給水管網(wǎng)系統(tǒng)__第七-九章ppt課件

1、第七章 管網(wǎng)的技術經(jīng)濟計算多媒體課件School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重慶交通大學河海學院. 本章教學目的的根本要求： 掌握管網(wǎng)年費用折算值；了解輸水管和管網(wǎng)的技術經(jīng)濟計算簡介；熟習界限流量法。 本章教學內(nèi)容和重點和難點： 經(jīng)濟管徑的計算目的和方法；界限流量法。.7.1 管網(wǎng)技術經(jīng)濟計算的義務 管網(wǎng)的優(yōu)化設計，應該思索到四個方面：即保證供水所需的水量和水壓、水質平安、可靠性(保證事故時水量)和經(jīng)濟性。 管網(wǎng)技術經(jīng)濟計算就是以經(jīng)濟性為目的函數(shù)，而將其他的作為約束條件，據(jù)此建立目的函數(shù)和約束條件的表

2、達式，以求出最優(yōu)的管徑或水頭損失。 管網(wǎng)技術經(jīng)濟計算主要是在思索各種設計目的的前提下，求出一定設計年限內(nèi)，管網(wǎng)建造費用和管理費用之和為最小時的管段直徑或水頭損失，也就是求出經(jīng)濟管徑或經(jīng)濟水頭損失。.7.2 管網(wǎng)年費用折算值一、目的函數(shù) 管網(wǎng)年費用折算值是按年計的管網(wǎng)建造費用和管理費用。式中：W管網(wǎng)年費用折算值； C管網(wǎng)造價建立費； M管網(wǎng)年管理費用，包括動力費M1和折舊大修費M2，即M=M1+M2； t投資歸還年。.7.2 管網(wǎng)年費用折算值 管網(wǎng)建立費C 包括管材、接口、土方開挖、復路、管網(wǎng)上的附屬構筑物。 當?shù)赜匈Y料.7.2 管網(wǎng)年費用折算值 當?shù)責o管網(wǎng)時 管道單位長度造價與管道直徑有關，可

3、以表示為：式中：C管道單位長度造價，元/m； D管段直徑，m； a、b、管道單位長度造價公式統(tǒng)計參數(shù)。 管網(wǎng)總造價為一切管道造價之和：.7.2 管網(wǎng)年費用折算值 管網(wǎng)管理費M 抽水的動力費M1 該值取決于流量和管網(wǎng)起點到控制點的任一管線的水頭損失。 折舊大修費M2.7.2 管網(wǎng)年費用折算值 管網(wǎng)年費用折算值W 將上式簡化，只取其變量部分，那么年費用折算值為：式中：P=8.76Eg/，表示Q=1L/s，Hp=1m時的每年電費分 重力供水時，無需抽水動力費用： 重力供水時，經(jīng)濟管徑僅由充分利用位置水頭使管網(wǎng)建立費用為最低的條件確定。.7.2 管網(wǎng)年費用折算值二、約束條件 延續(xù)性方程 能量方程 管段

4、流量應大于最小允許流速時的流量 水壓要求 任一節(jié)點的自在水壓Hc應大于最小效力水頭Ha：.7.2 管網(wǎng)年費用折算值三、技術經(jīng)濟計算中的變量關系 技術經(jīng)濟計算中，未知量為管段流量qij和管徑Dij，這兩者之間并沒有直接的聯(lián)絡，但是當管段qij和Dij已定時，水頭損失值等于： 因此年折舊費用W0值可看作是qij和Dij或qij和hij的函數(shù)，但以運用流量qij和水頭損失hij的關系來分析比較簡便。 將其代入年費用折算值，并對其推導，即 ，可得：.7.2 管網(wǎng)年費用折算值式中：f經(jīng)濟要素，是包括多種經(jīng)濟目的的綜合參數(shù) Q總管段流量； qij各管段流量。假設為壓力輸水管，那么重力流輸水管表達式：式中：

5、iiji節(jié)點到j節(jié)點的水力坡降。界限流量法，查P92表7-1。.7.2 管網(wǎng)年費用折算值四、小結計算給水管有哪些方法？ 平均經(jīng)濟流速法確定管徑； v=0.60.9m/s，DN400； v=0.91.4m/s，DN400。 管網(wǎng)技術經(jīng)濟計算法； 界限流量法。.7.2 管網(wǎng)年費用折算值 思索與作業(yè)：1.什么是年費用折算值？如何導出重力供水時管網(wǎng)的年費用折算值表達式？2.經(jīng)濟要素f和哪些技術經(jīng)濟目的有關？各城市的f值可否恣意套用？.第八章 分區(qū)給水系統(tǒng)School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重慶交通大學河海

