给水工程概述一、输水和配水工程1.1管网布置原则1.1.1布置原则（1）按照城市规划布置，考虑分期建设可能，留有充分的发展余地。（2）城市配水管网宜设计成环状，当允许间断供水时，可设计为树状网，但应考虑将来有连成环状网的可能。在树枝状管段的末端应装置排水阀。（3）工业企业配水管网的形状，应根据厂区总图布置和供水安全要求等因素确定。（4）城镇生活饮用水的管网，严禁与非生活饮用水的管网连接。城镇生活饮用水管网，严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统连接。（5）管线遍布在整个给水区内，管网中的干管应以最近距离输水到用户和调节构筑物，保证用户有足够的水量和水压。（6）配水管网应按最高日最高时用水量及设计水压进行计算，并应分别按下列三种情况和要求进行校合：发生消防时的流量和水压要求；最大转输时的流量和水压要求；最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求。（7）城市内一般建筑物可以从管网引一条进水管，用水较高的建筑物或建筑物群可从管网不同方位引入两条或数条水管。1.1.2定线（1）城市管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。（2）干管定线时其延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，以最近的距离，将一条或几条干管平行地布置在用水量较大的街区。平行的干管间距约为500～800m，干管之间的连接管间距考虑在800～1000m左右。（3）干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面和重要道路下通过。（4）生活饮用水管道应尽量避免穿过毒物污染及腐蚀性等地区，如必须穿过时应采取防护措施。（5）城镇给水管道的平面布置和竖向标高，应符合城镇的管道综合设计要求；工业企业给水管道的平面布置和竖向标高，应符合厂区的综合设计要求。（6）城镇给水管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距，应根据建筑物基础的结构、路面种类、卫生安全、管道埋深、管径、管材、施工条件、管内工作压力、管道上附属构筑物的大小及有关规定等条件确定。（7）给水管应设在污水管上方。当给水管与污水管平行设置时，管外壁净距不应小于1.5m。当给水管设在污水管测下方时，给水管必须采用金属管材，并应根据土壤的渗水性及地下水位情况，妥善确定净距。（8）给水管道相互交叉时，其净距不应小于0.15m。生活饮用水给水管与污水管或输送有毒液体管道交叉时，给水管道应敷设在上面，且不应有接口重叠；当给水管敷设在下面时，应采用钢套管，套管伸出交叉管的长度每边不得小于3m，套管两端应采用防水材料封闭。1.1.3管顶埋深管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度以及与其他管道交叉等因素确定。当有热力计算和技术经济论证时才允许埋设在土壤冰冻线以上或露天敷设，并应采取调节管道伸缩和防寒保暖措施。1.1.4管径（1）负有消防给水任务管道的最小直径，不应小于100mm；室外消火栓的间距不应大于120m。（2）从管网干管到用户和消火栓的分配管管径至少为100mm，大城市采用150～200mm。（3）通过水力计算确定管径。1.1.5管材管材可分为金属管（铸铁管和钢管等）和非金属管（预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管和塑料管）。管材的选择，取决于承受的水压、外部荷载、土的性质、施工维护和材料供应等条件确定。1.1.6阀门（1）给水管网应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。管网上的阀门间距，不应超过5个消火栓的布置长度。（2）在配水管网隆起点和平直段的必要位置，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。1.1.7集中给水栓集中给水站设置地点，应考虑取水方便，其服务半径一般不大于50m。1.1.8管道支墩与基础（1）承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置，应根据管径、转弯角度、试压标准和接口摩擦力等因素通过计算确定。（2）在土基上，管道一般应敷设在未经扰动的原状土层上；在岩基上，应铺设砂垫层；对于淤泥和其他承载能力达不到设计要求的地基，必须进行基础处理。3.2输水管布置原则3.2.1定线（1）输水管定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于管渠施工和维护，保证供水安全。（2）选线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修。（3）减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。（4）远距离输水时，一般情况下往往是加压和重力输水两者的结合形式，根据地形高差、管线长度和水管承压能力等情况确定加压泵站。（5）设计时应远近期同时考虑，分期实施。3.2.2设计流量（1）从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。