給水工程講義

教師：天津張工

整理：上海源工（第六講除外）

給水工程講義第一講

目錄

第一講2012.03.19天張給水P1?21.................................2

第二講2012.03.21天張給水P22?34...............................12

第三講2012.03.23天張給水P35?63..............................25

第四講2012.03.26天張給水P64-85...............................40

第五講2012.03.28天張給水P86-113..............................58

第六講2012.03.30天張給水P114-180............................81

第七講2012.04.01天張給水P181-202............................98

第八講2012.04.04天張給水P203-214...........................118

第九講2012.04.06天張給水P215-241...........................135

第十講2012.04.09天張給水P242-294...........................180

第H-一講2012.04.11天張給水P295-325..........................197

第十二講2012.04.13天張給水P326-362..........................201

給水工程講義第一講

2012.03.19天張給水Pl~21

循襁水系統復用（循序）給水系統

給水系統按水的使用方式分類

翔特點是否處理

直流隨用隨排—

循環原用途再用用后經適當處理再用

復用（循序）用后改為它用用后可不處理或適當處理

2009-1-A-1

1.某工廠將設備冷卻排水不經處理直接用作工藝用水。該系統為何種給水系統？

（A）直流給水系統（B）復用給水系統9）分質給水系統（D）循環給水系統

給水系統按供水方式分類表

粉水源特點配水管用

統一供水單、多水源同一水質供所有用途一套

分質供水單、多水源不同水質，按質供水多套

分壓供水單、多水源不同水壓，按壓供水多套

分區供水單、多水源不同區域，按區供水多套

區域供水統一取用一個水源跨區域統一供水一套

2

給水工程講義第一講

水源A

水源B

水源C

單水源（或多水源）統一供水系統圖示

用戶A

用戶B

用戶C

多水源統一供水系統圖示

水廠

水源

同一水源不用用戶水質需求的分質供水系統圖示

水廠

水源A

水源B

不同水源不用用戶水質需求的分質供水系統圖示

3

給水工程講義第一講

I給水系篇I

必須設置選擇性設置

取水構筑物水處理構筑物【當水源水質良好時，可省去】

消毒設施水塔等【小型管網需要，供水規模大時不適用】

管網泵站【水源處于適當高程，能借助重力輸水時】

2009-1-A-2

2.下列關于給水系統組成的提法中，何項是不正確的？

(A)當地下水的原水濁度滿足要求時，都可省去消毒外的水處理設施

(B)當管網中設有水量調節構筑物時，水廠清水池調節容量可以減少

(C)當配水管網采用重力配水時，水廠不必設置二級泵房

(D)任何給水系統都必須設置取水構筑物

2008-1-A-2

2.在一定條件下組成城鎮生活用水給水系統時，下列何項工程設施可不設置？

(A)管網(B)泵站(C邀水構筑物(D)水處理設施

2007-1-P-1

L下列關于各類給水系統組成的敘述何項是正確的？

(A)地下水給水系統都不必設水處理構筑物

(B)地表水給水系統都必須設水處理構筑物

(C)任何一個城市給水系統都必須有管網和水塔

(D)任何一個給水系統都必須有取水構筑物和管網

4

給水工程講義第一講

生產用重復用水量,循環用水量-復用水量

生產用水重復利用率Wf）o

生產用總用水量'°=新鮮水壁-循環用水量-復用水量

5-1或復利用率

在一定的計城時間（年）內.生產過程中懊用的重復利用水也與總用水斌之比,按式（1）計片;

v

￡=寸X100.......................................

式中：R——虞笠利用率.%,

V.重乂利用水址（包括循環用水賦和串聯使用水M〉.m）

匕一生產過程中總用水情”.為匕與匕之和.m、

H一生產過程中取用的新水坡.ml

注，1）企業生產過程忌用水情蹌指，

??主要生產用水.

b輔助生產用水（包括機修.鍋爐,運輜.空總站.廠內瞽建等八

e-附口生產用水（包括廣郵.科室.操化.廠內食堂.P■內和午間浴宰.保健站、用所警）.

