給水排水管道系統(tǒng)課程

第一章給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論

1.1給水排水系統(tǒng)的功能與組成

定義：給水排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產(chǎn)和消防提供用水

和排除廢水的設(shè)施的總稱(chēng)。

給水系統(tǒng)分類(lèi)：生活用水、工業(yè)生產(chǎn)用水、市政消防用水

排水系統(tǒng)分類(lèi)：生活污水、工業(yè)廢水、雨水

給水排水系統(tǒng)的主要功能：

水量保障——保障用戶(hù)足婚的水量或及時(shí)排除污（廢）水；

水質(zhì)保障——保陣供水水質(zhì)或?qū)⒎吓欧艠?biāo)準(zhǔn)的污（廢）水

排放水體;

水壓保障——提供適當(dāng)?shù)墓┧畨毫虮M可能利用重力排水。

給水排水子系統(tǒng)：水源隼水系統(tǒng)、給水處理系統(tǒng)、給水管網(wǎng)

系統(tǒng)、排水管網(wǎng)系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、排放和重復(fù)利用系統(tǒng)。

1.2給水排水系統(tǒng)工作原理

1.2.1給水排水系統(tǒng)的流量關(guān)系

清水池：用于調(diào)節(jié)給水處理水量與管網(wǎng)中用水量之差；

調(diào)節(jié)池和均化池:用于調(diào)節(jié)排水管網(wǎng)流量和排水處理流量之

差O

1.2.2給水排水系統(tǒng)系統(tǒng)的水質(zhì)關(guān)系

三個(gè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

(1)原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：必須符合國(guó)家生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

(2)給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：必須達(dá)到國(guó)家生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；

⑶排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：按照國(guó)家廢水排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求以及受納

水體的承受能力確定。

三個(gè)變化過(guò)程

(1)給水處理：將原水水質(zhì)凈化或加入有益物質(zhì)；

⑵用戶(hù)用水：水質(zhì)收到不同程度污染；

⑶廢水處理：去除污染物質(zhì)，使之達(dá)到排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3給水排水系統(tǒng)系統(tǒng)的水壓關(guān)系

水在輸送中的壓力方式

⑴全重力給水：當(dāng)水源地勢(shì)較高時(shí)，水流通過(guò)重力自流輸

水到水廠(chǎng)處理，然后又通過(guò)重力輸水管和管網(wǎng)送至用戶(hù)使用；

⑵一級(jí)加壓給水：輸水過(guò)程中只有一次加壓的過(guò)程，如水

廠(chǎng)地勢(shì)高，從水源到水廠(chǎng)采用一級(jí)提升，處理后依靠水廠(chǎng)的地勢(shì)

采用重力輸水，或是水源地勢(shì)高，直接用重力輸水至水廠(chǎng)，處理

后采用一級(jí)提升送至用戶(hù)使用；

⑶二級(jí)加壓給水：水流在水源取水時(shí)經(jīng)過(guò)第一級(jí)加壓，提

升到水廠(chǎng)進(jìn)行處理，處理好的清水貯存于清水池中，清水經(jīng)過(guò)第

二級(jí)加壓進(jìn)入輸水管和管網(wǎng)，供用戶(hù)使用；

(4)多級(jí)加壓給水：有兩種情形，一是長(zhǎng)距離輸水時(shí)需要多

級(jí)加壓提升；二是大型給水系統(tǒng)的用水區(qū)域很大，或用水區(qū)域?yàn)?/p>

窄長(zhǎng)型，一級(jí)加壓供水不經(jīng)濟(jì)或前端管網(wǎng)水壓偏高，應(yīng)采用多級(jí)

加壓供水

1.3給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成

1.3.1給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

給水管網(wǎng)系統(tǒng)和排水管網(wǎng)系統(tǒng)均應(yīng)具有以下功能：

⑴水量輸送：即實(shí)現(xiàn)一定水量的位置遷移，滿(mǎn)足用水與排

水的地點(diǎn)要求；

⑵水量調(diào)節(jié)：即采用貯水措施解決供水、用水與排水的水

量不平均問(wèn)題；

⑶水壓調(diào)節(jié)：即采用加壓和減壓措施調(diào)節(jié)水的壓力，滿(mǎn)足

水輸送、使用和排放的能量要求。

給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)具有一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)，即分散性、

