給水排水管網系統[第三版]答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 要方向分配 較多的流量次要方向分配較少流量，不能出現逆流；確定2條或2條以上平行的主要 供水方向，并分配較大流量，垂直管段上也要分配一定流量，保證供水可靠性。何為經濟流速？它與哪些因素有關？為什么說平均經濟流速是近似的經濟流速？在設計管段直徑時除了考慮經濟性外，還要考慮哪些因素？一定年限內，管網造價和管理費用之和最低的流速。由于實際管網的復雜性，情況也在不 斷變化，從理論上計算管網造價和管理費用相復雜，條件不具備時，用當地資料計算出的平均經濟流速就是近似的經濟流速。還要考慮管道技術問題，沖刷問題，避免水錘現象等等，滿足小于最大設計流速和大于最低設計流速。在設計工況水力分析時為何要暫時刪除泵站所在的管段和假設控制點？如何找到真正的控制點？為何真正的控制點是唯一的？為了方便設計，一般算出壓降就直接算管徑，若不刪除泵站管段，它也有損失和揚程， 不便于管段設計和泵站設計，假設控制點是為了方便找到真的控制點，找到滿足管網全部 所需的節點服務水頭壓力，為泵站揚程設計提供依據。因為水力特性已知，只會有一個節 點最先“觸地”，就是節點服務水頭最難滿足的點只一個，即控制點是惟一的。管網設計校核時泵站所在管段還要刪除嗎？你能說明在各種工況校核時，哪些節點是定壓節點，哪些節點是定流點？可以不刪除，管網的設計已初步完成，管徑，水泵揚程都已知，校核時只要算出特定情況 下所校核點的水壓或水量是否滿足要求即可。校核消防工況時，設置的最不利火災節點為 定流節點（算出它的壓力是否能滿足要求）；水塔轉輸流量校核時，水塔所在點定為定壓 節點（通過水力分析，得到該節點流量，判斷是否滿足水塔進行流量要求P139）；事故工 況校核，一般采用水頭校核法，所校核點為定流點。（算各節點水頭是否高于服務水頭）分區供水有哪幾種形式？在哪些情況下應該采用分區供水方式？串聯分區和并聯分區，地形是決定性因素，當城市狹長時，采用并聯分區。與此相反，城 市垂直于等高線方向延伸時，串聯分區更為適宜；水廠位置也影響其分區，水廠靠近高區是，宜采用并聯分區，水廠遠離高區時，宜采用串聯分區，以免到高區的輸水管太長。1泵站供水的能量有哪幾部分組成？哪些部分可以通過分區供水得到降低？ 由3部分組成：保證最小服務水頭所需的能量；克服管道摩阻所需要的能量； 未利用的能量，它是因為各用水點的水壓過剩而浪費的能量。1如何繪制泵站供水能量分配圖？縱坐標上按比例繪出各節點地面標高Zi和所需最小服務水頭Hi，得到若干以qi為底、 Hi+Zi為高的矩形面積。（這些面積的總和等于保證最小服務水頭所需的能量E1）在縱坐標上再會出各管段的水頭損失hhh3等，縱坐標高度為H。（每一管段流量Qij和相應水頭損失hij所形成的矩形面積總和等于客服水管摩阻所需的 能量E2）（以qi為底，過剩水壓△Hi為高的矩形面積之和E3(未利用而浪費的能量)） 點水力屬性：節點流量，節點水頭，自有水頭（管段，節點兩類元素）管網恒定流方程組求解條件：節點流量或壓力必須有一個已知，管網中至少又一個定壓節點（R=0時，整個管網的節點壓力沒有參照基準壓力，管網無確定解）供水管網設計原則：供水管網設計流量=最高日最高時設計用水量；對于多水源給水管網系統，供水調節能力強，設計時，直接使供水泵站設計流量之和=最高時用水流量，但成本要確定；對于單水源，可以采用不設水塔或者設置水塔。管網設計流量分配原則：（1）從水源或多個水源出發進行管段設計流量計算，按水流沿最短線路流向擬定水流方向；(2)當向兩個或兩個以上方向分配設計流量時，要向主要供水方向或大用戶用水分配較大的流量，向次要用戶分配較少的流量；(3)順主要供水方向延伸的幾條平行干管所分配的計算流量應大致接近；(4) 每一節點滿足進、出流量平衡。