5

給水工程講義第一講

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8I全廠排水r—

評價企業合理用水的技術通則

★變化系數

年最高日供水量年最高日最高時供水量

2鐘而麻!*畋°勺:輾高百平均時供水矍又100‘°

2008-2-A-1

L某城鎮現有給水系統最高日供水量4.8萬d,其供水量變化曲線見附圖。若新建一座

工廠，需增加供水量L6萬m?d,每天5點到21點均衡供水。則新建工廠后，該城鎮給水

系統的設計小時變化系數應為下列何值？

6

給水工程講義第一講

1、某城市現有水廠設計規模為240000mS/d.二級泵站設計時變化系數為1.4.目前水實

際最高日供水靠為l60000m3/d.時變化系數為1.5.最大供水時發生在上午11：00-12：00；

規劃新建一工廠.由該水廠敷設專用管道供水.要求最高日供水髭為70000m3/d.工廠用水

變化見下表,為同時滿足新鋌工廠及目前城市供水要求.水廠二級泵房的出水流量應比原設

計增加多少？

新建工廠小時用水域占工廠總用水量的比例

時段0-44.88-1616-2020-2222-24

每小時供水流量占總用水量:的百分數（%）13832.51.5

42.在設計給水系統時，除了確定最高日用水量和時變化系數外，還要確定用水量變化曲線,

該曲線將用于：【ACD】

（A雌定調節構筑物有效容積（B螃定水廠二級泵房的設計規模

（C靦定水廠二級泵房水泵的配置（D）復核清水輸水管的轉輸設計流量

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7

給水工程講義第一講

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時間（h）

輸水管條

取水構筑物■>7K廠處理構筑物

鼾水管渠漏搔水量

取水構筑物設計流量（6是占W&計規橫的比例）+水廠設計水量

1'.，（即水廠盧理的水堂或制水堂）

輸水管渠漏報水量

水廠最高日外供水量

（是占設計規模的比例）

6「一’（即水廠設計規模）

水廠設計水量

（即水廠處理的水量或積水量）水廠自用水量

（a是占設計捉摸的比例）

給水工程講義第一講

★流量關系圖表

給水系統中所有構筑物的流量均以最高日供（用）水量［設詡覘模］為基礎進行計算

【一】凈水廠、取水構筑物、一級泵站、原水輸水管》（三版教材）

按最高日平均時流量按最高日平均時流量-水廠自用水量

-水廠自用水罩-輸水管渠漏損量

21=（1+,

0=（l+a；月）

【注意】地表水取水構筑物的設計流量總比水廠內水處理構筑物的設計流量大.

一取永隘麗丁二殿站「嬴稔褐^一，三磁新5-

［1］管網無水塔

清水池二級泵站管網（無水塔）

（地面水池）

輸水管

按最高日最高時流量言級泵站任何小時供存量=用戶用水量

Qi=Kh系（m，/%）=Kh懸;（m"s）

9

給水工程講義第一講

[2]網前塔

按二級泵站最大一級供水量按最高日最朝用水量

。網美苧面/心人贏"")

【3】網中、后塔

按二級泵站最大一級供水量按最高日最高時流量按最高日最高時用水量

一水塔輸入管網的流量

10

給水工程講義第一講

注：［1］無論管網中有無調蓄構筑物，管網都按高日高時流量設計；

［2］二版教材中，采用地表水源時，取水構筑物、一級泵站、原水輸水管道設計流量未

考慮輸水管渠漏損量；

［引全日制運行的地表水給水系統中，原水輸水管道的設計流量不見得總比清水輸水管

1r

(二級泵站至管網)的設計流量??；水廠所有構筑物中，二級泵站的設計流量不一定總是最

大；采用管井取水給水系統中，原水總輸水管道的設計流量比各個管井的設計取水量之和小

(因為有10%?20%的備用水量).

