给水排水管道工程技术》教案 47页

《给水排水管道工程技术》教案张奎主编中国建筑工业出版社第一章给水排水管道系统概论本章内容：1、给水排水系统的功能与组成2、给水管网系统的类型3、排水体制本章重点：1、给水管网系统的类型及其适用条件2、排水体制及其选择第一节给水排水系统的组成一、给水排水系统的功能与组成给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。给水排水系统的功能：向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的。给水系统是保障城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。根据系统的性质不同有四种分类方法：按水源种类，分为地表水（江河、湖泊、水库、海洋等）和地下水（潜水、承压水、泉水等）给水系统；按服务范围，可分为区域给水、城镇给水、工业给水和建筑给水等系统；按供水方式可分为自流系统（重力供水）、水泵供水系统（加压供水）和两者相结合的混合供水系统；按使用目的，可分为生活给水、生产给水和消防给水系统。根据用户使用水的目的，通常将给水分为生活用水、工业生产用水、消防用水和市政用水四大类。废水收集、处理和排放工程设施，称为排水系统。根据排水系统所接受的废水的性质和来源不同，废水可分为生活污水、工业废水和雨水三类。给水排水系统除以上功能外，还应具有以下三项主要功能：（1）水量保障。（2）水质保障。（3）水压保障。给水排水系统组成：（1）取水系统。（2）给水处理系统。（3）给水管网系统。（4）排水管道系统。（5）废水处理系统。（6）废水排放系统。（7）重复利用系统。二、给水排水系统工作原理\n1.给水排水系统的流量关系给水排水系统流量关系如图1-3所示，其中q1为给水处理系统自用水，q2为给水管网系统漏失水量；q3为给水管网系统水量调节，其流向根据水塔（或高位水池）进水或出水而变；q4为用户使用后未排入排水系统的水量；q5为进入排水管网系统的降水或渗入的地下水；q6为排水管道水量调节，其流向根据调节池进水或出水而变化；q7为污水处理系统自耗水；q8为污水回用用水量。清水池是用来调节给水处理水量与管网中的用水量之差。调节池和均和池是用来调节排水管道和污水处理厂之间的流量差，排水调节池（均和池）还具有均和水质的作用，以降低因污染物随时间变化造成的处理困难。2.给水排水系统的水质关系3.给水排水系统的水压关系（1）全重力供水（2）一级加压供水（3）二级加压供水（4）多级加压供水第二节给水排水管道系统的组成1、给水管道系统和排水管道系统均应具有以下功能：l1.水量输送l2.水量调节l3.水压调节2、给水排水管道系统的功能与特点具有一般网络的特点：如：分散性、扩展性等，同时又具有自身的特点，如隐蔽性。3、给水管道系统的组成给水管网系统一般是由输水管（渠）、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）及水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）等构成。4、排水管道系统的组成排水管道系统一般由废水收集设施、排水管道、水量调节池、提升泵站、废水输水管（渠）和排放口等组成。第三节给水排不管道系统的形式一、给水管网系统的类型给水管网系统主要有统一给水管网系统、多水源给水管网系统和不同输水方式的给水管网系统三种类型。1.统一给水管网系统：根据向管网供水的水源数目，统一给水管网系统可分为单水源给水管网系统和多水源给水管网系统两种形式。（1）单水源给水管网系统：即只有一个水源地，处理过的清水经过泵站加压后进入输水管和管网，所有用户的用水来源于一个水厂清水池（清水库），较小的给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，多为单水源给水管网系统，系统简单，管理方便。如图1-5所示。\n（2）多水源给水管网系统：有多个水厂的清水池（清水库）作为水源的给水管网系统，清水从不同的地点经输水管进入管网，用户的用水可以来源于不同的水厂。较大的给水管网系统，如中大城市甚至跨城镇的给水管网系统，一般是多水源给水管网系统，如图1-6所示。多水源给水管网系统的特点是：调度灵活、供水安全可靠（水源之间可以互补），就近给水，动力消耗较小；管网内水压较均匀，便于分期发展，但随着水源的增多，管理的复杂程度也相应提高。2.分系统给水管网系统：分系统给水管网系统和统一给水管网系统一样，也可采用单水源或多水源供水。根据具体情况，分系统给水管网系统又可分为：分区给水管网系统、分压给水管网系统和分质给水管网系统。（1）分区给水管网系统管网分区的方法有两种：一种是城镇地形较平坦，功能分区较明显或自然分隔而分区，如图1-7所示，城镇被河流分隔，两岸工业和居民用水分别供给，自成给水系统，随着城镇发展，再考虑将管网相互沟通，成为多水源给水系统。另一种是因地形高差较大或输水距离较长而分区，又有串联分区和并联分区两类：采用串联分区，设泵站加压（或减压措施）从某一区取水，向另一区供水；采用并联分区，不同压力要求的区域有不同泵站（或泵站中不同水泵）供水。大型管网系统可能既有串联分区又有并联分区，以便更加节约能量。图1-8所示为并联分区给水管网系统，图1-9所示为串联分区给水管网系统。（2）分压给水管网系统：由于用户对水压的要求不同而分成两个或两个以上的系统给水，如图1-10所示。符合用户水质要求的水，由同一泵站内的不同扬程的水泵分别通过高压、低压输水管网送往不同用户。（3）分质给水管网系统：因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户，称为分质给水管网系统。3.不同输水方式的管网系统根据水源和供水区域地势的实际情况，可采用不同的输水方式向用户供水。（1）重力输水管网系统（2）水泵加压输水管网系统二、排水管道系统的体制城镇和工业企业排出的废水通常分为生活污水、工业废水和雨水三类，它们可以采用同一个排水管道系统来排除，也可以采用两个或两个以上各自独立的排水管道系统来排除。这种不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。1．合流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道（渠）系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。根据污水汇集后的处置方式不同，又可把合流制分为下列三种情况：（1）直排式合流制排水系统（2）截流式合流制排水系统（3）完全合流制排水系统：2．分流制排水系统将生活污水、生产废水和雨水分别在两种或两种以上管道（渠）系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况：（1）完全分流制排水系统：在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统\n（2）不完全分流制排水系统：这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。还有一种情况称为半分流制排水系统在一个城镇中，有时既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。合理地选择排水体制，是城镇和小区排水系统设计的重要问题，它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工和维修管理，而且对城镇和小区的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统的工程总投资和初期投资。通常，排水体制的选择，必须符合城镇建设规划，在满足环境保护要求的前提下，根据当地的具体条件，通过技术经济比较决定。从城镇规划方面看。从环境保护方面看。从投资方面看。从排水系统的管理上看。总的看来，排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况、排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体条件等，在满足环境保护要求的前提下，全面规划，接近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合考虑而定。一般情况下，新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制；老城镇的城区由于历史原因，一般已采用合流制，要改造成完全分流制难度较大，故在同一城镇内可采用不同的排水体制，旧城区可采用截流式合流制，易改建地区和新建的小区宜采用分流制或不完全分流制；在干旱少雨地区，或街道较窄地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用完全合流制。第四节给水排水管道工程规划与布置一、给水排水管道工程规划原则与建设程序给水排水管道系统规划是城市总体规划工作的重要组成部分，是对水源，供水系统、排水系统的综合优化功能和工程布局进行的专项规划，是城市专业功能规划的重要内容。（一）、给水排水工程规划原则1．贯彻执行国家和地方的相关政策和法规在进行给水排水工程规划时，必须认真贯彻执行国家及地方政府颁布的《城市规划法》、《环境保护法》、《水污染防治法》、《海洋环境保护法》、《水法》、《城市供水条例》等法律和法规及《城市给水工程规划规范》、《饮用水水源水质标准》、《环境保护法》、《生活饮用水卫生标准》、《防洪标准》等国家标准与设计规范，它是城市规划和工程建设的指导方针。