6、學院多媒體課件. 本章教學目的的根本要求： 熟習分區(qū)給水的能量分析；了解分區(qū)給水系統(tǒng)的設計。 本章教學內(nèi)容和重點和難點： 分區(qū)給水系統(tǒng)的布置及能量分析。.8.1 概述一、分區(qū)給水的技術根據(jù)和經(jīng)濟根據(jù) 技術上提供應水管網(wǎng)的水壓不超越水管的接受才干，以免損壞水管和附件，并可減少漏水量； 經(jīng)濟上的緣由是減少供水能耗。 分區(qū)給水普通是根據(jù)城市地形特點將整個給水系統(tǒng)分成幾區(qū)，每區(qū)有獨立的泵站和管網(wǎng)等，但各區(qū)之間有適當?shù)穆?lián)絡，以保證供水可靠和調度靈敏。.8.1 概述二、分區(qū)種類 并聯(lián)分區(qū) 優(yōu)點：泵房運轉管理方便，供水可靠性高，設計條件易于實踐情況一致；各區(qū)水泵集中在一個泵站內(nèi)、管理方便。 缺陷：添加了輸水

7、管長度和造價；高區(qū)的水泵揚程高，需用耐高壓的輸水管。.8.1 概述 串聯(lián)分區(qū) 優(yōu)點：輸水管長度較短，可用揚程較低的水泵和低壓管。 缺陷：泵站個數(shù)多，管理不便，平安性差。.8.1 概述 思索與作業(yè)：1.在哪些情況下給水系統(tǒng)需求分區(qū)供水？2.分區(qū)給水有哪些根本方式？.8.2 分區(qū)給水的能量分析一、未分區(qū)時泵站供水能量的組成和能量分配 能量組成 泵站揚程：式中：H1控制點的自在水頭，m； Z1控制點的地面標高與吸水井最低水位標高之差，m； h管線的水頭損失，m。 泵站總總流量Q4，那么： 供水能量.8.2 分區(qū)給水的能量分析 E由三部分組成： 抑制水管阻力所需的能量E2 未被利用的能量E3 保證自在

8、水壓所需的能量E1有效能量.8.2 分區(qū)給水的能量分析 單位時間水泵耗費的總能量 未分區(qū)時能量的利用率： 即： 從上式可知，降低E3，增大，那么電耗低，效率高。.8.2 分區(qū)給水的能量分析 總能量中只需保證最小效力水頭的能量E1得到有效利用。由于給水系統(tǒng)設計時，泵站流量和控制點水壓Zi+Hi已定，所以E1不能減小。 第二部分能量E2耗費于輸水過程不可防止的水管摩阻。為了降低這部分能量，必需減小hij其措施是適當放大管徑，所以并不是一種經(jīng)濟的處理方法。 第三部分能量E3未能有效利用，屬于浪費的能量，這是集中給水系統(tǒng)無法防止的缺陷，由于泵站必需將全部流量按最遠或位置最高處用戶所需的水壓保送。 也就

9、是說，上述三部分能量中，只能降低E3。.8.2 分區(qū)給水的能量分析 能量分配圖 目的：求E3確定分區(qū)界限和泵站位置，確定分區(qū)后能降低的能量 作法： 作出E=QH，由總Q和總揚程作供水能量圖； 作E1，以節(jié)點流量為橫坐標，Zi+Hi水壓標高為縱坐標； 作E2，以管段流量為橫坐標，以hi為縱坐標； E3=E-E1-E2，即剩下的面積。.8.2 分區(qū)給水的能量分析二、分區(qū)給水能降低多少能量 未分區(qū)時泵站的流量為Q 并聯(lián)分區(qū)時分成兩個區(qū)時， 一區(qū)揚程： 由于HcH1泵站揚程，可忽略，那么： 二區(qū)揚程： 分為n區(qū)，各區(qū)揚程為：.8.2 分區(qū)給水的能量分析 串聯(lián)分區(qū)時流量變，揚程不變 假設分成n個區(qū)，各區(qū)