連通性、傳輸性、擴(kuò)展性等；同時(shí)具有與一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同的特

點(diǎn)，如隱蔽性強(qiáng)、外部干擾因素多、容易發(fā)生事故、基建投資費(fèi)

用大、擴(kuò)建改建頻繁、運(yùn)行管理復(fù)雜等。

1.3.2給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

給水管網(wǎng)系統(tǒng)一般由輸水管（渠）、配水管網(wǎng)、水壓調(diào)節(jié)設(shè)

施（泵站、減壓閥）及水量調(diào)節(jié)設(shè)施（清水池、水塔、高位水池）

等構(gòu)成。

⑴輸水管（渠）：是指在較長(zhǎng)距離內(nèi)輸送水量的管道或渠

道，輸水管（渠）一般不沿線(xiàn)向外供水。

⑵配水管網(wǎng)：是指分布在供水區(qū)域內(nèi)的配水管道網(wǎng)絡(luò)。其

功能是將來(lái)自于較集中點(diǎn)的水量分配輸送到整個(gè)供水區(qū)域。

⑶泵站：泵站是輸配水系統(tǒng)中的加壓設(shè)施，一般由多臺(tái)水

泵并聯(lián)組成。

（4）水量調(diào)節(jié)設(shè)施：有清水池，又稱(chēng)清水庫(kù)、水塔和高位水

池等形式。主要作用是調(diào)節(jié)供水與用水的流量差。

⑸減壓設(shè)施：用減壓閥和節(jié)流孔板等降低和穩(wěn)定輸配水系

統(tǒng)局部的水壓，以避免水壓過(guò)高造成管道或其他設(shè)施的漏水、爆

裂、水錘破壞，或避免用水的舒適感。

1.3.3排水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成

排水管網(wǎng)系統(tǒng)一般由廢水收集設(shè)施、排水管網(wǎng)、水量調(diào)節(jié)池、

提升泵站、廢水輸水管（渠）和排放口等構(gòu)成。

⑴廢水收集設(shè)施：它們是排水系統(tǒng)的起始點(diǎn)。

⑵排水管網(wǎng)：指分布于排水區(qū)域內(nèi)的排水管道（渠道）網(wǎng)絡(luò)。

⑶排水調(diào)節(jié)池：指具有一定容積的污水，廢水或雨水貯存設(shè)

施。

（4）提升泵站：指通過(guò)水泵提升排水的高程或使排水加壓輸

送。

⑸廢水輸水管（渠）：指長(zhǎng)距離輸送廢水的壓力管道或渠道。

（6）廢水排放口：排水管道的末端是廢水排放口，與接納廢水

的水體連接。

1.4給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)類(lèi)型與體制

1.4.1給水管網(wǎng)系統(tǒng)類(lèi)型

⑴按水源的數(shù)目分類(lèi)

1）單水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)；

2）多水源給水管網(wǎng)系統(tǒng)。

⑵按系統(tǒng)構(gòu)成方式分類(lèi)

1）統(tǒng)一給水管網(wǎng)系統(tǒng)；

2）分區(qū)給水管網(wǎng)系統(tǒng)。管網(wǎng)分區(qū)的方法有兩種：一種是采

用串聯(lián)分區(qū)，設(shè)多級(jí)泵站加壓；另一種是并聯(lián)分區(qū)，不同壓力要

求的區(qū)域由不同泵站供水。

（3）按輸水方式分類(lèi)

1）重力輸水管網(wǎng)系統(tǒng)；

2）壓力輸水管網(wǎng)系統(tǒng)。

1.4.2排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制

廢水分為生活污水、工業(yè)廢水和雨水三種類(lèi)型。

排水系統(tǒng)主要有合流制和分流制兩種。

⑴合流制排水系統(tǒng)

將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一管道系統(tǒng)內(nèi)排放的

排水系統(tǒng)。

⑵分流制排水系統(tǒng)