2．给水排水工程规划要服从城镇总体规划城镇及工业区总体规划中的设计规模、设计年限、功能分区布局、城镇人口的发展、居住区的建筑层数和标准以及相应的水量、水质、水压资料等，是给水排水工程规划的主要依据。3．近远期规划与建设相结合给水排水工程一般可按远期规划，而按近期规划进行设计和分期建设。4．要合理利用水资源和保护环境6．规划方案尽可能经济和高效（二）、给水排水工程规划与建设程序1．给水排水工程规划的主要依据和内容给水排水工程规划应以批准的当地城镇（地区）总体规划为主要依据。给水排水工程规划包括给水水源规划、给水处理厂规划、给水管网规划、排水管道规划、污水处理厂规划和废水排放与利用规划等内容。规划工作的主要任务是：\n（1）确定给水排水系统的服务范围和建设规模；（2）确定水资源综合利用与保护措施；（3）确定系统的组成与体系结构；（4）确定给水排水主要构筑物的位置；（5）确定给水处理及污水处理的工艺流程与水质保证措施；（6）进行给水排水管网规划和干管布置与定线；（7）确定污水的处置方案及其环境影响评价；（8）进行给水排水工程规划的技术经济比较，包括经济、环境和社会效益分析。给水排水工程规划应以规划文本和说明书的形式进行表达。一般近期按5~10年进行规划，远期按10~20年进行规划。2．规划设计基础资料的调查基础资料调查：（1）城镇总体规划资料的收集：工业布局、人口规划、公共设施、地下构筑物、交通网络、竖向规划、各专项工程规划等资料的收集。（2）踏勘：按现状图对建设现场进行实际勘探，了解现状与城市规划的概貌，如流域的高程、坡度、坡向、建筑、道路、水资源及水环境概貌等内容，以便对工程作大体上的估计，并酝酿规划设计方案。（3）测量：测定规划设计流域面积、分水线、等高线、道路交叉点高程、高地和低地的高程、控制点高程。（4）给水和排水资料的收集：用水量标准、卫生设备情况、工业给水量和工业污水量以及水质情况、现有给水排水系统的情况等资料的收集。（5）气象资料的收集：风向、风速、气温（平均气温、极端最高气温和极端最低气温）、空气湿度、降雨量或当地的雨量公式等资料的收集。（6）水文、地质资料的调查：水体分布、河流流量、流向、水位、潮汐、地下水位、水源的水质、水体环境现状及综合利用规划，以及土质、冰冻深度、土壤承载力和地震等级等资料的调查。3．给水排水工程建设程序给水排水工程建设程序分可为以下几个步骤：（1）提出项目建议书（2）进行可行性研究（3）编制设计文件（4）组织施工（5）竣工验收、交付使用给水排水管道工程的规划设计可分为三个阶段（初步设计、技术设计、施工图设计）或两个阶段（初步设计或扩大初步设计和施工图设计）进行。二、给水管网系统规划布置（一）、给水管网布置原则给水管网的规划布置应符合下列基本原则：1．按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，并进行多方案技术经济比较；2．管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够的水量和水压，并保持输送的水质不受污染；3．力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物等4．必须保证供水安全可靠\n5．尽量减少拆迁，少占农田或不占农田；6．管渠的施工、运行和维护方便；7．规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。给水管网的规划布置主要受给水区域下列因素影响：地形起伏情况；天然或人为障碍物及其位置；街道情况及其用户的分布情况，尤其是大用户的位置；水源、水塔、水池的位置等。（二）、给水管网布置的基本形式树状管网环状管网（三）、给水管网定线给水管网定线是指在地形平面图上确定管线的位置和走向。1．城镇给水管网定线时干管的延伸方向应于水流方向基本一致。干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距，一般为500～800m左右，连接管之间的间距一般在800～1000m左右。干管一般按城镇规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，给水管线与构筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应参照有关规定。为了保证给水管网的正常运行以及消防和管网的维修管理工作，管网上必须安装各种必要的附件，如阀门、消防栓、排气阀和泄水阀等。阀门是控制水流、调节流量和水压的重要设备，阀门的布置应能满足故障管段的切断需要，其位置可结合连接管或重要支管的节点位置；消防栓易设在使用方便、明显易见之处，如路口、道边等位置。在干管的高处应装设排气阀，在管线低处和两阀门之间的低处，应装设泄水管。2．工业企业管网（四）、输水管渠定线可设置连接管和阀门三、排水管道系统规划布置（一）、排水管道系统布置原则1．按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多方案进行技术经济比较；2．首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排水管道，应按从主干管、干管、支管的顺序进行布置；3．充分利用地形，尽量采用重力流排除污水和雨水，并力求使管线最短和埋深最小；4．协调好与其它地下管线和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；5．规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便；6．规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。（二）、排水管道系统布置形式1．城镇排水管道系统的布置形式图1-282．区域排水系统图1-29（三）、污水管道系统布置污水管道系统布置的主要内容有：1．确定排水区界、划分排水流域2．污水厂和出水口位置的选定应遵循以下原则选定污水厂和出水口的位置。\n(1)出水口应位于城市河流的下游。(2)出水口不应设回水区，以防回水区的污染。（3）污水厂要位于河流的下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。（4）污水厂应设在城镇夏季主导风向的下风向，并与城镇、工矿企业以及郊区居民点保持300m以上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。3．污水管道的布置与定线污水管道平面布置，一般按主干管、干管、支管的顺序进行。。4．确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点控制点是指在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的点。5．确定污水管道在街道下的具体位置污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车辆和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较小的污水、雨水管道布置在机动车道下。若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。（四）、雨水管渠系统布置雨水管渠规划布置的主要内容有：确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠的定线；确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的位置。雨水管渠系统的布置1．充分利用地形，就近排入水体。2．根据街区及道路规划布置雨水管道。道路边沟最好低于相邻街区地面标高，尽量利用道路两侧边沟排除地面径流。雨水管渠应平行与道路敷设，宜布置在人行道或草地下，不宜设在交通量大的干道下。当路宽大于40m时，应考虑在道路两侧分别设置雨水管道。雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线和构筑物在相交处相互协调，以满足其最小净距的要求。3．合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除。雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不至漫过路口。一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置于水口。此外，在道路上每隔25~50m也应设置雨水口。道路交叉口雨水口的布置见图2-9所示。4．采用明渠和暗渠相结合的形式。5．出水口的设置。6．调蓄水体的布置。7．排洪沟的设置。布置作业：4、5、6、9、10、14、18、19、20题\n第二章给水排水管道系统水力学基础本章内容：水头损失计算本章难点：无压圆管的水力计算公式第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Rek，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。五、水流的水头和水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能，一般用符号或表示，常用单位为米水柱(mH2O)，简写为米(m)。水头分为位置水头、压力水头和流速水头三种形式。