10、揚程H/n，那么從低區(qū)到高區(qū)流量為： 各區(qū)揚程為： 分區(qū)后的能量為：.8.2 分區(qū)給水的能量分析 即 分成2個區(qū)，即n=2，那么 假設分成n個區(qū)，即n，那么 并聯(lián)分區(qū)時流量不變，揚程變 同理可得，.8.2 分區(qū)給水的能量分析 思索與作業(yè)：1.泵站供水時所需的能量由幾部分組成？分區(qū)給水后可以節(jié)約哪部分能量，哪些能量不能節(jié)約？2.泵站供水能量分配圖如何繪制的？3.輸水管全長的流量不變時，能否用分區(qū)給水方式降低能量？4.給水系統(tǒng)分成兩區(qū)時，較未分區(qū)系統(tǒng)最多可節(jié)約多少能量？.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計一、分區(qū)方式比較及影響要素 串聯(lián)分區(qū) 優(yōu)點：輸水管長度較短，可用揚程較低的水泵和低壓管。 缺陷：不夠平

11、安可靠，低區(qū)事故影響高區(qū)供水；添加泵站的造價和管理費用。 適用：城市垂直于等高線方向延伸。.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計 并聯(lián)分區(qū) 優(yōu)點：各區(qū)用水由同一泵站供應，供水比較可靠，管理也較方便，整個給水系統(tǒng)的任務情況較為簡單，設計條件易與實踐情況一致。 缺陷：添加輸水管造價。 適用：城市狹長開展。.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計 影響要素 城市規(guī)劃 城市地形 城市狹長開展時：采用并聯(lián)分區(qū)較宜，因添加的輸水管長度不多，可是高、低兩區(qū)的泵站可以集中管理。 城市垂直于等高線方向延伸時：采用串聯(lián)分區(qū)更為適宜。.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計 水廠位置 水廠接近高區(qū)時：采用并聯(lián)分區(qū)較宜。 水廠遠離高區(qū)時：采用串聯(lián)分區(qū)

12、更為適宜，以免到高區(qū)的輸水管過長，添加造價。.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計二、分區(qū)界限確實定 在能量圖中E3內(nèi)按矩形面積最大處地形高差30 50m。三、調理水池水塔的位置 放在分界限附近。.8.3 分區(qū)給水系統(tǒng)的設計 思索與作業(yè)：1.特大城市如地形平坦，管網(wǎng)延伸很遠，能否有思索分區(qū)給水的必要，為什么？.第九章 水管、管網(wǎng)附件和附屬構筑物School of River and Ocean Engineering Chongqing Jiaotong University重慶交通大學河海學院多媒體課件. 本章教學目的的根本要求： 熟習水管資料、配件及管網(wǎng)附件及管網(wǎng)附屬構筑物及調理構筑物。 本章教學內(nèi)

13、容和重點和難點： 管網(wǎng)附件及附屬構筑物的構造類型。.9.1 水管資料和配件一、水管資料分類 金屬管材 球墨鑄鐵管 優(yōu)點：相對鋼管，耐腐蝕、價錢低； 缺陷：脆、不耐振動，不耐彎折，重力大，易碎； 規(guī)格：DN=751500mm，L=36m； 任務壓力：0.45MPa低壓、0.75MPa普壓、1MPa高壓； 銜接方式：承插、法蘭。.9.1 水管資料和配件 鋼管 分類：無縫鋼管、焊接鋼管。 優(yōu)點：能耐高壓、耐振動、分量較輕、單管的長度大和接口方便； 缺陷：接受外荷載的穩(wěn)定性差，耐腐蝕性差，管壁內(nèi)外都需有防腐措施，并且造價較高； 規(guī)格：DN=501500mm； 任務壓力：3MPa、1MPa、0.75MP

14、a、0.45MPa； 接口方式：焊接、法蘭接口；.9.1 水管資料和配件 非金屬管材 塑料管 分類： 聚丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料管ABS 聚乙烯管PE和聚丙烯塑料管PP 硬聚氯乙烯塑料管UPVC等.9.1 水管資料和配件 優(yōu)點：強度高、外表光滑、不易結垢、水頭損失小、耐腐蝕、分量輕、加工和接口方便，與鑄鐵管相比，塑料管的水力性能較好，由于管壁光滑，在一樣流量和水頭損失情況下，塑料管的管徑可比鑄鐵管小，塑料管相對密度在1.40左右，比鑄鐵管輕，又可采用橡膠圈柔性承插接口，抗震和水密性較好，不易漏水，既提高了施工效率，又可降低施工費用。 缺陷：管材的強度較低，膨脹系數(shù)較大，用作長間隔管道時，需思索溫