將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩套或兩套以上管道

(渠)系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。

第二章給水排水管網(wǎng)工程規(guī)劃

2.1給水排水工程規(guī)劃原則和工作程序

給水排水工程規(guī)劃包括給水水源規(guī)劃、給水處理廠(chǎng)規(guī)劃、給

水管網(wǎng)規(guī)劃、排水管網(wǎng)規(guī)劃、排水處理廠(chǎng)規(guī)劃和廢水排放與利用

規(guī)劃等內(nèi)容，規(guī)劃工作的任務(wù)是：

⑴確定給水排水系統(tǒng)的服務(wù)范圍與建設(shè)規(guī)模；

⑵確定水資源綜合利用與保護(hù)措施；

(3)確定系統(tǒng)的組成與體系結(jié)構(gòu)；

(4)確定給水排水主要構(gòu)筑物的位置；

⑸確定給水排水處理的工藝流程水質(zhì)保證措施；

(6)給水排水管網(wǎng)規(guī)劃和干管布置與定線(xiàn)；

⑺確定廢水的處置方案及期環(huán)境影響評(píng)價(jià)；

(8)給水排水工程規(guī)劃的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和

社會(huì)效益分析。

2.1.1給水排水工程規(guī)劃原則

⑴貫徹執(zhí)行國(guó)家和地方的相關(guān)政策和法規(guī)；

⑵城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)規(guī)劃時(shí)應(yīng)兼顧給水排水工程；

⑶給水排水工程規(guī)劃要服從城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃；

(4)合理確定遠(yuǎn)近期規(guī)劃與建設(shè)范圍；

⑸要合理利用水資源和保護(hù)環(huán)境；

(6)規(guī)劃方案應(yīng)盡可能經(jīng)濟(jì)和高效。

2.1.2給水排水工程規(guī)劃工作程序

給水排水工程規(guī)劃工作程序如下：

⑴明確規(guī)劃任務(wù)，確定規(guī)劃編制依據(jù)；

⑵調(diào)查收集必需的基礎(chǔ)資料，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察；

⑶在掌握資料與了解現(xiàn)狀和規(guī)劃要求的基礎(chǔ)上，合理確定

城市用水定額，估算用水量與排水量；

(4)制定給水排水工程規(guī)劃方案；

⑸根據(jù)規(guī)劃期限，提出分期實(shí)施規(guī)劃的步驟和措施，控制

和引導(dǎo)給水排水工程有序建設(shè)，節(jié)省資金，有利于城鎮(zhèn)和

工業(yè)區(qū)的持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)規(guī)劃工程的可實(shí)施性，提高項(xiàng)目

投資效益。

(6)編制給水排水工程規(guī)劃文件，繪制工程規(guī)劃圖紙，完成

規(guī)劃成果文本。

2.2給水排水工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法

技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的主要方法,數(shù)學(xué)分析法和方案比較法。數(shù)學(xué)

分析是將工程方案構(gòu)成工程費(fèi)用最小化數(shù)學(xué)模型，將工程費(fèi)用作

為目標(biāo)函數(shù)，將工程技術(shù)要求作為約束條件，通過(guò)數(shù)學(xué)最優(yōu)化求

解計(jì)算，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)解。一舟殳情況下，給水排水工程規(guī)

劃是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建立數(shù)學(xué)模型往比較困難，即可通過(guò)

多方案的比較，從有限個(gè)方案中尋求經(jīng)濟(jì)效果最佳者，稱(chēng)為方案

比較法。

年費(fèi)用計(jì)算值的計(jì)算方法有聲爭(zhēng)態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法和動(dòng)態(tài)年計(jì)算

費(fèi)用法兩種。

2.2,2絳態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法

定義：工程項(xiàng)目費(fèi)用一般由建設(shè)投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用之和構(gòu)

成。

靜態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法比較簡(jiǎn)便，但其中的投資償還期具有多方

面的影響因素，確定比較困難，而且年計(jì)算費(fèi)用中不能反映資金

的時(shí)間價(jià)值因素，經(jīng)濟(jì)概念不夠清晰，在商品經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，顯得

不夠符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律性。

2.2.3動(dòng)態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法

定義：動(dòng)態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法是針對(duì)不同時(shí)間的經(jīng)濟(jì)因素的變化，