位置水头是指因为流体的位置高程所得的机械能，又称位能，用流体所处的高程来度量，用符号表示；压力水头是指流体因为具有压力而具有的机械能，又称压能，根据压力进行计算，即(式中的为计算断面上的压力，为流体的比重)；流速水头是指因为流体的流动速度而具有的机械能，又称动能，根据动能进行计算，即（式中为计算断面的平均流速，g为重力加速度）。位置水头和压力水头属于势能，它们二者的和称为测压管水头，流速水头属于动能。流体在流动过程中，三种形式的水头(机械能)总是处于不断转换之中。给水排水管道中的测压管水头较之流速水头一般大得多，在水力计算中，流速水头往往可以忽略不计。\n实际流体存在粘滞性，因此在流动中，流体受固定界面的影响（包括摩擦与限制作用），导致断面的流速不均匀，相邻流层间产生切应力，即流动阻力。流体克服阻力所消耗的机械能，称为水头损失。当流体受固定边界限制做均匀流动（如断面大小，流动方向沿流程不变的流动）时，流动阻力中只有沿程不变的切应力，称沿程阻力。由沿程阻力所引起的水头损失称为沿程水头损失。当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力称为局部阻力。由局部阻力所引起的水头损失称为局部水头损失。在给水排水管道中，由于管道长度较大，沿程水头损失一般远远大于局部水头损失，所以在进行管道水力计算时，一般忽略局部水头损失，或将局部阻力转换成等效长度的管道沿程水头损失进行计算。第二节管渠水头损失计算一、沿程水头损失计算管渠的沿程水头损失常用谢才公式计算（2-1）对于圆管满流，沿程水头损失也可用达西公式计算(2-2沿程阻力系数或谢才系数与水流流态有关，一般只能采用经验公式或半经验公式计算。主要介绍(1)巴甫洛夫斯基公式、(2)曼宁公式、(3)舍维列夫公式、(4)海曾－威廉公式、柯尔勃洛克－怀特公式和等公式，其中，国内常用的是舍维列夫公式和巴甫洛夫斯基公式。二、局部水头损失计算局部水头损失计算基本公式：流量公式(2-13)流速公式(2-14)均匀流谢才公式：流速公式(2-15)流量公式(2-16)圆管非满流公式：过水断面面积A(2-17)水力半径R(2-18)流速公式(2-19)流量公式(2-20)第三章设计用水量本章内容：1、设计用水量组成2、用水量变化3、用水量计算本章难点：用水量计算城市用水量计算是给水系统规划和设计的主要内容之一，是决定给水系统中水资源的利用量、取水、水处理、泵站和管网等设施的工程建设规模和投资额的基本依据。设计用水量通常由下列各项组成：\n（1）综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。前者指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水，后者则包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业、学校和机关办公楼等用水；（2）工业企业生产用水和职工生活用水；（3）消防用水；（4）浇洒道路和绿地用水等市政用水；（5）管网漏失水量及未预计水量。在确定设计用水量时，应根据各种供水对象的使用要求及发展规划和现行用水定额，计算出相应的用水量，最后加以综合作为设计的依据。第一节用水量定额用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。一、生活用水定额生活用水定额指每人、每天的用水量，以L/（Cap•d）计。影响生活用水定额的因素很多，如当地的水资源和气候条件、人民的生活水平、生活习惯、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关。1.居民生活用水定额和综合生活用水定额设计时应根据当地国民经济、城市发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。如缺乏实际用水资料，则居民生活用水定额和综合生活用水定额可参照现行《室外给水设计规范》的规定。2.公共建筑用水定额可参照现行《建筑给水排水设计规范》的规定。3.工业企业职工生活及淋浴用水定额工业企业职工生活及淋浴用水定额是指工业企业职工在从事生产活动时所消费的生活及淋浴用水量，以L/（Cap•班）计，设计时可按《工业企业设计卫生标准》的规定。工作人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。职工淋浴用水定额与车间特征有关，淋浴时间在下班后一小时内进行，二、工业企业生产用水定额工业生产用水一般是指工业企业在生产过程中的用水，包括直接冷却水、工艺用水（产品用水、洗涤用水、直接冷却水、锅炉用水）、空调用水等方面。工业企业生产用水定额通常采用以下三种表示方法：①以万元产值用水量表示。②按单位产品用水量表示。③按每台设备每天用水量表示。可参照有关工业用水量定额。生产用水量通常由企业的工艺部门提供。在缺乏资料时，可参考同类型企业用水指标。在估计工业企业生产用水量时，应按当地水源条件、工业发展情况、工业生产水平，预估将来可能达到的重复利用率。三、消防用水定额消防用水量、水压和火灾延续时间等，应按照现行的《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等执行。四、其他用水浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次1.0~2.0L，每日2～3次。大面积绿化用水量可采用1.5～4.0L/(m2•d)。城市的未预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的15%～25％合并计算，工业企业自备水厂的上述水量可根据工艺和设备情况确定。\n第二节用水量变化用水量变化规律可以用变化系数或变化曲线表示，为了计算给水系统各组成部分的设计流量，必须给出最高日用水量的变化规律。一、变化系数的基本概念室外给水工程系统设计只需要考虑日与日、时与时之间的差别，即逐日逐时用水量变化情况。为了反映用水量逐日逐时的变化幅度大小，在给水工程中，引入了两个重要的特征系数：日变化系数和时变化系数。1.时变化系数Kh(3-1)在一日内，每小时用水量的变化可以用时变化系数表示，设计时一般计最高日用水量的时变化系数。2.日变化系数Kd(3-2)在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3～1.6，大中城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给水排水设施完善程度，其值约为1.1～1.8，二、用水量变化曲线在设计给水系统时，除了求出设计年限内最高日用水量和最高日的最高一小时用水量外，还应知道24h的用水量变化，以确定各种给水构筑物的大小，这种用水量变化规律，通常以用水量时变化曲线表示。第三节用水量计算城市总用水量的计算，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水:居住区综合生活用水、工业企业职工生活用水、淋浴用水和生产用水、浇洒道路和绿地用水等市政用水以及未预见水量和管网漏失水量等。由于用水集中且历时短暂，消防用水量不累计到总用水量中，仅作设计校核。一、最高日设计用水量计算城市最高日设计用水量应包括以下几项：1.生活用水量计算（1）综合生活用水量的计算综合生活用水量包括城市居民生活用水量和公共建筑用水量，其中：①居民生活用水量(3-3)②公共建筑用水量(3-4)综合生活用水量(3-5)（2）工业企业职工的生活用水量（3-6）（3）工业企业职工的淋浴用水量（3-7）2.工业企业生产用水量计算（3-8）3.市政用水量计算计算（3-9）除上述各种用水量外，未预见水量及管网漏失水量，一般按上述各项用水量之和的15％～25％计算。设计年限内城镇最高日设计用水量（3-10）二、最高日平均时和最高时用水量计算\n1.最高日平均时用水量为：（3-11）2.最高日最高时设计用水量为：（3-12）由于各种用水的最高时用水量并不一定同时发生，因此不能简单将其叠加，一般是通过编制整个给水区域的逐时用水量计算表，从中求出各种用水按各自用水规律合并后的最高时用水量或时变化系数Kh，作为设计依据。三、消防用水量计算由于消防用水量是偶然发生的，不累计到设计总用水量中，所以消防用水量仅作为给水系统校核计算之用，可按下式计算（3-13）式中、－分别为同时发生火灾次数和一次灭火用水量，按国家现行《建筑设计防火规范》的规定确定。作业：第11、12题第四章给水系统的工作工况本章内容:1、给水系统的流量关系2、给水系统的水压关系本章难点：清水池和水塔容积计算给水系统是由功能互不相同而且又彼此密切联系的各组成部分连接而成，它们必须共同工作满足用户对给水的要求。因此，需从整体上对给水系统各组成部分的工作特点和它们在流量、压力方面的关系进行分析，以便确定各构筑物、管道和设备的设计或运行参数。第一节给水系统的流量关系为了保证供水的可靠性，给水系统中所有构筑物都应以最高日设计用水量为基础进行设计计算。但是，给水系统中各组成部分的工作特点不同，其设计流量也不同。一、取水构筑物、一级泵站和给水处理构筑物取水构筑物、一级泵站和水厂是连续、均匀地运行。原因是：①从水厂运行角度，流量稳定，有利于水处理构筑物稳定运行和管理；②从工程造价角度，每日均匀工作，平均每小时的流量将会比最高时流量有较大的降低，同时又能满足最高日供水要求，这样，取水和水处理系统的各项构筑物尺寸、设备容量及连接管直径等都可以最大限度地缩小，从而降低工程造价。取水和水处理工程的各项构筑物、设备及其连接管道，以最高日平均时设计用水量加上水厂的自用水量作为设计流量，即（4-1）取用地下水若仅需在进入管网前消毒而无需其他处理时，一级泵站可直接将井水输入管网，但为提高水泵的效率和延长井的使用年限，一般先将水输送到地面水池，再经二级泵站将水池水输入管网。