给水排水管网工程

1.给水排水系统概述

1.什么是给水排水工程？主要包括哪些内容？通常是由哪几部分组成？其基本任务是什么？ 答：给水排水工程就是在某一特定的范围内（如一个城市或一个工厂），研究水的人工循环工艺和工程的技术学科。其主要内容包括水的开采、加工、输送、回收和利用等工艺和工程。通常由水资源与取水工程、水处理工程和给水排水管道工程等部分组成。给水排水工程的目的和任务就是保证以安全适用、经济合理的工艺和工程技术，合理开发和利用水资源，向城镇和工业提供各项合格用水，汇水、输送、处理和再生利用污水，使水的人工循环正常进行，以提供方便、舒适、卫生、安全的生活和生产环境，保障人民健康与正常生活，促进生产发展和改善水环境质量。 2.目前我国给水排水工程主要面临哪些问题？其根本原因何在？怎样才能解决这些问题？

3.试述给水管网系统的组成？

答：给水管网系统主要包括输水管渠、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、水塔等）等，简称输配水系统。 4.影响给水管网系统类型选择的因素有哪些？ （1）城市规划的影响

城市规划与给水系统设计的关系极为密切，水源的选择、给水系统布置和水源卫生防护地带的确定，都应以城市和工业区的建设规划为基础。 （2）水源的影响

任何城市，都会因水源种类、水源距给水区的远近、水质条件的不同，影响到给水系统的布置。 （3）地形的影响

中小城市如地形比较平坦，而工业用水量小、对水压又无特殊要求时，可采用统一给水系统，大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般分别供给，自成给水系统。

5.何谓排水系统及排水体制？排水体制分几类？各类的优缺点如何？选择排水体制的原则是什么？（13）

答：在城市废水、工业废水和雨水。这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。污水的这种排除方式所在一个区域内手机、输送污水和雨水的方式称排水体制。排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。合流制中仍有部分污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体受到污染，这是它的严重缺点。分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理。但初雨径流未加处理就直接排入水体，对城市水体也会造成污染，这是它的 缺点。从造价方面来看，据国外的经验认为合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%~40%,可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高，所以从总造价来看完全分流制比合流制可能要高。

6.给水管道工程的任务是什么？通常由哪几部分组成？

7.排水系统主要由哪几部分组成？各部分的用途是什么？（16）

答：排水管网系统是指污（雨）水的收集设施、排水管网、水量调节池、提升泵站、输送管渠和排放口等以一定方式组合成的总体。

8.给水排水工程按服务范围和系统可分为哪几类？（11）

答：目前，我国采用的工业用水系统分为直流给水、循环给水、复用给水和中水回用系统。（1）直流给水系统是指水经一次使用后即进行排放或处理后排放的给水系统。（2）循环给水系统是按照对水质要求的不同，水经使用后不予排放而循环利用或处理后循环利用的给水系统。（3）复用给水系统是指水经重复利用后再进行排放或处理后排放的给水系统。（4）中水回用系统是指将工业废水和生活污水进行适当处理后，使水质达到中水用水的水质标准，回用于工业的间接冷却用水、工艺低质用水、市政用水和杂用水等。

9.工业给水系统的布置如何考虑节水？进行水量平衡计算的意义何在？（12）

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答：工业给水系统要在充分考虑清洁生产的前提下，最大限度地节约用水和保护环境。工业用水的水量平衡是指用水量、取水量、重复利用水量、耗水量、排水量及漏水量保持平衡。意义：一个优化的水量平衡计算是工业企业给水排水管网系统的设计依据，也可以最大限度达到节水节能的目的。

10.为什么要进行城市管线综合规划？（20）

答：为了合理地安排它们在地下空间的位置，必须在各单项管线工程的基础上统筹安排，进行综合规划，以利施工和日后的维护管理。

2.给水管网系统工程规划与设计

1.试述给水工程规划阶段与设计阶段的相互关系与各阶段设计深度的区别。（25~26） 答：给水工程规划的主要任务是根据城市和区域水资源状况，最大限度地保护和合理利用水资源，进行城市水资源规划与水资源利用平衡工作；确定城市水厂等给水设施的规模、容量；科学布局给水设施和各级给水管网系统，满足用户对水质、水量、水压等要求；制定水源与水资源的保护措施。