對(duì)項(xiàng)目在一定時(shí)期內(nèi)發(fā)生的投資、運(yùn)行成本等費(fèi)用折算成當(dāng)前的

現(xiàn)值作為經(jīng)濟(jì)比較的指標(biāo)，稱(chēng)為折現(xiàn)計(jì)算。

2.3城市用水量預(yù)測(cè)計(jì)算

是決定水資源使用量、建設(shè)規(guī)模、投資額的依據(jù)。

包括：①城市給水工程統(tǒng)一供給

②城市給水工程統(tǒng)一供給以外的所有用水量的總和

2.3.1用水量及其變化

城市用水量包括：

1)綜合生活用水量，包括居民生活用水和公共設(shè)施用水;

2)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量和工作人員生活用水量；

3)消防用水量；

4)市政用水量，主要指澆灑道路和綠地用水量；

5)未預(yù)見(jiàn)水量及給水管網(wǎng)漏失水量。

表示方法：

1)最高日用水量：用水量最多一年內(nèi)，用水量最多一天的用

水量；

2)最高日平均時(shí)用水量；

3)平均日用水量：用水量最多一年內(nèi)平均每天的用水量；

4)最高時(shí)用水量：用水量最多一年內(nèi)，用水量最多一天中，

用水量最大的一小時(shí)的用水量。

用水量變化的表示：

1)用水量變化系數(shù)。最高日用水量與平均日用水量的比值，

稱(chēng)為日變化系數(shù)；最高時(shí)用水量與平均時(shí)用水量比值，稱(chēng)為時(shí)變

化系數(shù)。

2)用水量變化曲線(xiàn)。

2.3.2城市用水量預(yù)測(cè)計(jì)算

幾種常用的方法如下：

(1)分類(lèi)估算法：先按照用水的性質(zhì)對(duì)用水進(jìn)彳亍分類(lèi)，然后

分析各類(lèi)用水的特點(diǎn)，確定它們的用水標(biāo)準(zhǔn)，并按用水時(shí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)

算各類(lèi)用水量，最后累計(jì)出總用水量；

(2)單位面積法：根據(jù)城市用水區(qū)域面積估算用水量；

(3)人均綜合指標(biāo)法：城市人口平均總用水量稱(chēng)為人均綜合

用水量；

(4)年遞增率法；

(5)線(xiàn)性回歸法；

(6)生長(zhǎng)曲線(xiàn)法。

2.3.2城市用水量變化系數(shù)

在給水排水工程規(guī)劃時(shí)，需要進(jìn)行城市水資源供需平衡分析,

城市給水工程統(tǒng)一供水部分所要求的水資源供水量為城市最高

日用水量除以日變化系數(shù)再乘上供水天數(shù)。

2.4給水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃布置

2.4.1給水管網(wǎng)布置原則與形式

1.給水管網(wǎng)布置原則：

(1)按照城市總體規(guī)劃，結(jié)合實(shí)際布置；

(2)主次明確；

(3)盡量縮短管線(xiàn)長(zhǎng)度；

(4)協(xié)調(diào)好與其他管道關(guān)系；

(5)保證供水安全可靠；

(6)盡量減少拆遷，少占農(nóng)田；

(7)施工、運(yùn)行和維護(hù)方便；

(8)遠(yuǎn)近期結(jié)合，留有發(fā)展余地；

2.給水管網(wǎng)布置基本形式

基本形式：樹(shù)狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。

2.4.2輸水管渠定線(xiàn)

1.特點(diǎn)

(1)距離長(zhǎng)；

(2)障礙物多，地形、地質(zhì)復(fù)雜；

(3)易損壞，維修困難；

(4)一旦出現(xiàn)故障，易引起供水中斷。

2.原則

(1)盡量縮短管線(xiàn)長(zhǎng)度，減少拆遷，少占農(nóng)田；

(2)選擇最佳的地形和地質(zhì)條件，盡量沿現(xiàn)有道路定線(xiàn)，以

利施工和檢修；

(3)減少與鐵路、公路和河流的交叉；

(4)避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水淹沒(méi)沖

刷地區(qū)。

2.4.3給水管網(wǎng)定線(xiàn)