（2）向管网输水的管道设计流量，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；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。（3）负有消防给水任务的输水管渠尚应包括消防补充流量或消防流量。3.2.3条数及连通管（1）输水管渠一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管，输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定，当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。（2）为保证在输水管渠局部损坏时仍能保证事故水量，可在平行的2条或3条输水管渠之间设置连通管，并装置必要的阀门。3.2.4附属设施（1）输水管道应根据具体情况设置分段和分区检修的阀门。（2）在输水管道隆起点和平直段的重要位置上，应装设排（进）气阀，低处应装设泄水阀。其数量和直径应通过计算确定。（3）设计满流输水管道时，应考虑发生水锤的可能，必要时应采取消除水锤的措施。3.3管网水力计算3.1.1沿线流量和节点流量管网计算时并不包括全部管线，而是只计算经过简化后的干管网。管网图形由许多管段组成，沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿线流量折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在管网水力计算中，首先需求出沿线流量和节点流量。（1）沿线流量城市给水管线，干管和分配管上接出许多用户，沿管线配水，用水情况复杂，难以按实际用水情况来计算管网。因此，计算时往往加以简化，即假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量：q＝Q－ΣqsΣl式中q—比流量，L/（s·m）；sQ—管网设计总用水量（最高日最高时），L/s；Σq—大用户集中于节点的总流量；Σl—干管总长度，m；不包括穿越广场、公园等无建筑物地区的管线；只有一侧配水管线，长度按一半计算。最高日最高时用水量和最大转输时或事故时的比流量不同，所以在管网计算时须分别计算。两节点之间的干管段，其沿线流量等于比流量q乘以管段长度l（m）：sq=ql（式2）1s式中q—沿线流量，L/s；1l—该管段的长度，m。整个管网的沿线流量总和Σq，等于qΣl。1s从式1可知，Σql值等于管网供给的总用水s量减去大用户集中用水总量，即等于Q－Σq。需要说明的是，按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求出比流量的方法，存在一定的缺陷，因为它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。（2）节点流量节点流量类型：●工业企业和公共建筑等大用户集中流量，可作为节点流量；●城镇居民用水比较分散，经比流量，沿线流量和节点流量计算后，分配到节点，作为节点流量。沿线流量化成节点流量的原理是求出一个沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失等于实际上沿管线变化的流量产生的水头损失。管网任一节点由沿线流量折半作为节点流量公式为：q＝0.5Σqi1即任一节点i的节点流量q等于与该节点相连各管i段的沿线流量q总和的一半。在城市管网中，大i用户集中流量可直接作为接入大用户节点的节点流量。管网按消防流量核算时，消防用水量加在最不利的节点。3.3.2管段计算流量流量分配方法：单水源的树状网中，每一管段只有唯一的流量，任一管段的流量等于该管段下游所有节点流量的总和。根据管段流量即可选用管径和进行水头损失计算。环状网的流量分配比较复杂，不可能像树状网一样，对每一管段得到唯一的流量值。分配流量时，必须保持每一节点的流量平衡条件，即流向任一节点的流量必须等于从该节点流出的流量，以满足节点流量平衡的条件，公式表示为：q＋Σq＝0iij式中q—节点i的节点流量，L/s；iΣq—从节点i到节点j的管段流量，L/s。ij环状网流量分配的步骤是：A．按照管网的主要供水方向，先拟定每一段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点；B．流量分配时，一般在环状网平行的干管线中分配大致相同的流量，因而采用相近或相同的管径，这样一条干管损坏，流量由其他干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多；C．相互平行的干管之间的连接管，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，不必分配过大的流量。D．多水源管网，可从不同水源节点开始分配，位于分界线上各节点流量，由几个水源同时供给。各水源供水范围的节点流量总和加上分界线上由该水源供应的节点流量，应等于该水源的供水量。环状网流量分配后，即可得出各管段的计算流量，由此流量即可确定管径。3.3.3管网水力计算(1)树状网水力计算树状网的计算比较简单，主要原因是树状网中每一管段的流量容易确定，只要在每一节点应用节点流量平衡条件q＋q＝0。任一管段iij的