因此，取用地下水的一级泵站计算流量为（4-2）\n和式（4-1）不同的是，水厂本身用水量系数为1。二、二级泵站二级泵站的工作情况与管网中是否设置流量调节构筑物(水塔或高地水池等)有关。当管网中无流量调节构筑物时，任一小时的二级泵站供水量应等于用水量。这种情况下，二级泵站最大供水流量，应等于最高日最高时设计用水量；为使二级泵站在任何时候既能保证安全供水，又能在高效率下经济运转，设计二级泵站时，应根据用水量变化曲线选用多台大小搭配的水泵（或采用改变水泵转速的方式调节水泵装置的工况）来适应用水量变化。实际运行时，由管网的压力进行控制。例如，管网压力上升时，表明用水量减少，应适当减开水泵或大泵换成小泵（或降低水泵转速）；反之，应增开水泵或小泵换成大泵（或提高水泵转速）。水泵切换（或改变转速）均可自动控制。这种供水方式，完全通过二级泵站的工况调节来适应用水量的变化，使二级泵站供水曲线符合用户用水曲线。目前，大中城市一般不设水塔，均采用此种供水方式。当管网内设有水塔或高地水池时，二级泵站分级供水。二级泵站的设计供水线应根据用水量变化曲线拟定。拟定时应注意以下几点：①泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔的调节容积，但从泵站运转管理的角度来说，分级数又不宜过多，一般不应多于3～5级。②分级供水时，应注意每级能否选到合适的水泵，以及水泵机组的合理搭配，并尽可能满足目前和今后一段时间内用水量增长的需要。管网内设有水塔或高地水池时，由于它们能调节水泵供水和用水之间的流量差，因此二级泵站每小时的供水量可以不等于用水量。三、输水管和配水管网的设计流量输水管和配水管网的计算流量均应按输配水系统在最高日最高用水时工作情况确定，并与管网中有无水塔(或高地水池)及其在管网中的位置有关。当管网中无水塔时，泵站到管网的输水管和配水管网都应以最高日最高时设计用水量作为设计流量。管网起端设水塔时(网前水塔)，泵站到水塔的输水管直径应按泵站分级工作的最大一级供水流量计算，水塔到管网的输水管和配水管网仍按最高时用水量计算。管网末端设水塔时(对置水塔或网后水塔)，因最高时用水量必须从二级泵站和水塔同时向管网供水，泵站到管网的输水管以泵站分级工作的最大一级供水流量作为设计流量，水塔到管网的输水管流量按照水塔输入管网的流量进行计算。设有网中水塔时，有两种情况，一种是水塔靠近二级泵站，并且泵站的供水流量大于泵站与水塔之间用户的用水流量，此种情况类似于网前水塔；一种是水塔离泵站较远，以致泵站的供水流量小于泵站与水塔之间用户的用水流量，在泵站与水塔之间将出现供水分界线，情况类似于对置水塔。这两种情况下的设计流量确定问题可参见前文所述。四、水塔与清水池的调节作用1.水塔的流量调节二级泵站供水流量和用户用水流量不相等时，其差额可由水塔来调节。2.清水池的流量调节调节一、二级泵站供水量的差额。第二节清水池和水塔清水池和水塔在给水系统中主要起流量调节作用，另外，清水池还兼有贮存水量和保证与消毒剂有充分消毒接触时间等作用，水塔还兼有贮存水量和保证管网水压的作用。一、清水池和水塔的容积计算1.清水池和水塔的调节容积计算\n清水池和水塔的调节容积的计算，通常采用两种方法：一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算，一种是凭经验估算。缺乏用水量变化规律的资料时，城市水厂的清水池调节容积，可凭运转经验，按最高日用水量的10%～20%估算。水塔的调节容积，，可按最高日用水量的2.5%～6%估算，城市用水量大时取低值。工业用水可按生产上的要求（调度、事故和消防）确定水塔调节容积。当有城市24小时的用水量变化的详细资料时，清水池和水塔的调节容积可按连续相加法等方法进行计算水塔和清水池的调节容积计算见表4-1。2.清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此，清水池有效容积等于（4-4）水塔除了贮存调节用水量以外，还需贮存室内消防用水量。因此，水塔设计有效容积为（4-5）二、清水池和水塔的构造1.清水池的构造一般当水池容积小于2500m3时，以圆形较为经济，大于2500m3以矩形较为经济。清水池个数或分格数，一般不少于两个，并且可以单独工作，分别检修。如近期只建造一个清水池时，水厂应设超越管绕过清水池，以便清洗时仍可供水。2.水塔的构造多数水塔采用钢筋混凝土或砖石等建造，但以钢筋混凝土水塔或砖支座的钢筋混凝土水柜用得较多。钢筋混凝土水塔主要由水柜(或水箱)、塔架、管道和基础组成。（1）水柜(或水箱)（2）塔体（3）管道和设备（4）基础第三节给水系统的水压关系为供给用户足够的生活用水或生产用水，给水系统应保证一定的水压，通常叫做自由水压，即从地面算起的水压。城市给水管网需保持最小的自由水压为：1层10m，2层12m，2层以上每层增加4m。一、水泵扬程确定水泵扬程等于静扬程和水头损失之和（4-6）水头损失包括水泵吸水管、压水管和泵站连接管线的水头损失。所以一级泵站的扬程为（图4-4）：（4-7）泵站所需总扬程高度（4-8）控制点通常在系统的下列地点：（1）地形最高点；（2）距离供水起点最远点；（3）要求自由水压最高点。二、水塔高度确定(4-9)三、无水塔管网系统的水压情况二级泵站水泵扬程和水塔的高度与管网中是否设置水塔及水塔在管网中的位置有关。1.无水塔管网\n（一）最高用水时水压情况：直接由控制点推算得出。（二）消防时的水压情况作业：第16题第五章给水管网的设计计算（一）教学要求1、了解相关的基本概念；2、熟练掌握给水管网的设计计算方法和步骤；（二）教学内容1、沿线流量和节点流量计算2、管段流量分配3、初拟管径4、平差计算5、泵站扬程与水塔高度设计；6、管网校核；（三）重点：沿线流量和节点流量计算，环状管网设计计算的理论、步骤及平差方法和管网校核。第二节管网图形的性质与简化一、管网图形的性质基环、大环概念节点数与管段数、基环数的关系(5-1)二、管网图形的简化（一）简化目的及原则在管网计算中，城市管网的现状核算及旧管网的扩建计算最为常见。由于给水管线遍布在街道下，不仅管线很多而且管径差别很大，若计算全部管线，实际上既无必要，也不大可能。因此，除了新设计的管网，因定线和计算仅限于干管网的情况外，对城镇管网的现状核算以及管网的扩建或改建往往需要将实际的管网加以简化，保留主要的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的管线，使简化后的管网基本上能反映实际用水情况，大大减轻计算工作量。通常管网越简化，计算工作量越小。但过分简化的管网，计算结果难免与实际用水情况的差别增大。所以，管网图形简化是保证计算结果接近于实际情况的前提下，对管线进行的简化。（二）简化方法在进行管网简化时，应先对实际管网的管线情况进行充分了解和分析，然后采用分解、合并、省略等方法进行简化。1.分解只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管线断开，分解成为两个独立的管网；有两条管线连接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解；管网分解后即可分别计算。2.合并\n管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并。如管线交叉点很近时，可以将其合并为同一交叉点。相近交叉点合并后可以减少管线数目，使系统简化。在给水管网中，为了施工方便和减小水流阻力，管线交叉处往往用两个三通代替四通（实际工程中很少使用四通），不必将两个三同认为是两个交叉点，仍应简化为四通交叉点。3.省略管线省略时，首先略去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管径相对较小的管线。管线省略后的计算结果是偏于安全的，但是由于流量集中，管径增大，并不经济。第三节管段设计流量计算确定各管段的设计流量的目的，在于依此来选定管径，进行管网水力计算。但要确定各管段的计算流量，需首先确定各管段的沿线流量和节点流量。一、沿线流量城市给水管网的干管和分配管上，承接了许多用户，沿线配水情况比较复杂，既有工厂、机关、学校、医院、宾馆等大用户，其用水流量称为集中流量，又有数量很多、但用水量较小的居民用水、浇洒道路或绿化用水等沿线流量，以致不但沿线所接用户很多，而且用水量变化也很大。为了计算方便，常采用简化法——比流量法，即假定小用水户的流量均匀分布在全部干管上。比流量法有长度比流量和面积比流量两种。（一）长度比流量所谓长度比流量法是假定沿线流量q1′、q2′……均匀分布在全部配水干管上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记为qcb[L/(s•m)]。qcb可按下式计算(5-2)比流量的大小随用水量的变化而变化。因此，控制管网水力情况的不同供水条件下的比流量（如在最高用水时、消防时、最大转输时的比流量）是不同的，须分别计算。另外，若城市内各区人口密度相差较大时，也应根据各区的用水量和干管长度，分别计算其比流量。长度比流量按用水量全部均匀分布在干管上的假定来求比流量，忽视了沿管线供水人数和用水量的差别，存在一定的缺陷。因此计算出来的配水量可能和实际配水量有一定差异。为接近实际配水情况，也可按面积比流量法计算。