给水工程是城市基础设施的重要组成部分，它关系着城市的可持续发展，关系着城市的文明、安全和居民的生活质量，是创造良好投资环境的基础。城市给水工程规划是城市总体规划中的一个重要组成部分，它明确了城市给水工程的发展目标与规模，合理布局了给水工程设施和管网，统筹安排了给水工程的建设，是城市给水工程发展的政策性法规，是工程设计的指导依据，有效地指导实施建设。

2.官网布置应满足的要求？（26）

要求能够供给用户所需水量，保证不间断供水，同时要保证配水管网足够的水压。

（1）按照城市总体规划，确定给水系统服务范围和建设规模。结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较。（2）分清主次，先进行输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施。（3尽量缩短管线长度，尽量减少拆迁，少占农田，节约工程投资与运行管理费用。（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系。（5）保证供水具有安全可靠性。（6）管渠的施工、运行与维护方便。（7）远近期的结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。 3.配水管网布置有哪两种基本形状？各自的优缺点及适用条件如何？（29）

答：配水管网布置有树状网和环状网。树状网：管径随所供给用水户的减少而逐渐变小，管线的总长度较短，构造简单，投资较省。但是，当管线某处发生漏水时需停水检修，供水的安全可靠性差；末端管线由于水量的减少，流速减慢，造成滞留，使水质变坏，同时易发生水锤现象破坏管道。环状网：供水安全可靠性高，管网总长度较长，造价高。 4.输水管渠定线应考虑到哪些方面？（27）

答：1.保证供水不间断，线路最短，土石方工程量最小，工程造价低 2.管线走向，有条件时最好沿现有道路或规划道路敷设

3.输水管尽量避免穿越重要地段，以及可能被洪水淹没的地区 4.优先利用地形，考虑重力流或部分重力流输水 5.输水管线的条数（单线或双线）

6.输水管的最小坡度应大于1:5D（D为管径，以mm计） 5.什么是区域供水？区域供水有哪些优缺点？（31）

答：区域供水是按照水源、水厂的合理配置，将不同地区的水厂、管网进行统筹规划管理，形成大的、多层次供水网络，从而提高供水水质，增强供水安全的一种供水模式。缺点：（1）供水量的不足（2）水源保护与水质污染矛盾突出（3）官网配置不合理（4）供水卫生及安全性差 优点：（1）有利于地表水域岸线的统一规划和保护，提高地表水岸线的利用效率。（2）有利于供水部门对取水工程及净水厂进行重点建设，避免重复投资（3）有利于缓解水质型缺水矛盾，加强水源保护，保证供水水质。（4）有利于保护地下水资源，控制地面沉降，防止地质灾害继续发展。（5）有利于改善净水工艺，提高供水水质，提高城乡居民的生活水平。（6）有利于集中管理，统一调

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度。

6.给水系统的流量设计依据是什么？最高日用水量的计算依据应包括哪些用水？为什么消防用水不在最高日用水量的计算式中？（34）

答：给水系统设计时，首先需要确定该系统在设计年限内达到的用水量，因为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施规模都需要参照设计用水量确定，因此会直接影响建设投资和运行费用。最高日用水量包括设计年限内该给水系统最高日所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，消防用水、浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失水量，但不包括工业自备水源所需的水量。补充：一年中用水最多的一日用水量作为给水系统的设计水量依据，称为最高日用水量Qd.一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫做日变化系数Kd。最高一小时用水量与平均时用水量的比值，叫做小时变化系数kh。

7.最高日用水量变化曲线如何得到？该变化曲线可以得到给水系统各子系统哪些设计参数？ 答：

8.清水池和水塔的作用是什么？水塔的调节容积与其在管网中的位置有关吗？（41）

答：清水池：为了减少水厂的处理规模，在一级泵站和二级泵站之间设置了清水池，这样，给水系统的取水构筑物、一级泵站可以按照最高日平均时取水，而二级泵站一般为分级供水，一、二级泵站每小时并不相等的供水量差额由他们之间的清水池调节。水塔：用于储水和配水的高耸结构，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。

给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节 泵站供水量和用水量之间的流量差值。 清水池的调节容积，由一、二级泵站供水量曲 线确定； 清水池的调节容积=（二级泵站供水量－一级 泵站供水量）×二级泵站供水量大于一级泵站 供水量的时间 水塔容积由二级泵站供水线和用水量曲线确定。