15、度補償措施，例如伸縮節(jié)和活絡接口。.9.1 水管資料和配件 玻璃鋼管 優(yōu)點：耐腐蝕，不結垢，能長期堅持較高的輸水才干，強度高，粗糙系數(shù)小。在一樣運用條件下，分量只需鋼材的1/4左右，是預應力鋼筋混凝土管的1/5l/10，因此便于運輸和施工。 缺陷：價錢較高，幾乎和鋼管相接近。 適用范圍：可思索在強腐蝕性土壤處采用。.9.1 水管資料和配件二、管材選用選用根據(jù)： 水壓大??； 水量、水質要求； 土壤、土質條件、鋪設方法、管材供應價錢。.9.1 水管資料和配件三、管件.9.1 水管資料和配件四、水管埋深 管道根底 天然根底：在土壤耐壓力較高和地下水位較低處； 砂根底； 混凝土根底。 埋深 由外部荷載

16、、水管強度以及與其它管線交叉情況等決議。金屬管：覆土厚度0.7m；非金屬管：覆土厚度1.01.2m；冰凍地域：思索土壤的冰凍線深度。.9.2 管網(wǎng)附件 管網(wǎng)的附件主要有調理流量用的閥門、供應消防用水的消火栓，其它還有控制水流方向的單向閥、安裝在管線高處的排氣閥和平安閥等。.9.2 管網(wǎng)附件一、閥門 作用 切斷水流，調理水量和水壓。 分類 蝶閥、明桿式閘閥、暗桿式閘閥 蝶閥優(yōu)點：構造簡單，開啟方便，旋轉90就可全開或全閉。 蝶閥安裝位置要求：不能緊貼楔式和平行式閥門旁安裝。蝶閥可用在中、低壓管線上，例如水處置構筑物和泵站內(nèi)。暗桿楔式閘板閥明桿閥蝶閥.9.2 管網(wǎng)附件 設置原那么 沿管線均勻布置，

17、普通400600m設一個； 干管兩閥門間不超越三條支管； 設消火栓的管段相鄰2個閥門不應隔斷5個以上的消火栓； 支管與干管相連處，支管必需設閘閥，干管上的閥門應設在支管下游。.9.2 管網(wǎng)附件二、單向閥止回閥 作用：限制壓力管道中的水流朝一個方向流動； 止回閥普通安裝在水壓大于196kPa的泵站出水管上，防止因忽然斷電或其它事故時水流倒流而損壞水泵設備。 止回閥的類型除旋啟式外，微阻緩閉止回閥和液壓式緩沖止回閥還有防止水錘的作用。楔式止回閥旋啟式止回閥.9.2 管網(wǎng)附件三、排氣閥 作用：排除管道中的氣體。 安裝在管線的隆起部分，使管線投產(chǎn)時或檢修后通水時，管內(nèi)空氣可經(jīng)此閥排出。平常用以排除從水

18、中釋出的氣體，以免空氣積在管中，以致減小過水斷面積和添加管線的水頭損失。 普通采用的單口排氣閥，垂直安裝在管線上。排氣閥口徑與管線直徑之比普通采用1：81：12。排氣閥放在單獨的閥門井內(nèi)，也可和其他配件合用一個閥門井。復合式排氣閥.9.2 管網(wǎng)附件四、泄水閥 作用：檢修時，部分泄水。 在管線的最低點須安裝泄水閥，它和排水管銜接，以排除水管中的沉淀物以及檢修時放空水管內(nèi)的存水。.9.2 管網(wǎng)附件五、消火栓 作用：提供室外消防用水。 種類：地上式、地下式。 設置原那么： 兩消火栓間距120m； 消火栓距建筑物間距5m，距道路邊緣2m； 消火栓管徑DN100； 消火栓應設置在道路交叉口或醒目的地方。.9.2 管網(wǎng)附件六、水錘消除器和平安閥.9.3 管網(wǎng)附屬構筑物一、閥門井 管網(wǎng)中的附件普通應安裝在閥門井內(nèi)。詳見規(guī)范圖集05SS90