（二）面积比流量假定沿线流量q1′、q2′……均匀分布在整个供水面积上，则单位面积上的配水流量称为面积比流量，记作qmb[L/(s•m2)]，按下式计算(5-3)由比流量qcb、qmb可计算出各管段的沿线配水流量即沿线流量，记作qy，则任一管段的沿线流量qy(L/s)可按下式计算(5-4)、(5-5)二、节点流量管网中任一管段的流量，包括两部分：一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量qy，流量大小沿程直线减小，到管段末端等于零；另一部分是通过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变化，称为转输流量qzs。从管段起端A到末端B管段内流量由qzs+qy变为qzs，流量是变化的。对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损失。因此，需对其进一步简化。简化的方法是化渐变流为均匀流，既以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即节点流量。全管段引用一个不变的流量，称为折算流量，记为qif，使它产生的水头损失与实际上沿线变化的流量产生的水头损失完全相同，从而得出管线折算流量的计算公式为(5-6)因此管网任一节点的节点流量为：(5-7)即管网中任一节点的节点流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。\n当整个给水区域内管网的比流量qcb或qmb相同时，由式（6-4）、（6-5）可得节点流量计算式（5-7）的另一种表达形式：(5-8)或(5-9)城市管网中，工企业等大用户所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。工业企业内的生产用水管网，水量大的车间用水量也可直接作为节点流量。这样，管网图上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。大用户的集中流量可以在管网图上单独注明，也可与节点流量加在一起，在相应节点上注出总流量。一般在管网计算图的各节点旁引出细实线箭头，并在箭头的前端注明该节点总流量的大小。三、管段流量管网各管段的沿线流量简化成各节点流量后，可求出各节点流量，并把大用水户的集中流量也加于相应的节点上，则所有节点流量的总和，便是由二级泵站送来的总流量，（即总供水量）。按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条件：流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，即流进等于流出。若规定流入节点的流量为负，流出节点为正，则上述平衡条件可表示为：（5-10）依据式(5-10)，用二级泵站送来的总流量沿各节点进行流量分配，所得出的各管段所通过的流量，就是各管段的计算流量。在单水源枝状管网中，各管段的计算流量容易确定。从配水源（泵站或水塔等）供水到各节点只能沿一条管路通道，即管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的。每一管段的计算流量等于该管段后面（顺水流方向）所有节点流量和大用户集中用水量之和。因此，对于枝状管网，若任一管段发生事故，该管段以后地区就会断水。对于环状管网，各管段的计算流量不是唯一确定的。配水干管相互连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿两条或两条以上的管路供给，各环内每条配水管段的水流方向和流量值都是不确定的。在综合考虑经济性和可靠性后，可按如下步骤进行环状管网流量分配：1．首先在管网平面布置图上，确定出控制点的位置，并根据配水源、控制点、大用户及调节构筑物的位置确定管网的主要流向。2．参照管网主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿最近路线输水到大用户和边远地区，以节约输水电耗和管网基建投资。3．根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。尽量使平行的主要干管分配相近的流量，以免个别主要干管损坏时，其余管线负荷过重，使管网流量减少过多；干管与干管之间的连接管，主要是沟通平行干管之间的流量，有时起输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干管损坏时，才转输较大流量。因此，连接管中可分配较少的流量。4．分配流量时应满足节点流量平衡条件，即在每个节点上满足。四、对于多水源管网，会出现由两个或两个以上水源同时供水的节点，这样的节点叫供水分界点；各供水分界点的连线即为供水分界线；各水源供水流量应等于该水源供水范围内的全部节点流量加上分界线上由该水源供给的那部分节点流量之和。因此，流量分配时，应首先按每一水源的供水量确定大致的供水范围，初步划定供水分界线，然后从各水源开始，向供水分界方向逐节点进行流量分配。环状管网流量分配后得出的是各管段的计算流量，由此流量即可确定管径，计算水头损失，但环状管网各管段计算流量的最后数值必须由平差计算结果来定出。第四节管径计算确定管网中每一管段的直径是输水和配水系统设计计算的主要课题之一。管段的直径应按分配后的流量确定。在设计中，各管段的管径按下式计算：(5-11)由上式可知，管径不但和管段流量有关，而且还与流速有关。因此，确定管径时必须先选定流速。\n为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设计流速限定在2.5～3.0m/s范围内；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常应大于0.60m/s，由此可见，在技术上允许的流速范围是较大的。因此，还需在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时，需考虑以下原则：1）首先定出管网所采用的最小管径（由消防流量确定），按υe确定的管径小于最小管径时，一律采用最小管径；2）连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径相当或小一号确定；3）由管径和管道比阻α之间的关系可知，当管径较小时，管径缩小或放大一号，水头损失会大幅度增减，而所需管材变化不多；相反，当管径较大时，管径缩小或放大一号，水头损失增减不很明显，而所需管材变化较大。因此，在确定管网管径时，一般对于管网起端的大口径管道可按略高于平均经济流速来确定管径，对于管网末端较小口径的管道，可按略低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济；5）管线造价（含管材价格、施工费用等）较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需的电费。重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差H可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。第五节枝状管网水力计算枝状管网中的计算比较简单，因为水从供水起点到任一节点的水流路线只有一个，每一管段也只有唯一确定的计算流量。因此，在枝状管网计算中，应首先计算对供水经济性影响最大的干管，即管网起点到控制点的管线，然后再计算支管。当管网起点水压未知时，应先计算干管，按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失；再计算支管，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充分利用起端的现有水压条件选定管径，经济流速不起主导作用，但需考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务，其管径还应满足消防要求。当管网起点水压已知时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时干管和支管的计算方法均与管网起点水压未知时的支管相同。枝状管网水力计算步骤：（1）按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。（2）按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。大用户的集中流量也标注在相应节点上。（3）在管网计算草图上，从距二级泵站最远的管网末梢的节点开始，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，逐个向二级泵站推算每个管段的流量。（4）确定管网的最不利点（控制点），选定泵房到控制点的管线为干线。有时控制点不明显，可初选几个点作为管网的控制点。（5）根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的管径和水头损失。\n（6）按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出水塔高度和水泵扬程。（若初选了几个点作为控制点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控制点）。（7）支管管径参照支管的水力坡度选定，即按充分利用起点水压的条件来确定。（8）根据管网各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。【例题6-2】【解】1.计算节点流量1）最高日最高时流量：2）比流量：2．