選擇流速和確定管徑應考慮以下原則：1） 大管徑可取較大的流速，小管徑可取較小的管徑 2）管段設計流量占整個管網供水流量比例較小時取較大的經濟流速（3）從供水泵站到控制點的管線上的管段可取較小 的經濟流速，其余管段可取較大的經濟流速（4）管線造價較高而電價相對較低時取較大的經濟流速，反之去 較小的經濟流速 5）重力供水時，個管段的經濟流速或管徑按充分利用地形高差來確定 6）根據經濟流速計算 出的管徑如果不符合市售標準管徑是，可以選用相近的標準管徑；（7）當管網有多個水源或設有對置水塔時，在各水源或水塔供水的分界區域設計流量可能特別小，選擇管徑時要適當放大，因為當各水源供水流量比例變 化或水塔傳輸（即進水）時，這些管段可能需要送較大的流量 8）重要的輸水管，另外對于較長距離的輸水管， 輸水管分為三段以上，并安裝切換閥門，以便事故時能實現局部隔離，保證達到規范要求70%以上供水量要求。分區供水形式：分區供水形式 （并聯，串聯）分區；在給水區很大，地面高差顯著，遠距離輸水時用分區供水 泵站供水能量的組成：保證最小服務水頭所需能量 E1，克服水管摩阻所需能量 E2，未利用能量 E3， （E1，E2 泵站供水能量的組成 可通過分區供水得到降低） 如何繪制泵站供水能量分配圖：以區域中有 4 個節點為例： 如何繪制泵站供水能量分配圖 1）將節點流量 qqqq4 等值順序按比例繪在橫坐標上。各管段流量可從節點流量求出。2）縱坐標按比 例繪出各節點的地面標高 Z 和所需的最小服務水頭 H，得到若干以 q 為底、H+Z 為高的矩形面積，這些面積的總 和等于保證最小服務水頭所需的能量 E1。 3）每一管段流量和相應水頭損失所形成的矩形面積總和，等于克服水管摩阻所需能量 E2。 4）剩下的面積以流量為底，過剩水壓為高的矩形面積之和，這就是 E3。污水管網設計的主要任務：污水管網總設計量及各管段設計流量計算；各管段直徑，埋深，銜接設計與水力計 污水管網設計的主要任務；污水提升泵站設置與設計；污水管網施工圖繪制 Kd:設計年限內，最高日污水量與平均日污水量的比值（時變化：最高日最高時/該日平均時 污水量日變化系數 Kd 污水量） （總變化系數：最高日最高時/平均日平均時污水量）污水管道最小覆土厚度， 要求：防止管道內污水冰凍或土壤冰凍膨脹順壞管道；防止地面荷載而破壞管 污水管道最小覆土厚度，滿足 3 要求 道；滿足街區污水連接管銜接的要求 管道銜接遵循的原則：①避免上有管道形成回水，造成淤積②在平坦地區盡可能提高下游管道標高，以減小埋 管道銜接遵循的原則 深（銜接方法 銜接方法：水面平接，管頂平接）調節管渠高峰徑流流量的方法：管渠容量調洪法；人工調節或天然河流蓄洪，節約造價 名詞解釋: 時變化系數：最高時用水量與平均時用水量的比值Kh=24Qh/Qd（最高日即時365） 時變化系數 定線：在污水管道規劃設計時，在城市總平面圖上進行管道系統平面布置，也稱定線 居民生活用水量：指的是居民日常生活所需用的水，包括飲用、洗滌、沖廁、洗澡等。 居民生活用水量 綜合生活用水量:指的是居民日常生活用水量以及公共建筑和設施用水量的總稱。 綜合生活用水量 城市綜合用水量： 給水排水系統：是人們的生活，生產和消防提供用水和排除廢水的總稱 給水排水系統 排水工程系統：用來廢水收集，處理和排放工程設施 排水工程系統 污水管網系統：排除城市污水或工業廢水的管網系統（雨水：排除雨水） 污水管網系統 排水體質：不同排除方式所形成的排水系統（合流，分流） 排水體質 充滿度：管道水深與管道直徑的比值 充滿度 節點服務水頭：節點地面高程加上節點所連接用戶的最低供水壓力 節點服務水頭 控制點：給水管網用水壓力最難滿足的節點 控制點 比流量：假定用水量均勻分布在全部干管上，由此算出干管線單位長度的流量 比流量 沿線流量：干管的流量，于比流量與管段長度的乘積。 沿線流量 分配流量：利用求出的節點流量對各管段進行流量的分配。 