9.当供水系统采用二次加压供水时，一级泵站扬程和二级泵站扬程如何计算？

3.给水管网系统的水力计算

1.什么是管网的控制点？每个官网有几个控制点？

答：控制点为最不利点，通常在离供水泵站最远，且较高处供水泵站使该点水压满足要求，则管网中其余各点水压均满足要求，具有这样特性的供水点称为控制点。每个官网有一个控制点。 2.节点、管段数、环数、水源数之间有什么关系？（47）

答：对于任何环状网，节点数J、水源数S、管段数P和基环数L之间存在下列关系：P=J+L-S；但对于单水源树状网，L=0，S=1,因此P=J-1.及单水源树状网段数等于节点数减1. 3.什么是比流量？计算方法有几种？比流量是否随用水量变化而变化？（51）

答：假定除大用户外的用水量外，其余用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管管线单位长度的流量，叫比流量，也称长度比流量Qs。计算方法：（1）节点方程（2）压降方程（3）能量方程

干管长度一定时，比流量随用水量增减而变化，最高日用水时和最大转速时的比流量不同，随意在管网计算时须分别计算。

4.沿线流量化节点流量的原理是什么？其折减系数α值的范围是多少？

答：转输流量沿整个管段不变，而沿线流量由于管段沿线配水，所以管段中的流量沿顺水流方向均匀逐渐减少，到管段末端只剩下转输流量。流量折减系数α只与γ=Q1/Q2有关，在官网末端的管段，因转输流量Qt为零，则γ=0，得α=0.577。 5.为什么要进行管网节点流量的计算？

答：在燃气管网计算时，特别是在用计算机进行燃气环状管网水力计算时，常把途泄流量转化成节点流量来表示。这样，假设沿管线不在有流量流出，即管段中流量不再沿管线变化，它产生的管段压力降与实际压力降相等。

6.树状网计算时，主干管和支管如何划分？

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7.单水源环状网计算应满足的水利条件是什么？

8.环状网计算有哪些方法？（65） 答：（1）流量法—哈代-克罗斯法（2）水压法—哈代-克罗斯法 9.应用哈代-克罗斯法解环方程的步骤如何？

10.校正流量的含义是什么？如何求出校正流量？与环闭合差有何关系？ 答：

11.多水源管网与单水源管网应满足的水利条件有何异同？

12.如何构成虚环？解释虚节点的流量平衡条件和虚环的水头损失平衡条件？ 13.管网计算的校核条件有哪些？为什么？ 14.输水系统的基本形式有哪些？ 答：（1）无压重力流输水管渠（2）有压和无压交替的重力输水管渠（3）压力输水管渠， 15.平衡敷设的输水管之间为何要加连接管？怎样计算分段数？

4.给水排水技术经济计算

1.什么是年费用折算率？如何导出重力供水时管网的年费折算值表达式？ 答：

2.为什么流量分配后才可求得经济管径？

3.压力输水管的经济管径计算公式是根据什么概念计算出来的？ 4.重力输水管的经济管径公式是根据什么概念导出的？

5.经济因数f和哪些技术经济指标有关？各城市的f值可否任意套用？

6.重力输水管如有不同流量的管径，它们的流量和水力坡度之间有什么关系？ 7.说明经济管径Di=（fQXiQin）1/a+m公式的推导过程。

8.起点水压已知和未知的两种管网，求经济管径的公式有哪些不同？ 9.怎样应用界限流量表？

答：应用界限流量表设计流量本身的精确度有限，而且计算所得的经济管径往往不是标准管径，可用近似的技术经济计算方法，每种标准管径不仅有相应的最经济流量，并且有其经济的界限流量范围，在此范围内用这一管径就是经济的，超出界限流量范围就必须采用大一号或小一号的标准管径。根据相邻两标准管径Dn—1和Dn的年这算费用相等的条件可以确定界限流量。这时相应的流量q1即为相邻管径的界限流量，也就是说q1为Dn—1的上限流量，又是Dn的下限流量。用同样方法求出相邻管径的界限流量Dn和Dn+1的界限流量q2这时q2是Dn的上限流量，又是Dn+1的下限流量。凡是管段流量在q1和q2之间的，应选用Dnd的管径，否则就不经济。如果流量恰好等于q1和q2，则因两种管径的年这算费用相等，都可选用。标准管径的分档规格越少，则每种管径的界限流量范围越大。