选择控制点，确定干管和支管由于各节点要求的自由水压相同，根据地形和用水量情况，控制点选为节点9，干管定为1～2～6～9，其余为支管。3．编制干管和支管水力计算表格4．将节点编号、地形标高、管段编号和管段长度等已知条件分别填于表5-6。5．确定各管段的计算流量6．干管水力计算（1）由各管段的计算流量，查铸铁管水力计算表，参照经济流速，确定各管段的管径和相应的1000i及流速。（2）根据h=i.L计算出各管段的水头损失（3）计算干管各节点的水压标高和自由水压。7．支管水力计算由于干管上各节点的水压已经确定，即支管起点的水压已定，因此支管各管段的经济管径选定必须满足：从干管节点到该支管的控制点（常为支管的终点）的水头损失之和应等于或小于干管上此节点的水压标高与支管控制点所需的水压标高之差。即按平均水力坡度确定管径。但当支管由两个或两个以上管段串联而成时，各管段水头损失之和可有多种组合能满足上述要求。8．确定水塔高度9．确定二级泵站所需的总扬程第三节环状管网水力计算一、、环状管网水力计算步骤1．按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。2．按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。大用户的集中流量也标注在相应节点上。3．在管网计算草图上，将最高用水时由二级泵站和水塔供入管网的流量（指对置水塔的管网），沿各节点进行流量预分配，定出各管段的计算流量。4．根据所定出的各管段计算流量和经济流速，选取各管段的管径。5．计算各管段的水头损失h及各个环内的水头损失代数和∑h。6．若∑h超过规定值（即出现闭合差⊿h），须进行管网平差，将预分配的流量进行校正，以使各个环的闭合差达到所规定的允许范围之内。7．按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出水塔高度和水泵扬程。\n8．根据管网各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。环状管网计算的理论1．环状管网计算时，必须满足下列基本水力条件（1）连续性方程（又称节点流量平衡条件）即对任一节点来说，流入该节点的流量必须等于流出该节点的流量。若规定流出节点的流量为正，流入节点的流量为负，则任一节点的流量代数和等于零。即：qi+∑qij=0（2）能量方程（又称闭合环路内水头损失平衡条件）即环状管网任一闭合环路内，水流为顺时针方向的各管段水头损失之和应等于水流为逆时针方向的各管段水头损失之和。若规定顺时针方向的各管段水头损失为正，逆时针方向为负，则在任一闭合环路内各管段水头损失的代数和等于零，即（5-14）如图5-13，由并联管路的基本公式可知，节点1至节点4之间均有下列关系成立：H1~2~4=h1~3~4=H1-H4另由串联管路的基本公式，得：H1~2~4=H1~2+H2~4h1~3~4=h1~3+H3~4所以有：H1~2+H2~4=h1~3+H3~4或H1~2+H2~4-h1~3-H3~4=02．环状管网计算的基本方法和原理环状管网计算时，节点流量、管段长度、管径和阻力系数等均已知，需要求解的是管网各管段的流量和水头损失（或节点水压）。求解时可采用解环方程组、解节点方程组和解管段方程组等3种方法。（1）解环方程组法（2）解节点方程组法（3）解管段方程组法三、环状管网平差方法1.哈代-克罗斯法最早和应用广泛的管网分析方法有哈代-克罗斯法和洛巴切夫，即每环中各管段的流量用修正的方法。采用哈代-克罗斯法进行管网平差的步骤：（1）根据城镇的供水情况，拟定环状网各管段的水流方向，按每一节点满足连续性方程的条件，并考虑供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量。（2）由计算各管段的水头损失。（3）假定各环内水流顺时针方向管段中的水头损失为正，逆时针方向管段中的水头损失为负，计算该环内各管段的水头损失代数和，如，其差值即为第一次闭合差。如闭合差＞0，说明顺时针方向各管段中初步分配的流量多了些，逆时针方向管段中分配的流量少了些，反之，如闭合差＜0，说明顺时针方向各管段中初步分配的流量少了些，逆时针方向管段中分配的流量多了些。（4）计算每环内各管段的∑∣hij/qij∣，按式（5-15）求出校正流量。如闭合差为正，校正流量为负；反之，则校正流量为负。（5）设图上的校正流量符号以顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，据此调整各管段的流量，得第一次校正的管段流量。对于两环的公共管段，应按相邻两环的校正流量符号，考虑邻环校正流量的影响。按此流量再计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再从第2步按每次调整后的流量反复计算，直到每环的闭合差达到要求为止。\n2、最大闭合差法管网计算过程中，在每次迭代时，可对管网中的各环同时进行校正流量，但也可以对管网中闭合差最大的一部分环进行校正，称为最大闭合差的环校正法。大环闭合差就等于构成该大环各基环闭合差△h的代数和。（5-17）相邻基环闭合差异号时，不宜做大环平差。四、管网核算从前面的设计过程可知，管网的管径和水泵扬程，是按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求来设计的。这样的管径和水泵能否满足其他特殊情况(消防时、最大转输、事故时)下的要求，就需进行其它用水量条件下的核算。核算按最高日最高时流量设计的管径和水泵能否满足其他特殊情况下的要求的过程就叫作管网校核。管网校核的内容l消防校核：发生火灾的情况下；l事故校核：管网前端主要干管发生事故的情况下；l最大转输校核：设有对置水塔的管网最大转输的情况下；1.消防时管网是按最高日最高时流量来设计的，这个流量并没有包括消防流量。（城市火灾不是经常发生的，且火灾持续时间不长，灭火期间短时间的断水或者流量减少居民能够接受）消防校核的实质是以最高日最高时流量另加消防流量作为设计流量，按10m的服务水头计算，校核按最高时流量确定的管径和水泵能否满足消防时候的要求，2.事故时管网主要管段发生损坏时，必须及时检修，在检修时间内供水量允许减少，但设计水压一般不应降低。事故时管网供水流量与最高时设计流量之比，称为事故流量降落比，用R表示。R的取值根据供水要求确定，城镇的事故流量降落比R一般不低于70%。事故校核的实质是管网前端主要管段发生损坏时，原设计的管径和水泵能否供应不小于最高时设计流量70%的流量。核算时，水力计算过程跟最高时计算过程相同，只是管网各节点的流量应按事故时用户对供水的要求确定。（可按事故流量降落比统一折算，即事故时管网的节点流量等于最高时各节点的节点流量乘上事故降落比R）3.最大转输时设对置水塔的管网，在最高用水时由泵站和水塔同时向管网供水，但在一天内泵站送水量大于用水量的时段内，多余的水经过管网送入水塔贮存。最大转输校核的实质是校核设对置水塔的管网在发生最大转输流量时水泵能否将水送到水塔水柜中最高水位。2.3.2最大转输校核的方法核算时，水力计算过程跟最高时计算过程相同，只是管网各节点的流量需按最大转输时管网各节点的实际用水量求出。因节点流量随用水量的变化成比例地增减，所以最大转输时各节点流量可按下式计算：（5-20）式中qi——最高用水时的节点流量，L/s；kzs——最大转输时节点流量折减系数，其值可按下式计算（5-21）然后，按最大转输时的流量进行分配和管网平差，求出各管段的流量、水头损失和所需要的水泵扬程。\n五、管网计算结果的整理管网平差结束后，将最终平差结果标注在管网平面图上相应的管段旁，继续进行下列内容的计算：1．管网各节点水压标高和自由水压计算起点水压未知的管网进行水压计算时，应首先选择管网的控制点，由控制点所要求的水压标高依次推出各节点的水压标高和自由水压，计算方法同枝状管网。由于存在闭合差，即⊿h≠0，利用不同管线水头损失所求得的同一节点的水压值常不同，但差异较小，不影响选泵，可不必调整。网前水塔管网系统在进行消防和事故工作校核时，由控制点按相应条件推算到水塔处的水压标高可能出现以下三种情况：一是高于水塔最高水位，此时必须关闭水塔，其水压计算与无水塔管网系统相同；二是低于水塔最低水位，此时水塔无需关闭，仍可其起调节流量作用。但由于水塔高度一定，不能改变，所以这种情况管网系统的水压应由水塔控制，即由水塔开始，推算到各节点（包括二级泵站）；三是介于水塔最高水位和最低水位之间，此种情况水塔调节容积不能全部利用，应视具体情况按上述两种情况之一进行水压计算。对于起点水压已定的管网进行水压计算时，无论何种情况，均从起点开始，按该点现有的水压值推算到各节点，并核算各节点的自由水压是否满足要求。经上述计算得出的各节点水压标高、自由水压及该节点处的地形标高，按一定格式写在相应管网平面图的节点旁。2.绘制管网水压线图管网水压线图分等水压线图和等自由水压线图两种，其绘制方法与绘制地形等高线图相似。两节点间管径无变化时，水压标高将沿管线的水流方向均匀降低，据此从已知水压点开始，按0.5~1.0m的等高距（水压标高差）推算出各管段上的标高点。如某一地区的水压线过密，表示该处管网的负荷过大，所选用的管径偏小。水压线的密集程度可作为今后放大管径或增敷管线的依据。由等水压线图标高减去各点地面标高得自由水压，用细实线连接相同的自由水压即可绘出等自由水压线图。管网等自由水压线图可直观反映整个供水区域内高、低压区的分布情况和服务水压偏低的程度。因此，管网水压线图对供水企业的管理和管网改造有很好的参考价值。六、多水源管网平差存在各水源之间的流量分配问题。应用虚环概念，可转化为单水源管网进行计算。