分区供水有哪几种形式？

在哪些情况下应该采用分区供水方式？

串联分区和并联分区，地形是决定性因素，当城市狭长时，采用并联分区。

与此相反，城市垂直于等高线方向延伸时，串联分区更为适宜；

水厂位置也影响其分区，水厂靠近高区是，宜采用并联分区，水厂远离高区时，宜采用串联分区，以免到高区的输水管太长。

11、泵站供水的能量有哪几部分组成？

哪些部分可以通过分区供水得到降低？

由3部分组成：

1、保证最小服务水头所需的能量；

2、克服管道摩阻所需要的能量；

3、未利用的能量，它是因为各用水点的水压过剩而浪费的能量。

12、如何绘制泵站供水能量分配图？

1、纵坐标上按比例绘出各节点地面标高Zi和所需最小服务水头Hi，得到若干以qi为底、Hi+Zi为高的矩形面积。

（这些面积的总和等于保证最小服务水头所需的能量E1）

2、在纵坐标上再会出各管段的水头损失h1、h2、h3等，纵坐标高度为H。

（每一管段流量Qij和相应水头损失hij所形成的矩形面积总和等于客服水管摩阻所需的能量E2）（以qi为底，过剩水压△Hi为高的矩形面积之和E3（未利用而浪费的能量））点水力属性：

节点流量，节点水头，自有水头（管段，节点两类元素）