41、下列關于全日制運行的給水系統各構筑物設計流量大小的敘述中，哪幾項正確？

(A)水廠所有構筑物中，二級泵站的設計流■總是最大

(B)地表水取水構筑物的設計流量總比水廠內水處理構筑物的設計流量大

(C)地表水給水系統中原水輸水管道的設計流■總比清水輸水管道的設計流量小

(D)采用管井取水給水系統中，原水總輸水管道的設計流量比各個管井的設計取水量之和

2010-1-a-l

1.下列關于給水系統各構筑物流量關系敘述中，錯誤的是哪項？【】

(A)給水系統中所有構筑物以最高日用水量為基礎計算

(B)地表水取水構筑物按最高日平均時流量進行設計

(C)配水管網內不設調節構筑物時，水廠二級泵站按最高日最高時流量設計

(D)管網中無論是否設置調節構筑物，配水管網都應按最高日最高時流量設計

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給水工程講義第二講

第二講2012.03.21天張給水P22~34

1.某給水系統水廠內設有清水池，管網內設有高地水池，給水系統的用水量變化曲線見附圖

一，水廠二級泵房供水量變化曲線見附圖二，求管網中高地水池的有效調節容積為何值？

(A)5500m3(B)6500m3(C)9500m3(D)13500m3

答案：【B】

775oo

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、

a0050oo

500

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A

26oo

2468101214161820222424681012141618202224

時間(h)時間(h)

附圖1用水量變化曲線附圖2二級泵房供水量變化曲線

3.以下關于配水干管比流?計篝的敘述中,哪項錯讀?

(A)大用戶集中流■越大，比流■越小

(B)居住人口密度越高,比流?越大

(Q廣場、公園等無建筑區域大，比流■無關

(D)住宅區技相關設計規范晦定的衛生器具設置標準越高，比流?超大

2010-1-P-42

42.在計算城市配水管網的比流量時，應扣除的因素是哪幾項？【】

(A)穿越無建筑物物區的管線長度(B)穿越無居民居住的管線長度

(C)無集中流量流出的管線長度(D)大用戶的集中用水量

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給水工程講義第二講

2010-1-A-42

42.工程設計中,為便于管網計算,通常采用折算系數a=0.5將管段沿線流量折算為管段

兩端節點流量，但實際上該折算系數是一個近似值，下列描述中正確的是哪幾項？[]

<A)靠近水廠出水管的管段的折算系數大于0.5

<B>靠近管網末端的管段的折算系數大于0.5

<C>越靠近水廠出水管的管段的折算系數越接近于0.5

<D>越靠近管網末端的管段的折算系數越接近于0.5

2008-1-P-43

43.在選擇管道經濟管徑時，以下說法哪些是錯誤的？

(A)電費越貴，經濟管徑越小(B)管道造價越貴，經濟管徑越小

(C)投資償還期越長，經濟管徑越小(D)管道大修費率越高，經濟管徑越小

2007-1-P-43

43.影響管道經濟流速的因素很多，下列提法中哪些是正確的？

(A)當管材不變、投資償還期不變時，管道造價越大，經濟流速越大

(B)當管材不變、投資償還期不變時，耗用電費越高，經濟流速越大

9)當管材不變、投資償還期越長，經濟流速越小

(D)當投資償還期不變，管壁粗糙度越大，經濟流速越小

清水池的作用：調節一級泵站均勻供水與二級泵站分級供水的流量差值累計。

水塔等的作用調節二^泵站分緩供水與用戶不均勻用水之間流量差值累積。

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給水工程講義第二講

★水塔等調蓄構筑物的特點

構筑物水塔、高高

【1】成卜命神

［無調蓄時，Q=高日高時；有調蓄時，Q=二藕太一級］

優點［2］減小3^4同Q烯諛游遑即小管

目的◎無調蓄時，Q=高日高時；②網前塔，Q=逐最大一級；③網中、后塔，

作用(2=高日高時一水塔輸入］

［3］從給水系統整體角度看，可以減城求t調節容量(此漲彼消)