虚节点0的流量平衡条件（5-23）能量平衡条件（5-24）(5-25)应满足下列条件：（1）进出每一节点的流量（包括虚流量）总和等于零（2）每环（包括虚环）各管段的水头损失代数和为零（3）各配水源供水至分界线上同一地点的水压应相同例题5-3第七节输水管水力计算输水管包括原水输水管（渠）和清水输水管两种。输水管必须保证不间断输水。因此，一般需平行敷设两条，当敷设一条输水管时，常另外设置有一定容量的蓄水池。对于允许间断供水或多水源供水的管网，可以只设一条输水管。输水系统的一般特点是距离长，和河流、高地、交通路线等交叉较多。\n原水输水管（渠）设计流量，应按最高日平均时供水量与水厂自用水量之和确定。当远距离输水时，输水管渠的设计流量还应计入管渠漏失水量。清水输水管的设计流量，当管网内无调节构筑物时，应按最高日最高时用水量确定；当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定（输水管道的设计水量应为最高日最高时供水量减去由调节构筑物每小时供应的水量）。输水管渠有多种形式，常用的有：1．压力输水管渠此种形式通常用得最多，当输水量大时可采用输水渠。常用于高地水源或水泵供水。2．无压输水管渠（非满流水管或暗渠）无压输水管渠的单位长度造价较压力管渠低，但在定线时，为利用与水力坡度相接近的地形，不得不延长路线，因此，建造费用相应增加。重力无压输水管渠可节约水泵输水所耗电费。3．加压与重力相结合的输水系统在地形复杂的地区常用加压与重力结合的输水方式。4．明渠明渠是人工开挖的河槽，一般用于远距离输送大量水。以下重点讨论压力输水管。输水管平行工作的管线数，应从可靠性要求和建造费用两方面来比较。若增加平行管线数，虽然可提高供水的可靠性，但输水系统的建造费用随之增大。实际上，常采用简单而造价又增加不多的方法，以提高供水的可靠性，即在平行管线之间设置连接管，将输水管线分成多段，分段数越多，供水可靠性越高。合理的分段数应根据用户对事故流量的要求确定。输水管计算的任务是确定管径和水头损失，以及达到一定事故流量所需的输水管条数和需设置的连接管条数。确定大型输水管的管径时，应考虑具体的埋管条件、管材和形式、附属构筑物数量和特点、输水管条数等，通过方案比较确定。具体计算时，先确定输水管条数，依据经济供水的原则，即按设计流量和经济流速（或可资用水头）确定管径，进而计算水头损失。本节主要介绍输水管分段数计算方法。一、重力供水时的压力输水管水源在高地时（如取用蓄水库水时），若水源水位和水厂内第一个水处理构筑物之间有足够的水位高差克服两者管道的水头损失时，可利用水源水位向水厂重力输水。如图6-28所示，若水源水位标高为，输水管终端要求的水压为，则可资用水头为，用来克服输水管阻力损失。假设输水系统的总流量为，平行管线（管径、管长和管材均相同）数为，则每条输水管的流量为，如图5-28。若在输水管上等距离地设置m条连接管，输水管被分成N=m+1段，则正常工作情况下的水头损失为：（5-26）如图5-28，任一管段损坏时，流量降低为，若忽略连接管的水头损失（因其长度和输水管相比很短），则此时输水管系统的水头损失为：（5-27）在重力流压力输水系统中，因起、终点的水头差固定，不受管线损坏的影响，因此h=ha，但S0≠Sa，可得出事故时和正常工作时的流量比例，即事故时允许流量降落比R为：（5-28）不同m、n值时的R值见表5-11。由表可知：输水管线可靠性随着平行管线数和连接管数的增加而增大。由于城镇给水管网的允许流量降落比值为，因此为保证输水管损坏时的事故流量，当采用重力下的压力供水时，应设置两根平行的输水管时，并设置两条连接管将平行管线按长度分成3段。二、水泵供水的压力输水管水泵供水时，流量\n受到水泵扬程的影响。反之，输水量变化也会影响输水管起点的水压。因此水泵供水时的实际流量，应由水泵特性曲线和输水管特性曲线的联合曲线求出。水泵特性曲线和输水管特性曲线的联合工作情况可如图5-29表示，Ⅰ、Ⅱ分别表示输水管正常工作和事故时的Q—∑h特性曲线。当输水管任一管段损坏时，系统的阻力增大，曲线的交点从正常工作时的b点移到a点，与a点相应的横坐标表示事故时流量Q。设置连接管后，由于事故时输水系统的摩阻增加较少，即Sa较接近So，因此曲线Ⅱ和曲线Ⅰ也比较接近，事故时流量Qa可大于无连接管时。确定输水管的分段数应保证任一管段损坏检修时，供水流量不低于允许值。水泵供水时输水管的分段数计算方法如下：1．设有网前水塔时输水管分段数计算（5-29）2．设对置水塔时输水管分段数计算：近似计算：（5-30）第八节给水管道的敷设一、埋设深度二、管道基础：天然基础、砂基础和混凝土基础三、水压试验：强度试验和严密性试验第九节给水管道工程图一、带状平面图二、纵断面图：横轴与平面图一致，纵轴为横轴5~20倍，常用1：50~1：100三、大样图作业：习题28、29第六章给水管道材料与附件（一）教学要求了解常用的给水管道材料和附件（二）教学内容1、给水管道材料2、给水管道附件及附属构筑物（三）重点：给水管道材料第一节给水管道材料与配件一、给水管道材料对给水管道的要求：水力条件好、安装简便、快速可靠、维护工作量少。同时管道的化学稳定性高，耐腐、质轻、韧性好、寿命长、折旧费用低。给水管材常可以分为金属管材料、非金属管材料和复合材料三大类。1．金属管目前常用的金属管主要有：钢管、镀锌管、铸铁管、铜管。铜管价格较高，主要用于热水管道。（二）钢管分为焊接钢管和无缝钢管两大类，焊接钢管有直缝钢管和螺旋卷焊钢管，钢管的优点是强度高、耐振动、重量轻、长度大、接头少和加工接口方便等。镀锌管道仍作为建筑给水管的主要管材，它比钢管价格低，但防腐性差，（一）铸铁管一般包括普通灰口铸铁管，铸钛球墨铸铁管和球墨铸铁管。（三）球墨铸铁管（四）石棉水泥管（五）预应力和自应力钢筋混凝土管\n（六）预应力钢筒混凝土管（七）塑料管用于给水管道工程的塑料管材有UPVC管，PE管、PP管。重量轻、便于运输及安装、管道内壁光滑阻力系数小、防腐性能良好、对水质不构成二次污染却都是共同的。（八）玻璃纤维复合管（九）孔网钢带塑料复合管各种管材适用特性：（1）长距离大水量输水系统，若压力较低，可选用预应力钢筋混凝土管；若压力较高，可采用预应力钢筒混凝土管和玻璃钢管（2）城市输配水管道系统，可采用球墨铸铁管或玻璃钢管（3）建筑小区及街坊内部应优先考虑UPVC管（4）穿越障碍物等特殊地段时，可考虑采用钢管。二、给水配件表6-1第二节给水管道附件一、阀门阀门是用以连接、关闭、和调节液体、气体或蒸汽流量的设备。是市政管道系统的重要组成部分。包括闸阀和蝶阀。二、止回阀止回阀又称单向阀，它用来限制水流朝一个方向流动。一般安装在水泵出水管，用户接管和水塔进水管处，以防止水的倒流。该阀靠水流的压力达到自行关闭或开启的目的。当水倒流时，阀瓣自动关闭，截断水的流动，避免事故的发生。止回阀安装和使用时应注意以下几点：（1）升降式止回阀应安装在水平方向的管道上，旋启式止回阀既可安装在水平管道上，又可安装在垂直管道上。（2）安装止回阀要使阀体上标注的箭头与水流方向一致，不可倒装。（3）大口径水管上应采用多瓣止回阀或缓闭止回阀，使各瓣的关闭时间错开或缓慢关闭，以减轻水锤的破坏作用。三、水锤消除设备水锤是供水装置中常见的一种物理现象，它在供水装置管路中的破坏力是惊人的，对管网的安全平稳运行是十分有害的，容易造成爆管事故。水锤消除的措施通常可以采用以下一些设备。1．采用恒压控制设备2．采用泄压保护设备（1）水锤消除器（2）泄压保护阀：该设备安装在管道的任何位置，和水锤消除器工作原理一样，只是设定的动作压力是高压，当管路中压力高于设定保护值时，排水口会自动打开泄压。3．采用控制流速设备（1）采用水力控制阀，一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小停泵水锤冲击，从而有效消除水锤。\n（2）采用快闭式止回阀，该阀结构是在快闭阀板前采用导流结构，停泵时，阀板同时关闭，依靠快闭阀板支撑住回流水柱，使其没有冲击位移，从而避免产生停泵水锤。4．在管路中各峰点安装可靠的排气阀也是必不可少的措施。　　四、消火栓消火栓有地上消火栓和地下消火栓。地上消火栓适用于气温较高的地方，地下消火栓适用于较寒冷的地区。五、排气阀和泄水阀由于地形变化、特别是长距离输水管的最高处或管件上，需要装置排气阀，以排除在管中的气体。排气阀分单口和双口两种。单口排气阀用在直径小于300mm的水管上，口径为水管直径的1/2～1/5。双口排气阀口径可按水管直径的1/8～1/10选用，装在直径400mm以上的水管上。见图7-6所示。为了排除管道内沉积物或检修放空及满足管道消毒冲洗排水要求，在管道下凹处及阀门间管段最低处，施工时应预留泄水口，用以安装泄水阀。确定泄水点时，要考虑好泄水的排放方向，一般将其排入附近的干渠、河道内，不宜将泄水通向污水渠，以免污水倒灌污染水源。第三节给水管道附属构筑物一、阀门井二、管道支墩1．支墩的类型根据异形管在管网中布置的方式，支墩有以下几种常用类型：（1）水平支墩又分为：弯头处支墩；堵头处支墩；三通处支墩。（2）上弯支墩：管中线由水平方向转入垂直向上方向的弯头支墩。（3）下支墩：管中线由水平方向转入垂直向下向的弯头支墩。（4）空间两相扭曲支墩：管中线既有水平转向又会有垂直转向的异形管支墩。2．支墩的计算作用于支墩的推力如果使用石棉灰口，因其粘接力的关系有一部分推力由灰口负担。通过实验在石棉灰口的粘接力为1.7×105kg/m2。在设计支墩时应减去此部分力量，但胶圈柔口三、给水管道穿越障碍物当给水管线通过铁路、公路和河谷时，必须采用一定的措施。管线穿过铁路时，其穿越地点、方式和施工方法，应严格按照铁路部门穿越铁路的技术规范。