任务5-给水系统的工作工况

例：
二级供水 第一级：从20点到5点，供水量2.78%； 第二级：从5点到20点，供水量5.0%； 总供水量：2.78%*9+5%*15=100% 可看出，水泵分级供水时，水塔的流量调节作用，供水量高于用水 量，多余的水进入水塔贮存；反之，水塔补充管网流量不足。 供水线和用水线越接近，则水塔调节流量就越小，但是，泵站工作 分级数或水泵机组数可能增加。
但实际工程中，某一地点只具备其中的一个或两 个条件，这时需选出几个可能的地点通过分析比较才 能确定。 另外，选控制点时应排除个别对水压要求很高的 特殊用户（如高层建筑、工厂等，他们应自行加压解 决 ），对于同一管网系统，各种工况（最高时、消防 时、最不利管段损坏时、最大转输时等）的控制点往 往不是同一地点，需根据具体情况正确选定。
一、给水系统各单元设计流量的确定——流量关系
A.取水构筑物、一级泵站及水处理构筑物 B.二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物 ①二级泵站工作情况 ②二级泵站设计流量 ③输水管和配水管网的设计流量 ④清水池和水塔
二、给水系统能量关系
①基本概念 ②水塔高度确定 ③水泵扬程确定
三、管网计算工况
A.设计工况 B.校核工况（消防工况、事故工况、转输工况）
取与地面高程相同的基准面起算表示液体具有的能量以mh用户需要的从地面高程起算来表示液体所具有的能量以mh管网提供的从地面高程起算来表示液体所具有的能量以mh二级泵站扬程和水塔高度就是以保证控制点所需最小服务水头为条件计算的
《给排水管网工程》
广东环境保护工程职业学院 环境工程与土木工程系
任务五 给水系统的工作工况
水塔和清水池的调节容积计算
通常采用两种方法：
① 根据 24h供水量和用水量变化曲线推算；
② 凭经验估算。 W Max(Q1 Q2 ) Min(Q1 Q2 ) Q1－累计流入的流量， Q2 －累计流出的流量m3/h 城市水厂的清水池调节容积，按最高日用水量的10%～ 20% 估算。供水量大的城市，可取较低百分数，以免清水池过 大。 当泵站分级工作时，水塔的调节容积可按最高日用水量的 2.5%~3%或5%~6%计算估算，城市用水量大时取低值。
任务五 给水系统的工作工况
二．能量关系
(一)基本概念
控制点：整个给水系统中水压最不容易满足的地点，又称最不利 点，用以控制整个供水系统的水压，该点对整个系统水压要求最高， 该点水压满足要求，整个系统均满足要求。 可能做为控制点的是： 地形最高点； 要求自由水压最高点； 距离供水起点最远点。
• 水压高程： • 取与地面高程相同的基准面起算表示液体具有的能量，以 mH2O计。=地形标高+自由水压 • 最小服务水头： • 用户需要的从地面高程起算来表示液体所具有的能量，以 mH2O计。 • 自由水压： • 管网提供的从地面高程起算来表示液体所具有的能量，以 mH2O计。
任务二 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物 (二) 二级泵站的设计流量 原则：1、设计供水总流量必须等于设计用水量； 2、多水源给水系统一般不设调节构筑物，但要保证各水源供水 泵站的设计流量之和等于最高日用水量，但各水源供水量的比例 应通过水源能力、制水成本、输水费用、水质情况通过经济技术 比较确定。 3、单水源给水系统分设水塔和不设水塔两种方案。不设水塔时， 供水泵站设计供水流量为Qh；设水塔时，泵站分级工作,应先设 计泵站供水曲线。
Ht H a h （ - Zt - Zc）
二．能量关系
(三)水泵扬程确定 水泵扬程：单位重量流体通过水泵后所获得的能量增值，等于 静扬程和水头损失之和。 一级泵站扬程：
H p H0 hs hd (m)
H0：静扬程，水泵吸水井最低水位与水厂前端处理构筑物最 高水位的高程差，m； hs:吸水管水头损失， mH2O ； hd:压水管及泵站到水厂前端处理构筑物管线水头损失之和， mH2O ；
α -水厂自用水系数，1.05-1.1之间。T－每天工作小时数， 地下水源：最高日平均时用水量
T
Qd QI T
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物 二级泵站、输水管、配水管网的设计流量及水塔、清水池
的调节容积，按照用户用水情况和一、二级泵站的工作情况确定。 (一) 二级泵站的工作情况(与是否设置流量调节有关) 无水塔：供水量＝用水量 有水塔：分级工作，小城镇采用 为既能保证用户所需水量，又能使水泵在高效区工作，需多 台水泵轮换工作或改变水泵转速来适应用水量变化。通过二级泵 站的工况调节来适应用水量的变化，使供水量曲线符合用水量曲 线变化，水泵切换或转速调节自动控制，大城市多用。
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物
(三)输水管和配水管网的设计流量
均应按在最高日最高时用水时的工作情况确定，并与管网 中有无水塔及其位置有关。 无水塔时： 输水管、配水管网：均按最高日最高时用水量（Qh）设计； 设网前水塔时： 泵站到水塔的输水管直径按泵站分级工作的最大一级供水 流量（QⅡmax）设计；水塔到管网的输水管和管网的设计流 量按Qh设计。
管道和设备：进水管、出水管、溢流管、放空管、避雷针、水 位传示仪及保温措施。 基础：单独基础、条形基础及整体基础，常用材料有砖石、混 凝土和钢筋混凝土等。
国家标准图：07S906给水排水构筑物设计选用图（水池、水塔、化粪池、
小型排水构筑物）
任务五 给水系统的工作工况
二．能量关系
给水系统应保证一定的水压，以供给足够的生活用水或 生产用水。 当按管网能直接供水的建筑层数确定给水管网水压时， 在用户接管处的管网最小服务水头，一层为 10m ，二层为 12m，二层以上每增加一层增加4m。 对于城市个别高层建筑物或建筑群，或建筑在城市高地 的建筑物等所需要的水压，不应作为管网水压控制的条件。 为了满足这类建筑物的用水，可单独设置局部加压装置，这 样比较经济。