定義：城市給水管網(wǎng)定線(xiàn)是指在地形平面圖上確定管線(xiàn)的走

向和位置。包括干管和連接管(干管之間)，不包括從干管到用

戶(hù)的分配管和進(jìn)戶(hù)管。

定線(xiàn)時(shí)，以滿(mǎn)足供水要求為前提，盡可能縮短管線(xiàn)長(zhǎng)度；

干管延伸方向應(yīng)和二級(jí)泵站輸水到水池、水塔、大用戶(hù)的水

流方向基本一致；干管應(yīng)從兩側(cè)用水量大的街道下經(jīng)過(guò)(雙側(cè)配

水)，減少單側(cè)配水的管線(xiàn)長(zhǎng)度；干管之間的間距根據(jù)街區(qū)情況，

宜控制在500?800m左右，連接管間距宜控制在800~1000m左右。

2.5排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃布置

2.5.1排水管網(wǎng)布置原則與形式

1.排水管網(wǎng)布置原則：

(1)按照城市總體規(guī)劃，結(jié)合實(shí)際布置；

(2)主次明確；

(3)盡量縮短管線(xiàn)長(zhǎng)度；

(4)協(xié)調(diào)好與其他管道關(guān)系；

(5)保證供水安全可靠；

(6)盡量減少拆遷，少占農(nóng)田；

(7)施工、運(yùn)行和維護(hù)方便；

(8)遠(yuǎn)近期結(jié)合，留有發(fā)展余地；

2.排水管網(wǎng)布置形式

排水管網(wǎng)一般布置成樹(shù)狀網(wǎng)，可采用兩種基本形式：平行式

和正交式。

2.5.1污水管網(wǎng)布置

主要內(nèi)容包括：

⑴確定排水區(qū)界，劃分排水流域；

⑵選定污水廠(chǎng)和出水口的位置；

⑶進(jìn)行污水管道系統(tǒng)的定線(xiàn)；

(4)確定需要抽升區(qū)域的泵站位置；

⑸確定管道在街道上的位置等。

一般按主干管、干管、支管的順序進(jìn)行布置。

污水管網(wǎng)布置一般按以下步馬聚進(jìn)行：

⑴劃分排水區(qū)域與排水流域；

⑵干管布置與定線(xiàn)；

(3)支管布置與定線(xiàn)。

2.5.3雨水管渠布置

布置一般考慮以下方面：

⑴充分利用地開(kāi)，就近排入水體；

⑵盡量避免設(shè)置雨水泵站；

(3)結(jié)合街區(qū)及道路規(guī)劃布置；

(4)雨水管渠采用明渠和暗管相結(jié)合的形式；

⑸雨水出口的設(shè)置；

(6)調(diào)蓄水體的布置

⑺城市中靠近山鹿建設(shè)的中心區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、除了

應(yīng)設(shè)雨水管道外應(yīng)考慮在規(guī)劃地區(qū)周?chē)O(shè)置排洪溝。

2.5.4廢水綜合治理和區(qū)域排水系統(tǒng)

在選擇排水系統(tǒng)方案時(shí)，是否選擇區(qū)域排水系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)環(huán)

境保護(hù)的要求，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

第三章給水排水管網(wǎng)水

力學(xué)基礎(chǔ)

3.1給排水管網(wǎng)水流特征

3.1.1液態(tài)特征

三種流態(tài)：層流、紊流及介于兩者之間的過(guò)渡流三種流態(tài)。

紊流流態(tài)又分為三個(gè)阻力特征區(qū)：阻力平方區(qū)、過(guò)渡區(qū)及水力光

滑區(qū)。

3.1.2恒定流與非恒定流

非恒定流的水力計(jì)算特別復(fù)雜時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一般也只能按

恒定流計(jì)算。

3.1.3均勻流與非均勻流

定義：水流參數(shù)往往隨時(shí)間和空間變化叫非均勻流

3.1.4壓力流與重力流

1.壓力流：hfocn、1、v;與H、I無(wú)關(guān)（壓能克服水流阻力）

2.重力流：靠水的位能克服

給水管網(wǎng)基本上采用壓力流輸水方式，而排水管網(wǎng)多采用重

力流輸水方式。

3.1.5水流的水頭與水頭損失

水頭損失：流體克服流動(dòng)阻力所消耗的機(jī)械能。水頭分為位

置水頭、壓力水頭和流速水頭三種形式。

3.2管渠水頭損失計(jì)算

3.2.1沿程水頭損失計(jì)算

管渠沿程水頭損失通常用謝才公式；

圓管滿(mǎn)流，沿程水頭損失也可以用達(dá)西公式；

目前國(guó)內(nèi)外使用較廣泛的公式如下：

1.舍維列夫公式

適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿(mǎn)管紊流，水溫100C°（給水管道計(jì)