【4】保持供水水壓相對程定，埴加系統安全性(相當干—供水水源)

【1】管網擴建不便

缺點

【2】水壓相對國定，不利于最，隔務水頭增加(可導致升壓溢水)

不能減d、【1】取水構筑物設計流量

［2］凈水廠設計規模

備注

［3］管網設計流量(始終為高日高時流量)

【4】管網最小服務水頭

1.某給水系統水廠內設有清水池，管網內設有高地水池，給水系統的用水量變化曲線見附圖

一，水廠二級泵房供水量變化曲線見附圖二，求管網中高地水池的有效調節容積為何值？

(A)5500m3(B)6500m3(C)9500m3(D)13500m3

答案：【B】

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時間(h)時間(h)

附圖1用水量變化曲線附圖2二級泵房供水量變化曲線

時間(h)

14

給水工程講義第二講

肝123456789101112

用300030002500200040004000550065007000550055006000

供40004000400040004000500050005000500060CD60006000

桃?用100010001500200001000-500-1500-20005005000

差次計100020003500550055006500600046002500300035003500

酎131415161718192021222324

用60005500600060006500650055005500500050004000408

供600060006000600060005000500050005000400040004000

供?閑050000-500-1500?500-5000-100000

差來計35004000400040003500200015CD10001000000

□差值逐時累計

15

給水工程講義第二講

7500

5000

2500

0

24681012141618202224

時間(h)

★用水點總水頭者置水頭（相對零勢面）+自由水壓

1

★直接務水頭

（N=l層）

（心2層）

泳客雌和水塔高度計算

|庭

[1]克服幾何高差

[2]葡艮水頭損失

[3]保證服務水頭

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給水工程講義第二講

[1]理=Ho+kd+hs

Ho—靜播，即吸水蝙低水位和水廠水處理橄物最高水位的高程差;

hd--按最高日平均時供水量B愉水管道的水頭損失；

hs—癖吸水管路的水頭損失（按高日均時流量計）。

[2]B^=Za+Eh+hs+Ha

Za—管網控制慮a處地形標高與清水，也最低水位的高程差;

Xh--管網總水頭損失（按^日高日慚量計）；

hs—水泵吸水管路的水頭損失（按高日高6慚量計）；

Ha一—控制點a處的最小服務水頭。

[2]I^p=Za+Sh+}ts+Ha

Za——管網控制點a處地形標高與清瑞蝙低水位的高程差;

Xh--管網總水頭損失（按高日高H怖量計）；

hs——演吸水管路的水頭損失（按高日高時流量計）；

Ha一—控制點a處的最小服務水頭。

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給水工程講義第二講

[3]網甫■水塔二I^p=Zt+Ht+Ho+）ut+]ts

Zt—設置水塔處地面標高與清水池最低水位的高程差；

Ht--水塔水柜底高干地面的高度；

Ho——水塔水柜的有效水深；

hn一—二級泵房至水塔前的輸水管的水頭損失（按高日高時流量計）;

加一水泵吸水管路的水頭損失（按高日高日慚量計）；

□

ipl□

IDI口

IDI

浦水池

網前水塔的水柜底高于地面的高度Ht=Ha+Za+Ek-Zt（或Ht+Zt=Ha+Za+Sh）

Ht一~水塔水柜底高干地面的高度；

Ha--控制點a處的最小服務水頭；

Za—控制點a處地面標高與清水,也最低水位的高程差；

Sh--從水塔至控制點的管網水頭損失（按高日高時流量計）;

Zt—水塔處地面標高與清水池最低水位的高程差.

