给水排水第6章给水管网工程设计2014剖析.ppt

分区给水系统技术上的考虑 城市管网能承受的最高水压H’，由水管材料和接口形式而定。为使用安全和管理方便起见，水压最好不超过490——590kPa(50——60mH20)。 最小服务水头H由房屋层数确定。 管网的水头损失∑h根据管网水力计算决定。 H’=△Z+H+∑h 当管网延伸很远，这时即使地形平坦（即△Z很小），也因管网水头损失过大（即∑h过大），而使得管网中最高水压H’过大，为防止超压，须在管网中途设置水库泵站或加压泵站，形成分区给水系统。 分区给水系统技术上的考虑 H’=△Z+H+∑h 管网最高承受水压H’、最小服务水头H以及水头损失∑h确定后，就可以确定出管网最高承压下所允许的最大地形高差△Z，即确定出给水分区界线，当地形高差超过此值时，就应进行分区。 分区给水系统经济上的考虑 分区给水系统经济上的考虑，目的是降低供水的动力费用。这时，需对管网进行能量分析，找出哪些是浪费的能量，分区后如何减少这部分能量，以此作为选择分区给水的依据。 能量浪费：泵站扬程根据控制点所需最小服务水头和管网中的水头损失确定，除了控制点附近地区外，大部分给水区的管网水压高于实际所需的水压，多余的水压消耗在用户给水龙头的局部水头损失上，因此产生能量浪费。 输水管的供水能量分析 未分区时泵站供水的能量 输水管的供水能量分析 未分区时泵站供水能量的组成 输水管的供水能量分析 未分区时泵站供水能量的组成 单位时间内水泵的总能量等于上述三部分能量之和：E=E1+E2+E3 总能量中只有保证最小服务水头的能量E1得到有效利用。由于给水系统设计时，泵站流量和控制点水压Zi+Hi已定,所以E1不能减小。 第二部分能量E2消耗于输水过程不可避免的水管摩阻。为了降低这部分能量，必须减小hij其措施是适当放大管径，所以并不是一种经济的解决办法。 第三部分能量E3未能有效利用，属于浪费的能量，这是集中给水系统无法避免的缺点，因为泵站必须将全部流量按最远或位置最高处用户所需的水压输送。 也就是说，上述三部分能量中，只能降低E3。 输水管的供水能量分析 能量利用率 集中(未分区)给水系统中供水能量利用的程度，可用必须消耗的能量占总能量的比例来表示，称为能量利用率： 从上式看出，为了提高输水能量利用率，只有设法降低E3值，这就是从经济上考虑管网分区的原因。 输水管的供水能量分析 输水管分区时供水能量分析 能量分配图 绘制能量分配图的目的是确定分区界线和各区的泵站位置。 横坐标 将节点流量q1、q2 、q3 、q4等值顺序按比例绘在横坐标上。各管段流量可从节点流量求出，例如管段3—4的流量q3—4等于q1+q2+q3 ，泵站的供水量即管段4—5 的流量q4—5等于q1+q2+q3+ q4等。 输水管的供水能量分析 能量分配图 纵坐标 纵坐标上按比例绘出各节点的地面标高Zi和所需最小服务水头Hi，得到若干以qi为底、 Zi + Hi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，即图中的E1部分。 输水管的供水能量分析 能量分配图 纵坐标 在纵坐标上再绘出各管段的水头损失h1—2、 h2—3 、 h3—4 、 h4—5等，纵坐标总高度为H。 H为泵站5的扬程H=H1+Z1+∑hij 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，等于克服水管摩阻所需的能量，即图中的E2部份。 输水管的供水能量分析 能量分配图 纵坐标 由于泵站总能量为E=q4—5H，且E=E1+E2+E3，所以除了E1和E2外，其余部分面积就是无法利用而浪费的能量E3。它等于以qi为底，过剩水压△Hi（以△H4为例，由右图可知， △H4=Z1+H1+h1—2+h2—3+h3—4- Z4-H4,该式与式8—6相对应）为高的矩形面积之和，在图8—5中用E3表示。 输水管的供水能量分析 分区给水对减少未加利用的能量E3的作用 若在节点3处设加压泵站，将输水管分成两区，分区后，泵站5的扬程只须满足节点3处的最小照务水头，因此可从未分区时的H降低到H’。从图看出，此时过剩水压△H3消失，△H4减小，因而减小了一部分未利用的能量。减小的未利用能量值如图8—5中阴影部分面积所示。 输水管的供水能量分析 分区给水对减少未加利用的能量E3的作用 减小的未利用的能量等于： 输水管的供水能量分析 以上是输水管沿线有流量分出，管径和流量有变化的情况。 对于输水管沿线无流量分出，管径和流量没有变化的情况： 分区后非但不能降低能量费用，甚至基建和设备等项费用反而增加，管理也趋于复杂。这时只有在输水距离远、管内的水压过高时，才考虑分区。 输水管的供水能量分析 平地上的输水管线能量分配图 因沿线各点(0——13)的配水流量不均匀，从能量图上可以找出最大可能