给水系统的流量关系教学.ppt
第三章 给水系统的工作情况,2023/10/26,2,第一节 给水系统的流量关系,取水构筑物、一级泵站、水厂 城市的最高日设计用水量确定后，取水构筑物和水厂的设计流量将随一级泵站的工作情况而定，如果一天中一级泵站的工作时间越长，则每小时的流量将越小。,2023/10/26,3,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地表水 取水构筑物、一级泵站和水厂等按最高日的平均时流量计算，即：Q=Qd/T(m3/h)考虑水厂本身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，一般在1.051.10之间；T一级泵站每天工作小时数。大中城市水厂的一级泵站一般按三班制即T=24h均匀工作来考虑，以缩小构筑物规模和降低造价。小型水厂的一级泵站才考虑一班或二班制运转即T=8h或即T=16h。,2023/10/26,4,取水构筑物、一级泵站、水厂,取用地下水 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。Q=Qd/T(m3/h)水厂本身用水量系数为1。,2023/10/26,5,二级泵站、水塔（高地水池）、管网,二级泵站、从泵站到管网的输水管、管网和水塔等的计算流量，应按照用水量变化曲线和二级泵站工作曲线确定。二级泵站 二级泵站的计算流量与管网中是否设置水塔或高地水池有关。,2023/10/26,6,二级泵站,管网内不设水塔的二级泵站 二级泵站应满足最高日最高时的用水量Qh要求，否则就会存在不同程度的供水不足现象。,2023/10/26,7,二级泵站,管网内设有水塔或高地水池的二级泵站 二级泵站的设计供水线应根据用水量变化曲线拟定。拟定时应注意下述几点：泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔的调节容积，分级数一般不应多于三级，以便于水泵机组的运转管理，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。,2023/10/26,8,二级泵站,管网内设有水塔或高地水池的二级泵站 管网内设有水塔或高地水池时，二级泵站每小时的供水量可以不等于用水量，但一天的泵站总供水量等于最高日用水量。,2023/10/26,9,水塔和高地水池的作用,供水量高于用水量时，多余的水可进入水塔或高地水池内贮存；供水量低于用水量时，则从水塔流出以补水泵供水量的不足。如供水线和用水线越接近，则为了适应流量的变化，泵站工作的分级数或水泵机组数可能增加，但是水塔或高地水池的调节容积可以减小。,2023/10/26,10,输水管、管网,无水塔和高地水池 输水管和管网按最高日最高时用水量确定管径。有网前水塔泵站到水塔的输水管管径：按泵站分级工作线的最大一级供水量计算。管网管径：按最高日最大时用水量确定。,2023/10/26,11,输水管、管网,管网末端设水塔二级泵站到管网的输水管、水塔到管网的输水管管径：分别根据最高时从泵站和水塔输入管网的流量进行计算。管网管径：按最高日最高时用水量确定。,2023/10/26,12,清水池,一级泵站通常均匀供水，而二级泵站一般为分级供水，所以一、二级泵站的每小时供水量并不相等。为了调节两泵站供水量的差额，必须在一、二级泵站之间建造清水池。,2023/10/26,13,清水池,图中，实线2表示二级泵站工作线，虚线1表示一级泵站工作线。一级泵站供水量大于二级泵站供水量这段时间内，图中为20时到次日5时，多余水量在清水池中贮存；而在520时，因一级泵站供水量小于二级泵站，这段时间内需取用清水池中存水，以满足用水量的需要。但在一天内，贮存的水量刚好等于取用的水量。清水池所需调节容积=累计贮存水量B=累计取用水量A,2023/10/26,14,第二节 水塔和清水池的容积计算,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。水塔容积=（管网用水量二级泵站供水量）管网用水量大于二级泵站供水量的时间,2023/10/26,15,水塔和清水池的容积计算,如果二级泵站每小时供水量等于用水量，即流量无需调节时，管网中可不设水塔，成为无水塔的管网系统。大中城市的用水量比较均匀，通常用水泵调节流量，多数可不设水塔。当一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）和二级泵站每小时供水量相接近时，清水池的调节容积可以减小，但是此时二级泵站就趋于恒量供水，而管网用水量却时刻发生变化，为了调节二级泵站供水量和用水量之间的差额，水塔的容积将会增大。如果二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积越小，但此时二级泵站供水量就会随用水量的变化而变化且变化较大，从而使二级泵站与一级泵站（采用平均时流量，为恒量供水）供水量之间的差额拉大，进而使清水池的容积将增加。由此可见清水池的调节容积与水塔容积之间是相互制约的关系。,2023/10/26,16,水塔和清水池的容积计算,由图2-1可知水塔调节容积=（2.78%1.70%）+（2.78%1.67%）+（2.78%1.63%）+（2.78%1.63%）+（2.78%2.56%）+（2.78%2.69%）+（2.78%2.58%）+（2.78%1.87%）Qd由图2-1可知清水池的调节容积=（5.00%4.17%）15 Qd,2023/10/26,17,水塔和清水池的容积计算,水塔和清水池调节容积的计算，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。这种方法需要知道城市24小时的用水量变化规律，并在此基础上拟定二级泵站的供水线。一种是凭经验估算。