[4]網后水塔

控制點a在供水分界線上最大供水時二^站的碇母=友+國，+杷+工博

Za，一控?點a處地面標高與清水,也最低水位的高程差；

Ha<—控由底a處的最小服務水頭；

hs一一水泵吸水管路的水頭損失（按高日高時二級泵房分擔的流量計）；

Shp一一輸水管和管網的水頭損失（按高日高時二級泵房分擔的流邕計）；

控制點a在供水分界線上最大轉給時二的例理，=ZHH計Ho+hs'+EhM

zt—網后水塔地面標高與清水;蝮低水位的需蹉；

Ht一一水塔水柜底高干地面的高度；

Ho-----水塔水柜的有效水深;

hs'一一水泵吸水管路的水頭損失（按高日最大轉輸時二級泵房流量計）；

Shp-t—輸水管和管網的水頭損失（按高日最大轉輸時二級泵房流量計）：

注：最大轉輸時，如果二級泵房向水塔供水流量小于最大供水B寸的流邕，管網最大轉輸

時二級泵房的揚程皿有可能小干最高供水時爭泵站的磁出，原因在于兩點一一⑴

將最大轉輸時的水塔看作用水點，其總水頭有可育例、干最大用水時控M點a處的總水頭;⑵

最大轉輸時的水頭損失有可能小于最大用水時的水頭損失。

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給水工程講義第二講

[5]時^^fr^*Za+Ha+hs"+Sh”

Za--控制點（假設著火點）處地面標高與清水;也最低水位的高程差;

Ha--控制欣處的最小服務水頭；

hs"—水泵吸水管路的水頭損失（按管網通過消防流量計）；

X那一-輸水管和管網的水頭損失（按管網通過消防流量計）。

★枝狀網與環狀網的特點對比

管網類型枝狀網環狀網

供水可靠性較差制戲網有所提高

斷水影響范圍較大較小

受水錘影n嵋度易受損可以減輕

供水水質末端易變壞較好

建設投資較省較高

適用范圍小城市、小型工礦企業、城城市中心區、可靠性要求高的工礦企業

市建設初期、郊區

19

給水工程講義第二講

給水遺激帽（枝狀陽部分主干環網）

[GB50013-2006P32]7.13輸水干管不宜少干兩條，并加設連通管，當有安全貝力K；喊

其他安全供水措施時，也可修建一條輸水干管。城鎮的事故水量為設計水量的70%。

注：采用單管供水的，情況一僅在安全貯水池前使用。（安全貯水池后仍翻設不少干

兩條干管，互為備用）

20

給水工程講義第二講

什么是負壓？為什么會出現負壓？如何避免出現負壓？

當流體中某點的絕對質3低千當地大氣應S時（如下圖B點），就會出現負壓；負壓值

即該點絕對壓強與當土蚊氣壓強的差值（如下圖0B段）；液體輸送管道中如果出現負壓，

水中空氣易分離，形成氣團妨礙通水，同B艙會造成水流的不穩定，另外也可育&TT外水體

港入；因11豌免出現負壓的本質是要梃高該點的絕對壓強（或砌、與當地大氣壓強的差值）。

A

A點相對壓強

相對壓強基準o

B點相對壓強

B

m3

0

>

-r益:

0±絕對壓強基準

液流的總水頭（或壓頭）包括三音吩:位置水頭（Z）、壓力水頭（P/Y）、流速水頭（*/2g）。

其中位置水頭和壓力水頭兩者之和稱為測底管水頭。如上圖所示，根據流體伯努利方程

4+%+工=2、+區+上+綱、

y2g一/2g.（即總水頭有干水力坡降）

式中Pi、P：---斷面1、2的壓力，kgS匕

—

乙、Z，一一斷面1、2的磐嵯尊敷浸準面dO的位置高度，m；

丫\、V：---斷面1、2的液流牛均鹿度，ttl/s；工xMucaw

式中Pl、P，---斷面1、2的壓力，kgfrn-；

乙、乙一一斷面1、2的翼甦線酬濰準面0-0的位置高度，tn；

visvj---斷面Is2的液流平均速度，tn/s；

Y---液體容重，kg^mJ；

g——自由落體的重力力睡度，為9.81m/s-

△Hi】---液流經管段1-2的壓頭損失，mHjOo

由此可見，假如上圖中2點此時出現負壓，為了避免融象，即需提高P1，根據伯努

利方程，則可采用的技術措施有：（D降低2點標高Z］；（2）降低2點流速匕；（3）減小

1-2管段水頭損失AHr。針對（1）條，在過蝌地形時，可采用挖隱同，或繞彎通過的方

式；針對（2）（3）條，流邕根時，可增大管徑，管徑不變時，可降低流量；針對駝峰地

形，還可以直接在產生負壓處建設高地調蓄水池的方式以提高P、。

42、某城市源水輸水管線路中途有一高地，其高程正好與最大輸水流■時的水力坡降線標高相

同，為保證在各種工況下管道不出現負壓，可采取以下哪幾種措施？

（A）開鑿隧洞通過高地，降低管道埋設標高（B）減少輸送流■,降低水頭損失

（Q管線繞道通過高地，總水頭損失不增加（D）加大高地至凈水廠管道筒徑

21

給水工程講義第二講

★比流蚩叫跳用水量均勻分布在全音肝管上）qs=旦亨

241

注：【1】分子中需要扣除大用戶集中供水量，主要為工業企業及公建用戶；

【2】分母中干管總長度需要扣除無購物地區（即無用水戶）的管線；單側酉班的

管線長度才—半計算；注意：無居民居住的地區不代表沒有用水量。

【3】該計算方法可能產生誤差的因素：人口密度不同，如沿線單位管長用水人數變

化較大；沿線不同管儂筑密度差吊艮大；房屋衛生設備條件不同等。

22

給水工程講義第二講

沿韁罐qi=qsl

沿線流量轉化成節點流量的原理：求出一個沿物變的折算流量q（=q,+a.qP，使它產

生的水頭損失等于實際上:酸變化的流量以產生的水頭損失。

★折算系數a（^/=qt/qi）

LC—彳/--/---------------

VM+1

_0.50004167=1000管網最起端

式中，粗糙系數n=2時，a=0.5004146Y=100管網起端

0.5773502Y=0管網末端

「0.5000354Y=1000管網最起端

式中，粗糙系數n=l.852時，a=0.5003532Y=100管網起端

0.5678569Y=0管網末端

由此可見，折算系數a均大干0.5,越接近管網起端越接近0.5,工程上一般取值0.5。

★重典論一一由沿線流量級折算成節點流量時，任一節點的節點流量%等千與該節點相

連接的各管段'唯流量弱總和的一半。

管網沿線流邕折算成節點流量后，管段中不再含有;3線流量，流量只在兩端節點流

出；供水分界線也出現在節點上。

★管段射算凝

管網形式枝狀網環狀網

節點水流方向只有一不確定

流量關系任一管段的流量等于其下游滿足節點流量平衡條件，即流

所有節點流邕的總和，且流量向任一節點的流邕（假設為

值唯一正）必須等干流離該節點的流

量（假設為負）

23

給水工程講義第二講

★經濟流速（管徑）：在一定年限t（投資償還期）內管網造價C和管理費用（電費、折舊

和維修費等）之和為最小的流速（管徑）。也可以一年為基礎，求出年折算費用W最低B擬寸

應的滯I（管徑）。

投資償還期t年內的總費用

W,=C+Mt=C+（Mi+Mjt=C+（Mi+忐C）t

式中C一一管網造價；

M一—年管理費用；

Mi---年電費；

M：—年折舊費（含維修費），其值和管網造價C有關，按管網造價百分比計。

★管網年折算費用

W=-+M=（-+-^-）C+Mi

tt100

項目變化*D.

電費小?.

折舊費也＜=pC/100）*?

投資償還期1十?

管網造價C一

大修費4-?

首壁粗糙度一▲

項目變化V.

電費/一?

折舊費%(=pC/100)+I

投資償還期t一.

管網造價C一

大修費一

管壁粗健度一

2008-1-P-43

43.在選擇管道經濟管徑時，以下說法哪