算）

2.海曾一威廉公式

適用：較光滑圓管滿(mǎn)流紊流（給水管道）

3,柯?tīng)柌蹇?懷特公式

適用：各種紊流，是適應(yīng)性和計(jì)算精度最高的公式

4.巴甫洛夫斯基公式

適用：明渠流、非滿(mǎn)流排水管道

5.曼寧公式

曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=l/6時(shí)的特例，適用于明

渠或較粗糙的管道計(jì)算。

3.2.2沿程水頭損失計(jì)算公式的比較與選用

⑴巴甫洛夫斯基公式適用范圍廣，計(jì)算精度也較高，特

別是對(duì)于較粗糙的管道，管道水流狀態(tài)仍保持較準(zhǔn)確的計(jì)

算結(jié)果，最佳適用范圍為1.0<e<5.0mm;

⑵曼寧公式亦適用于較粗糙的管道，最佳適用范圍為

0.5<e<4.0mm;

(3)海曾一威廉公式則適用于較光滑的管道，特別是當(dāng)e

<0.25mm(Cw>130)時(shí)，該公式較其它公式有較高的計(jì)算

精度；

(4)舍維列夫公式在1.0<e<l,5mm之間給出了令人滿(mǎn)意

的結(jié)果，對(duì)舊金屬管道較適用，但對(duì)管壁光滑或特別粗糙

的管道是不適用的。

3.2.3局部水頭損失計(jì)算

給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過(guò)沿程水頭損失的

5%,常忽略局部水頭損失的影響，不會(huì)造成大的計(jì)算誤差。

3.2.4水頭損失公式的指數(shù)形式

有利于管網(wǎng)理論分析，便于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。

3.3非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算

3.3.1非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算公式

對(duì)于圓管非滿(mǎn)流，其過(guò)水?dāng)嗝娣eA和水力半徑R不但與管徑

I）有關(guān)，且與管內(nèi)水流充滿(mǎn)度有關(guān)。

3.3.2非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算方法

非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算共有5個(gè)參數(shù)，即流量、管徑、水力坡

度、充滿(mǎn)度和流速，只要任意已知其中的三個(gè)參數(shù)，另兩個(gè)參數(shù)

可以通過(guò)上述各水力計(jì)算公式求解。

3.4管道的水力等效簡(jiǎn)化

水力等效簡(jiǎn)化原則：簡(jiǎn)化后，等效的管網(wǎng)對(duì)象與原來(lái)的實(shí)際

對(duì)象具有相同的水力特性。

3.4.1串聯(lián)或并聯(lián)管道的簡(jiǎn)化

3.4.2沿線(xiàn)均勻出流的簡(jiǎn)化

3.4,3局部水頭損失計(jì)算的簡(jiǎn)化

一般忽略，特殊情況下，局部水頭損失必須進(jìn)行計(jì)算。

3.5水泵與泵站水力特性

3.5.1水泵水力特性公式及其參數(shù)計(jì)算

水泵是給水排水管網(wǎng)中的加壓與提升設(shè)備，所提供的能量用

揚(yáng)程表示，揚(yáng)程即水泵提供給單位重量水的機(jī)械能。水泵的機(jī)電

性能決定了水泵流量與揚(yáng)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系是給水排

水管網(wǎng)水力特性的組成部分，從水泵樣本中可以查到其圖形或表

格表達(dá)影式，通過(guò)數(shù)學(xué)分析手段，可將水泵水力特性寫(xiě)成公式影

式。

3.5.2并聯(lián)泵站水力特性公式

給水排水管網(wǎng)中的水泵多數(shù)以并聯(lián)形式工作，以便通過(guò)水泵

的臺(tái)數(shù)組合適應(yīng)流量的變化。實(shí)現(xiàn)并聯(lián)工作的水泵必須具有相近

的工作揚(yáng)程范圍，特別是高效區(qū)的揚(yáng)程范圍應(yīng)接近。

第三章紿水排水管網(wǎng)水

力學(xué)基礎(chǔ)