,2023/10/26,18,水塔和清水池的容积计算,有水塔时清水池调节容积=二级泵站供水量一级泵站供水量无水塔时清水池调节容积=用水量一级泵站供水量 此时用水量就是二级泵站供水量水塔容积=用水量二级泵站供水量,2023/10/26,19,水塔和清水池的容积计算,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1020估算。供水量大的城市，因24h的用水量变化较小，可取较低百分数，以免清水池过大。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：W=W1+W2+W3+W4(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按2h火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m3，等于最高日用水量的5%10%；W4安全贮量，m3。清水池应有相等容积的两只，如仅有一只，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。,2023/10/26,20,水塔和清水池的容积计算,缺乏资料时，水塔调节容积也可凭运转经验确定，当泵站分级工作时，可按最高日用水量的2.53至56计算，城市用水量大时取低值。水塔中需贮存消防用水，因此总容积等于：W=W1+W2(m3)W1调节容积，m3；W2消防贮水量，m3，按10min室内消防用水量计算；,2023/10/26,21,第三节 给水系统的水压关系,城市给水管网需保持最小的服务水头Hc为：从地面算起1层为10m，2层12m，2层以上每层增加4m。至于城市内个别高层建筑物或建筑群，或建筑在城市高地上的建筑物等所需的水压，可单独设置局部加压装置，这样比较经济。泵站、水塔或高地水池是给水系统中保证水压的构筑物。因此需了解水泵扬程和水塔(或高地水池)高度的确定方法，以满足设计的水压要求。,2023/10/26,22,水泵扬程确定,水泵扬程Hp等于静扬程和水头损失之和：HpH0+h一级泵站 HpH0+hs+hd(m)H0静扬程，m，一级泵站静扬程是指水泵吸水井最低水位与水厂的前端处理构筑物(一般为混合絮凝池)最高水位的高程差。hs由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的吸水管水头损失，m；hd由Q=Qd/T（最高日平均时供水量Qp+水厂自用水量）确定的压水管和泵站到絮凝池管线水头损失，m；,2023/10/26,23,水泵扬程确定,二级泵站 所谓控制点是指管网中控制水压的点。这一点往往位于离二级泵站最远或地形最高的点，只要该点的压力在最高用水量时可以达到最小服务水头的要求，整个管网就不会存在低水压区。,2023/10/26,24,水泵扬程确定,二级泵站无水塔 HpZc+Hc+hs+hc+hn(m)Zc静扬程，管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m；Hc控制点所需的最小服务水头，m；hs吸水管中的水头损失，m；hc、hn输水管和管网中的水头损失，m；hs、hc、hn都应按水泵最高时供水量Qh计算。,2023/10/26,25,水泵扬程确定,二级泵站有水塔 在工业企业和中小城市水厂，有时建造水塔，这时二级泵站只需供水到水塔，而由水塔高度来保证管网控制点的最小服务水头。,2023/10/26,26,水泵扬程确定,二级泵站有水塔 Hp（Zc+Hc+hn+H0）+hc+hs（Zt+Ht+H0）+hc+hs(m)（Zt+Ht+H0）=（Zc+Hc+hn+H0）静扬程，清水池最低水位和水塔最高水位的高程差，m；Zc管网控制点C的地面标高，m；Hc控制点所需的最小服务水头，m；hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；hc按最高时供水量Qh计算的从水泵到水塔的输水管水头损失，m；hs吸水管中的水头损失，m；Zt设置水塔处的地面标高，m；Ht水塔水柜底高于地面的高度，m；H0水塔中的水深，m。,2023/10/26,27,水泵扬程确定,二级泵站消防时二级泵站扬程除了满足最高用水时的水压外。还应满足消防流量时的水压要求。在消防时，管网中额外增加了消防流量，因而增加了管网的水头损失。控制点应选在设计时假设的着火点，并代入消防时管网允许的水压Hf（不低于10m）。消防时算出的水泵扬程如比最高日最高时算出的为高，则根据两种扬程的差别大小，有时需在泵站内设置专用消防泵，或者放大管网中个别管段直径以减少水头损失而不设专用消防泵。,2023/10/26,28,水泵扬程确定,二级泵站消防时 HpZc+Hf+hn+hc+hs(m)Zc假设着火点C的地面标高，m；Hf着火点所需的最小服务水头，不低于10m；hn按消防流量计算的管网水头损失，m；hc按消防流量计算的输水管水头损失，m；hs按消防流量计算的吸水管中的水头损失，m；,2023/10/26,29,水塔高度确定,Hp（Zc+Hc+hn+H0）+hc+hs（Zt+Ht+H0）+hc+hs(m)Zt+Ht+H0=Zc+Hc+hn+H0 则有：Ht=Hc+hn（ZtZc）Hc控制点所需的最小服务水头，m；hn按最高时供水量Qh计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m；Zt设置水塔处的地面标高，m；Zc管网控制点C的地面标高，m；,2023/10/26,30,水塔高度确定,建造水塔处的地面标高Zt越高，则水塔高度Ht越低，这就是水塔建在高地的原因。Ht=Hc+hn（ZtZc）离二级泵站越远地形越高的城市，（离二级泵站越远，水塔宜靠近管网，从而降低hn，进而降低Ht；地形越高Zc 越大，则Ht 越大，为降低Ht，应使水塔靠近管网，使Zt 接近Zc，从而降低Ht）水塔可能建在管网末端而形成对置水塔的管网系统。这种系统的给水情况比较持殊，在最高用水量时，管网用水由泵站和水塔同时供给，两者各有自己的给水区，在给水区分界线上，水压最低。求对置水塔管网系统中的水塔高度时，hn是指水塔到分界线处的水头损失Hc和Z c分别指水压最低点的服务水头和地形标高。这里，水头损失和水压最低点的确定必须通过管网计算。,