分配流量 閉合差：管網環內各管段水頭損失的代數和 閉合差 最大轉輸時：在多水源管網中，最高日內二級泵站供水量與用水量之差為最大值的時候 最大轉輸時水量平衡：冷卻用水量和損耗水量、循環用水量補充水量以及排水量保持平衡 水量平衡 排放系數：污水量定額與城市用水量定額之間有一定的比例關系，該比例為 排放系數 設計流速：與設計流量，設計充滿度相對應的水流平均速度（最小/大：管道不產生淤積/沖刷）第七章給水管網優化設計給水管網優化設計的目標函數年費用值由哪些部分組成，它忽略了哪些費用項目？本章介紹的計算方法是靜態法還是動態法？部分：管網建設投資費用，管網每年折扣和大修費用、管網年運行費用。忽略了管網建設 投資費用內的一些費用和年運行費用內的一些費用。比如說，泵站和水塔設施造價，泵站 的正常運行工作間日常用水消耗的費用等。 動態法。（以年費用折算值為目標函數，以節 點連續方程，節點自由水壓大于所需的服務壓力建立一系列方程求解）從能量變化系數的計算公式可以看出，它隨著用水量變化系數的增大而減小，這是不是說明用水量變化越大，泵站的運行電費越少？為什么？不是，只能說明用水量變化越大，能量變化系數越小，但泵站最大時的用電電價會增大， 本站最大時中和效率會降低，這些因素也會促使泵站運行費用越少。給排水管網系統答案02_給水排水管網系統在優化設計數學模型中認為每條管段上都設有泵站，這樣做的目的是什么？ 目的是為了滿足管網水力調節和設計規范等要求，這是給水管網優化設計計算必須滿足的 前提。優化設計是總費用越低越好嗎？技術要求和供水可靠性等在優化設計數學模型中如何體現？是的，它滿足了管網輸水的優良水力條件和管網輸水的安全可靠性。在管網優化設計數學 模型中的4大約束條件中體現。（水力約束條件，節點水頭約束條件，供水可靠性和管段 設計流量非負約束條件，非負約束條件）為什么說，如果不考慮供水可靠性，任何管網優化的結果都會成為樹狀網？ 按環狀網分配流量列式求導得出的式子，由函數的極值法則可知，目標函數式為關于變 量qi的凹函數，只能求解出最大值而不是最小值，所以環狀網不存在使目標函數最小的 優化管段流量分配，若不考慮供水可靠性則結果是樹狀網。在已定設計流量下，管網優化問題是一個凸規劃，凸規劃問題的求解有何方便之處？方便之處：已知設計流量下， 以管段水頭損失hi為自變量的目標函數式為凸函數可以求 解優化管段水頭損失，目標函數極值為最小值，因此環狀管網優化設計在這種情況下就是 求解使年費用這算值達到最小的管段直徑、水頭損失或節點壓力。節點虛流量和管段虛量的物理意義是什么？它們如何隨著節點水頭和管段壓降的變化而變化？當考慮管段設泵站時，什么時候管段虛流量主要隨著其壓降而變化？（在管段設計流量分配完成后，近似分配管段虛流量就是近似確定設管段直徑）物理意義就是為了使管網最優化，管網內的能量平衡，在管段或者節點設置的能量，可以 得到管網年費用制最小。一般來說，節點水頭越高，管段壓降越大，從節點流出的虛流量 就越大，反之越小。當管段設置泵站，當泵站的揚程大幅度改變，其他條件不變的時候。臨界壓降給出了管段設不設泵站的判斷標準，你能從它的計算公式說明電價越高設泵站的可能性越小，管道造價越高設泵站的可能性越大嗎？泵站的運行所用電費是年運行費用的主要部分，公式中的重力水頭越高，虛流量越小，可 以節約管網建設費用，說明設泵站的可能性越小，管道造價高，可利用的重力水頭越小， 管網的建設費用越大的，所以設置泵站的可能性越大。為什么說管段虛流量對流量對管徑的影響沒有其實際設計流量影響大？請用其計算公式說明。Di=(fq虛qin)1/a+m，實際設計流量對管段的影響相對虛流量對管段的影響多了一個n次方。為什么管網水力分析時只有一個控制點，而優化設計時則可能有多個控制點？而且水力分析時的控制點只是下控制點，而優化設計時的控制點既有下控制點，又有上控制點呢？管網水力分析時，沒有虛流量，分析時會使其只有一個定壓節點，整個管網壓力水