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《给水工程》课程笔记

第一章给水工程概论

1.1给水系统的组成及其功能

给水系统是一个复杂的工程体系，其主要目的是从水源处取得水，经过适当的处理和输送，最终分配给用户。给水系统的组成包括以下几个关键部分：

-水源：这是给水系统的起点，可以是地表水（河流、湖泊）、地下水、雨水收集、海水淡化等。

-取水设施：包括取水泵站、水闸、集水井等，用于从水源地取水。

-净水设施：水处理厂是这一部分的核心，包括沉淀池、过滤池、消毒设备等，用于去除水中的杂质和有害物质，确保水质达到饮用水标准。

-输水管：长距离输送水从净水设施到配水中心或直接到用户，需要考虑管道的材料、直径和布置。

-配水网：包括干管、支管、分配管等，负责将水分配到每个用户。配水网可以是树状或环状。

-调节构筑物：如清水池、水塔等，用于储存水量和调节水压，以应对用水量的波动。

-用户连接管道：将水从配水网引入用户的管道系统。

1.2给水管网的分类与布置原则

给水管网的分类主要基于其结构形式：

-树状管网：以主干管为中心，支管逐渐分支，适用于用水量较小或地形较为简单的区域。

-环状管网：管道形成一个或多个闭合的环，适用于用水量大、对供水安全性要求高的区域。

给水管网的布置原则包括：

-安全性：确保管网运行安全，避免因管道破裂等原因造成的水源浪费和环境污染。

-经济性：尽量减少管道长度和工程量，降低建设和运营成本。

-可靠性：管网应能适应不同用水模式，保证供水的连续性和稳定性。

-可扩展性：考虑未来的发展需求，管网设计应预留一定的扩展空间。

-合理性：考虑地形、地质、交通等因素，选择合适的管道材料和敷设方式。

1.3输配水管网的定线方法

输配水管网的定线方法通常包括：

-网格法：将服务区域划分为网格，根据网格内的用水需求确定管道走向。

-辐射法：以水源或水厂为中心，向四周辐射布置管道。

-环状法：在服务区域内形成环状管网，提高供水的可靠性和灵活性。

-线性规划法：使用数学模型和优化算法，确定管道的最佳布局，以最小化投资和运行成本。

1.4设计用水量

设计用水量是给水系统设计和运行的关键参数，其计算包括：

-用水定额：根据居民生活、工业生产、商业活动等不同用水性质，确定用水量标准。

-用水量计算：结合用水定额和规划的人口、建筑、产业等数据，计算总用水量。

-流量关系与水压关系：分析不同用水场景下的流量和水压需求，确保供水系统的稳定运行。

-清水池和水塔的容积计算：根据用水高峰期的需求和供水系统的调节能力，计算清水池和水塔的必要容积。

第二章设计用水量

2.1用水定额与用水量计算

用水定额是指单位时间或单位人口在特定条件下的用水量。它可以根据不同用水性质（如生活、工业、商业、消防等）和用水场合（如城市、乡村、学校、医院等）来确定。用水定额是给水系统设计和运行的重要依据。

用水量计算通常包括以下几个步骤：

1.确定用水量定额：根据相关规范和标准，结合当地实际情况，确定各类用水场合的用水量定额。

2.估算服务人口和用水单元数量：根据规划数据、统计数据或预测模型，估算服务区域内的总人口、户数、企业数等。

3.计算总用水量：将用水量定额与相应的人口或用水单元数量相乘，得到各类用水场合的总用水量。

4.考虑用水量的不确定性和发展潜力：在实际工程中，还需要考虑用水量的波动性、季节性、发展趋势等因素，合理确定设计用水量。

2.2给水系统各部分的流量关系与水压关系

给水系统各部分的流量关系与水压关系是确保供水安全、稳定和高效的关键。这包括以下几个方面：

1.流量关系：分析不同用水场合（如生活、工业、商业、消防等）的用水量变化规律，确定给水系统的设计流量、峰值流量和最小流量。

2.水压关系：根据用水场合的需求、地形高差、建筑物高度等因素，确定给水系统的设计水压、最小服务水压和最大允许水压。

3.流量与水压的关系：在实际工程中，流量与水压是相互关联的。合理确定流量和水压的关系，可以确保给水系统的稳定运行和节能降耗。

2.3清水池和水塔的容积计算

清水池和水塔是给水系统中的重要调节设施，它们可以储存水量、调节水压和应对用水量的波动。清水池和水塔的容积计算通常包括以下几个步骤：

1.确定设计流量和峰值流量：根据用水量计算结果，确定给水系统的设计流量和峰值流量。

2.确定调节时间：根据用水量的波动性、供水系统的可靠性要求和应急需求，确定清水池和水塔的调节时间。

3.计算清水池和水塔的容积：将设计流量、峰值流量和调节时间相乘，得到清水池和水塔的必要容积。

第三章给水管网的水力计算

3.1沿线流量和节点流量

给水管网的水力计算是给水系统设计中的重要环节，它涉及到沿线流量和节点流量的计算。

沿线流量是指在水管沿线均匀分布的流量，通常