5.分区给水的能量分析和设计

1.给水系统在什么情况下要进行分区供水？（109）

答：在城市局部地区高差显著，或者城市沿水源地狭长发展，在区域给水系统中，对输水管线狭长、给水区面积宽广的给水管网，有必要考虑将整个给水系统分成几个区。 2.分区供水有哪些基本形式？各种形式的优缺点和使用条件如何？（109）

答：给水系统有并联分区和串联分区两种布置形式。并联:各区用水自成供水系统，可靠性好，供水水泵集中管理比较方便；但由于增加了输水管长度，增加了造价，高区输水管承压大，对管材要求较高。串联:供水管线长，水头损失大，而在管网中间设置加压泵站或水库泵站加压。 3.泵站供水时所需要的能量由哪几部分组成？分区给水后可以节约哪部分能量？（111）

答：泵站供水能量E由三部分组成：1.保证最小服务水头所需的能量E1；2.克服水管摩擦阻所需的能量E2； 3.未利用的能量，它是因各用水点的水压过剩而造成浪费的能量E3。分区给水后可

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以节约E3部分的能量

4.输水管全长流量不变时，分区给水的目的是什么？ 答：

5.对配水管网，为什么并联分区和串联分区给水分区数相同，节约的能量相同？

7.管道的施工及管网维护管理概述

1.管道施工排水的重要性是什么？

答：给排水管道工程是城镇得以正常运转的重要保障，是人们生产生活不可 缺少的重要组成部分。在我国城镇化快速发展的今天，基本建设突飞猛进。 质量是工程设施的生命，给排水管道工程的质量不仅影响城镇功能的充分发 挥，而且对人居健康、道路交通、水环境保护和城巿安全都有直接的影响。

2.管道埋设的基础形式一般有几种？各适用于什么条件？（130） 答：管道基础埋设有三种：天然基础、砂基础、混凝土基础。

当土壤耐压力较高和地下水位较低时，可不做基础处理，管道可直接埋设在管沟中未扰动的天然基础上；在岩石或半岩石地基处，管道下方应铺设砂垫层其厚度应满足相应要求；在土壤软的地基处，应采用强度不小于C8的混凝土基础，若遇到土壤特别松软或流砂或通过沼泽地带，承载能力达不到设计要求时，根据一些地区的经验，可采用各种桩基础。

3.什么是管道的覆土厚度及埋深？（130） 答：管道的埋设深度可以用两种表示方法：（1）管道外壁顶部到地面的距离称为覆土厚度；（2）管道内壁底部到地面的距离称为埋深。

4.管网技术资料管理包括哪些内容？（139）

答：管网的技术档案资料包括管网现状、设计资料、竣工资料三部分。 5.测试城镇等供水水压线的作用是什么？

6.管网检漏的重要性和检漏方法有哪些？(143)

答：给水系统的漏损会造成供水量的减少，水资源、能源和药物的浪费，同时危及公共建筑和道路交通等。

方法有直接观察和听漏法。

个别城市采用分区装表和分区检漏：（1）实地观测法（2）音听法（3）分区检漏（4）区域装表法（5）地表雷达测漏法（6）浮球测漏法

7.管道结垢和腐蚀是如何产生的？常用什么方法防治?（145）

答：金属管道与水或潮湿土壤接触后，因化学作用或电化学作用产生的腐蚀而遭到破坏；水中溶解氧可引起金属腐蚀；PH越高因在金属表面形成保护膜，腐蚀速度减慢；水中含盐量越高则腐蚀越重。

保护方法：（1）采用非金属管材（2）在金属管表面涂油漆、水泥砂浆、沥青等（3）阴极保护 一种是使用消耗性的阳极材料，另一种是通入直流电的阴极保护法

8.管网漏水修复的方法有哪些？（148） 答：（1）水泥压力管的修理 （2）铸铁管件的修理 （3）改进内衬法

9.排水管网工程规划与设计

1.排水管网布置应遵循哪些规则？（162） 答：（1）满足城市总体规划的原则（2）满足环境保护的要求，贯彻执行“全面规划，合理布局，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”的环境保护方针。（3）充分发挥排水系统的功能，满足使用要求。（4）要考虑现状，充分发挥原有排水设施的作用。（5）注意工程建设中的经济

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