3.1給排水管網(wǎng)水流特征

3.1.1液態(tài)特征

三種流態(tài)：層流、紊流及介于兩者之間的過(guò)渡流三種流態(tài)。

紊流流態(tài)又分為三個(gè)阻力特征區(qū)：阻力平方區(qū)、過(guò)渡區(qū)及水力光

滑區(qū)。

3.1.2恒定流與非恒定流

非恒定流的水力計(jì)算特別復(fù)雜時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一般也只能按

恒定流計(jì)算。

3.1.3均勻流與非均勻流

定義：水流參數(shù)往往隨時(shí)間和空間變化叫非均勻流

3.1.4壓力流與重力流

1,壓力流：hfocn、1、v;與H、I無(wú)關(guān)（壓能克服水流阻力）

2.重力流：靠水的位能克服

給水管網(wǎng)基本上采用壓力流輸水方式，而排水管網(wǎng)多采用重

力流輸水方式。

3.1.5水流的水頭與水頭損失

水頭損失：流體克服流動(dòng)阻力所消耗的機(jī)械能。水頭分為位

置水頭、壓力水頭和流速水頭三種形式。

3.2管渠水頭損失計(jì)算

3.2.1沿程水頭損失計(jì)算

管渠沿程水頭損失通常用謝才公式；

圓管滿(mǎn)流，沿程水頭損失也可以用達(dá)西公式；

目前國(guó)內(nèi)外使用較廣泛的公式如下：

1.舍維列夫公式

適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿(mǎn)管紊流，水溫100C°（給水管道計(jì)

算）

2.海曾一威廉公式

適用：較光滑圓管滿(mǎn)流紊流（給水管道）

3,柯?tīng)柌蹇?懷特公式

適用：各種紊流，是適應(yīng)性和計(jì)算精度最高的公式

4.巴甫洛夫斯基公式

適用：明渠流、非滿(mǎn)流排水管道

5.曼寧公式

曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=l/6時(shí)的特例，適用于明

渠或較粗糙的管道計(jì)算。

3.2.2沿程水頭損失計(jì)算公式的比較與選用

⑴巴甫洛夫斯基公式適用范圍廣，計(jì)算精度也較高，特

別是對(duì)于較粗糙的管道，管道水流狀態(tài)仍保持較準(zhǔn)確的計(jì)

算結(jié)果，最佳適用范圍為1.0<e<5.0mm;

⑵曼寧公式亦適用于較粗糙的管道，最佳適用范圍為

0.54e<4.0mm;

⑶海曾一威廉公式則適用于較光滑的管道，特別是當(dāng)e

<0.25mm(Cw>130)時(shí)，該公式較其它公式有較高的計(jì)算

精度；

(4)舍維列夫公式在1.0<e<l.5mm之間給出了令人滿(mǎn)意

的結(jié)果，對(duì)舊金屬管道較適用，但對(duì)管壁光滑或特別粗糙

的管道是不適用的。

3.2.3局部水頭損失計(jì)算

給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過(guò)沿程水頭損失的

5%,常忽略局部水頭損失的影響，不會(huì)造成大的計(jì)算誤差。

3.2.4水頭損失公式的指數(shù)形式

有利于管網(wǎng)理論分析，便于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。

3.3非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算

3.3.1非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算公式

對(duì)于圓管非滿(mǎn)流，其過(guò)水?dāng)嗝娣eA和水力半徑R不但與管徑

D有關(guān)，且與管內(nèi)水流充滿(mǎn)度有關(guān)。

3.3.2非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算方法

非滿(mǎn)流管渠水力計(jì)算共有5個(gè)參數(shù)，即流量、管徑、水力坡

度、充滿(mǎn)度和流速，只要任意已知其中的三個(gè)參數(shù)，另兩個(gè)參數(shù)