根据铁路的重要性，采取以下措施：穿越临时铁路或一般公路，或非主要路线且水管埋设较深时，可以不设套管，但应尽量将铸铁管接口放在两股道之间，并用青铅接头，钢管则应有相应的防腐措施；穿越较重要的铁路或交通频繁的公路时，水管须放在钢筋混凝土套管内，套管直径根据施工方法而定，大开挖施工时应比给水管直径大300mm，顶管法施工时应较给水管的直径大600mm。穿越铁路或公路时，水管管顶应在铁路路轨底或公路路面以下1.2m左右。管道穿越铁路时，两端应设检查井，井内设阀门或排水管等。第七章污水管道系统的设计计算（一）教学要求熟练掌握污水管道的设计计算过程（二）教学内容\n1、污水设计流量2、污水管道的设计参数3、污水管道的水力计算（三）重点污水管道的水力计算第一节污水设计流量的计算污水管道系统的设计流量是污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量。通常以最大日最大时流量作为污水管道系统的设计流量，其单位为L/s。它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。就生活污水而言又可分为居民生活污水、公共设施排水和工业企业内生活污水和淋浴污水三部分。一、生活污水设计流量1.居民生活污水设计流量居民生活污水主要来自居住区，它通常按下式计算：(7-1)式中：Q1——居民生活污水设计流量，L／s；n——居民生活污水量定额，L／(cap•d)；N——设计人口数，cap；KZ——生活污水量总变化系数。（1）居民生活污水量定额居民生活污水量定额，是指在污水管道系统设计时所采用的每人每天所排出的平均污水量。在确定居民生活污水量定额时，应调查收集当地居住区实际排水量的资料，然后根据该地区给水设计所采用的用水量定额，确定居民生活污水量定额。在没有实测的居住区排水量资料时，可按相似地区的排水量资料确定。若这些资料都不易取得，则根据《室外排水设计规范》(GBJl4-87)的规定，按居民生活用水定额确定污水定额。对给水排水系统完善的地区可按用水定额的90%计，一般地区可按用水定额的80%计。（2）设计人口数设计人口数是指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是计算污水设计流量的基本数据。它是根据城市总体规划确定的，在数值上等于人口密度与居住区面积的乘积。即：(7-2)式中：N——设计人口数，cap；ρ——人口密度，cap/hm2；F——居住区面积，hm2；cap——“人”的计量单位。人口密度表示人口的分布情况，是指单位面积上居住的人口数，以cap/hm2表示。它有总人口密度和街坊人口密度两种形式。总人口密度所用的面积包括街道、公园、运动场、水体等处的面积，而街坊人口密度所用的面积只是街坊内的建筑用地面积。在规划或初步设计时，采用总人口密度，而在技术设计或施工图设计时，则采用街坊人口密度。设计人口数也可根据城市人口增长率按复利法推算，但实际工程中使用不多。（3）生活污水量总变化系数流入污水管道的污水量时刻都在变化。污水量的变化程度通常用变化系数表示。变化系数分为日变化系数、时变化系数和总变化系数三种。一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数(Kd)；最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值称为时变化系数(Kh)；\n最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数(Kz)。显然，按上述定义有(7-3)生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：①当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求得；②当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。我国在多年观测资料的基础上，经过综合分析归纳，总结出了总变化系数与平均流量之间的关系式，即：(7-4)式中：Q—污水平均日流量，L/s。当Q＜5L/s时，Kz=2.3；当Q＞1000L/s时，Kz=1.3。设计时也可采用式（7-4）直接计算总变化系数，但比较麻烦。2.公共设施排水量公共设施排水量Q2应根据公共设施的不同性质，按《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)的规定进行计算。3.工业企业生活污水和淋浴污水设计流量工业企业的生活污水和淋浴污水主要来自生产区的食堂、卫生间、浴室等。其设计流量的大小与工业企业的性质、污染程度、卫生要求有关。一般按下式进行计算：（7-5）式中Q3——工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s；A1——一般车间最大班职工人数，cap；B1——一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap•班)计；K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；A2——热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap；B2——热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L／(cap•班)计；K2——热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；C1——一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；D1——一般车间的淋浴污水量定额，以40L／(cap•班)计；C2——热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；D2——热车间和污染严重车间的淋浴污水量定额，以60L／(cap•班)计；T——每工作班工作时数，h。淋浴时间按60min计。二、工业废水设计流量工业废水设计流量按下式计算：(7-6)式中Q4——工业废水设计流量，L／s；m——生产过程中每单位产品的废水量定额，L／单位产品；M——产品的平均日产量，单位产品/d；T——每日生产时数，h；KZ——总变化系数。三、城市污水管道系统设计总流量城市污水管道系统的设计总流量一般采用直接求和的方法进行计算，即直接将上述各项污水设计流量计算结果相加，作为污水管道设计的依据，城市污水管道系统的设计总流量可用下式计算：(7-7)设计时也可按综合生活污水量进行计算，综合生活污水设计流量为：(7-8)\n式中Q1/——综合生活污水设计流量，L/s；n/——综合生活污水定额，对给水排水系统完善的地区按综合生活用水定额90%计，一般地区按80%计；其余符号同前。此时，城市污水管道系统的设计总流量为：(7-9)【例8-1】第二节设计管段的划分及设计流量的计算污水管道系统的设计总流量计算完毕后，还不能进行管道系统的水力计算。为此还需在管网平面布置图上划分设计管段，确定设计管段的起止点，进而求出各设计管段的设计流量。只有求出设计管段的设计流量，才能进行设计管段的水力计算。一、设计管段的划分在污水管道系统上，为了便于管道的连接，通常在管径改变、敷设坡度改变、管道转向、支管接入、管道交汇的地方设置检查井。对于两个检查井之间的连续管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则这样的连续管段就称为设计管段。设计管段两端的检查井称为设计管段的起止检查井（简称起迄点）。二、设计管段的流量确定如图7-1所示，每一设计管段的污水设计流量可能包括以下3种流量。1．本段流量q1所谓本段流量是指从本管段沿线街坊流来的污水量。对于某一设计管段而言，它沿管线长度是变化的，即从管段起点为零逐渐增加到终点达到最大。为了计算的方便，通常假定本段流量是在起点检查井集中进入设计管段的，它的大小等于本管段服务面积上的全部污水量。一般用下式计算：（7-10）式中q1——设计管段的本段流量，L／s；F——设计管段服务的街坊面积，hm2；KZ——生活污水量总变化系数；qs——生活污水比流量，L／(s•hm2)。生活污水比流量可采用下式计算：（7-11）式中n——生活污水定额或综合生活污水定额，L／(cap•d)；ρ——人口密度，cap/hm2。2．转输流量q2转输流量是指从上游管段和旁侧管段流来的污水量。它对某一设计管段而言，是不发生变化的，但不同的设计管段，可能有不同的转输流量。3．集中流量q3集中流量是指从工业企业或其它大型公共设施流来的污水量。对某一设计管段而言，它也不发生变化。设计管段的设计流量是上述本段流量、转输流量和集中流量三者之和。第三节污水管道的水力计算一、污水管道中污水流动的特点污水在管道内依靠管道两端的水面高差从高处流向低处，是不承受压力的，即为重力流。\n污水中含有一定数量的悬浮物，它们有的漂浮于水面，有的悬浮于水中，有的则沉积在管底内壁上。这与清水的流动有所差别。但污水中的水分一般在99％以上，所含悬浮物很少，因此，可认为污水的流动遵循一般流体流动的规律，工程设计时仍按水力学公式计算。污水在管道中的流速随时都在变化，但在直线管段上，当流量没有很大变化又无沉淀物时，可认为污水的流动接近均匀流。设计时对每一设计管段都按均匀流公式进行计算。二、污水管道水力计算的设计参数为保证污水管道的正常运行，《室外排水设计规范》中对这些因素综合考虑，提出了如下的计算控制参数，在污水管道设计计算时，一般应予以遵守。(一)设计充满度在设计流量下，污水在管道中的水深h与管道直径D的比值（h/D）称为设计充满度，它表示污水在管道中的充满程度。当h/D＝1时称为满流；h/D