可以通過(guò)上述各水力計(jì)算公式求解。

3.4管道的水力等效簡(jiǎn)?化

水力等效簡(jiǎn)化原則：簡(jiǎn)化后，等效的管網(wǎng)對(duì)象與原來(lái)的實(shí)際

對(duì)象具有相同的水力特性。

3.4.1串聯(lián)或并聯(lián)管道的簡(jiǎn)化

3.4.2沿線(xiàn)均勻出流的簡(jiǎn)化

3.4.3局部水頭損失計(jì)算的簡(jiǎn)化

一般忽略，特殊情況下，局部水頭損失必須進(jìn)行計(jì)算。

3.5水泵與泵站水力特性

3.5.1水泵水力特性公式及其參數(shù)計(jì)算

水泵是給水排水管網(wǎng)中的加壓與提升設(shè)備，所提供的能量用

揚(yáng)程表示，揚(yáng)程即水泵提供給單位重量水的機(jī)械能。水泵的機(jī)電

性能決定了水泵流量與揚(yáng)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系是給水排

水管網(wǎng)水力特性的組成部分，從水泵樣本中可以查到其圖影或表

格表達(dá)形式，通過(guò)數(shù)學(xué)分析手段，可將水泵水力特性寫(xiě)成公式形

式。

3.5.2弁聯(lián)泵站水力特性公式

給水排水管網(wǎng)中的水泵多數(shù)以并聯(lián)形式工作，以便通過(guò)水泵

的臺(tái)數(shù)組合適應(yīng)流量的變化。實(shí)現(xiàn)弁聯(lián)工作的水泵必須具有相近

的工作揚(yáng)程范圍，特別是高效區(qū)的揚(yáng)程范圍應(yīng)接近。

第三章給水排水管網(wǎng)水

力學(xué)基礎(chǔ)

3.1給排水管網(wǎng)水流特征

3.1.1液態(tài)特征

三種流態(tài)：層流、紊流及介于兩者之間的過(guò)渡流三種流態(tài)。

紊流流態(tài)又分為三個(gè)阻力特征區(qū)：阻力平方區(qū)、過(guò)渡區(qū)及水力光

滑區(qū)。

3.1.2恒定流與非恒定流

非恒定流的水力計(jì)算特別復(fù)雜時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一般也只能按

恒定流計(jì)算。

3.1.3均勻流與非均勻流

定義：水流參數(shù)往往隨時(shí)間和空間變化叫非均勻流

3.1.4壓力流與重力流

1.壓力流：hfocn、1、v;與H、I無(wú)關(guān)（壓能克服水流阻力）

2.重力流：靠水的位能克服

給水管網(wǎng)基本上采用壓力流輸水方式，而排水管網(wǎng)多采用重

力流輸水方式。

3.1.5水流的水頭與水頭損失

水頭損失：流體克服流動(dòng)阻力所消耗的機(jī)械能。水頭分為位

置水頭、壓力水頭和流速水頭三種形式。

3.2管渠水頭損失計(jì)算

3.2.1沿程水頭損失計(jì)算

管渠沿程水頭損失通常用謝才公式；

圓管滿(mǎn)流，沿程水頭損失也可以用達(dá)西公式；

目前國(guó)內(nèi)外使用較廣泛的公式如下：

1.舍維列夫公式

適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿(mǎn)管紊流，水溫100C°（給水管道計(jì)

算）

2.海曾一威廉公式

適用：較光滑圓管滿(mǎn)流紊流（給水管道）

3.柯?tīng)柌蹇?懷特公式

適用：各種紊流，是適應(yīng)性和計(jì)算精度最高的公式

4.巴甫洛夫斯基公式

適用：明渠流、非滿(mǎn)流排水管道

5.曼寧公式

曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=l/6時(shí)的特例，適用于明

渠或較粗糙的管道計(jì)算。

3.2.2沿程水頭損失計(jì)算公式的比較與選用

⑴巴甫洛夫斯基公式適用范圍廣，計(jì)算精度也較高，特

別是對(duì)于較粗糙的管道，管道水流狀態(tài)仍保持較準(zhǔn)確的計(jì)

算結(jié)果，最佳適用范圍為1.0<e<5.0mm;

⑵曼寧公式亦適用于較粗糙的管道，最佳適用范圍為

0.54e<4.0mm;

(3)海曾-威廉公式則適用于較光滑的管道，特別是當(dāng)e