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
为了保证供水可靠性，所有构筑物都以Qd为基础进行设计计算。 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。 A.取水构筑物、一级泵站及水处理构筑物 特点：连续均匀的工作 流量计算 Qi 均按照最高日平均时设计用水量加上水厂自用水 aQd 量计算。
QI
④ 生活饮用水的清水池10m以内不得有化粪池、污水处理构筑物 、渗水井、垃圾堆放场等污染源；周围2m以内不得有污水管道和 污染物。当达不到上述要求时，应采取防污染措施。
水塔构造
水柜：贮存水量（调节容量和消防容量），常用圆形，钢材、 钢筋混凝土或木材，也可用砖砌。
塔体：支撑水柜，常用砖石、钢材和钢筋混凝土等材料建造。
W W1 W2 W3 W4 清水池容积 W1 ——清水池调节容积，m3; W2 ——消防储备水量，m3，按2h用水量计算; W3 ——给水处理系统自用水量，m3，5%-10%; W4 ——安全储备水量，m3。 水塔容积
W W1 W2
W1－水塔调节容积，m3； W2－室内消防贮备水量，m3，按10min消防用水量计 算。
例：某市最高日设计用水量为 45000m3/d ，最高日内用水 量变化曲线如图所示， (1) 若管网中不设水塔，求供水 泵站设计供水流量； (2) 若管网中设置水塔，试求供水 泵站设计流量是多少？水塔的设计供水流量是多少？水 塔的最大进水量是多少？
若最高日用水量为45000m3/d • 不设水塔，供水泵站设计供水流量为： 45000×6%×1000/3600=750(L/s) • 设置水塔，供水泵站设计供水流量： 45000×5%×1000/3600=625(L/s) • 水塔的设计供水流量： 45000×(6%-5%)×1000/3600=125(L/s) • 水塔的最大进水流量（2-4点） 45000×（2.78%-1.5%）×1000/3600=160(L/s)
当一级泵站、二级泵站供水量接近，清水池调节容积可 以减小，但此时二级泵站趋于恒量供水，而管网用水量却时 刻变化，水塔容积将会增大。
二级泵站供水量越接近用水量，水塔容积越小，但此时 二级泵站供水量变化较大，清水池容积增加。
由此可见：清水池调节容积与水塔容积是相互制约的关 系。
清水池和水塔的容积计算
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物
(三)输水管和配水管网的设计流量 设对置水塔时
泵站到管网间的输水管按 QⅡmax设计；水塔到管网的输水管按 Qh－ QⅡmax（最大用水时水塔输入管网的流量）设计； 配水管网仍以Qh设计。 *这种情况下，确定的管网管径往往比一端供水时小，所以在
任务五 给水系统的工作工况
二．能量关系
(二)水塔高度确定 水塔靠重力作用将所需的流量送到用户。 水塔高度是指水柜底面或最低水位离地面的高度。
Ht——水塔高度（m） Zt——水塔处地形标高；Zc——控制点处地形标高（m） Ha——管网控制点最小服务水头，mH2O h ——水塔到控制点的管路水头损失，mH2O
设置水塔时泵站供水曲线的要求：
• 一般分高峰供水和低峰供水二级，最多分三级； • 泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔的 调节容积，一般取相应时段的用水量的平均值； • 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，并尽可能满足目前及今后一段时间 内的用水量增长的需要； • 必须使泵站24h内供水量之和与最高日用水量相等 ，若在用水量变化曲线上绘制泵站供水量曲线， 各小时供水量也要用其最高日总用水量的百分数 表示，24h供水量百数之和应为100%。
二级泵站扬程和水塔高度，就是以保证控制点所 需最小服务水头为条件计算的。
任务二 给水系统的工作工况
二．能量关系
(二)水塔高度确定 水塔的作用是调节二级泵站供水和用户之间用水量的流 量差，并贮存10min的室内消防水量。中小城市和工业企业可
考虑设置水塔，这样可以缩短水泵工作时间，保证恒定水压。
水塔在管网中的位置可以靠近水厂（网前水塔）、位于 管网之间（网中水塔）、靠近管网末端（网后水塔）。不管设 在何处，水塔高度确定方式相同。
确定管径后，为保证安全供水，还需要按最大转输时进行校核。
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物
(三)输水管和配水管网的设计流量 设网中水塔时
第一种情况：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 第二种情况：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，在泵站和水塔之间将出现供水分
通风孔：保证池内自然通风，高出水池填土面0.7m以上；
覆土厚度：0.3-0.7m，视地下水位及温度而定，气温低则加厚。
清水池规范要求：
① 清水池个数或分格数不得少于两个，并能单独工作和分别泄空。
② 生活饮用水的清水池和水塔，应有保证水的流动、避免死角、 防止污染、便于清洗和透气等措施。
③ 清水池池顶宜铺设草皮。
界线，类似于对置水塔。
任务五 给水系统的工作工况
一．流量关系
B. 二级泵站、输水管、配水管网及调节构筑物
(四)清水池和水塔
清水池作用：调节一级泵站与二级泵站的流量差，贮存水量及保 证氯消毒接触时间； 水塔作用：调节二级泵站与管网的流量差，贮存水量及保证管网 水压。供水线和用水线越接近，泵站工作的分级数或水泵机组数 可能增加，这时水塔的调节容积可以减小。 由于单位容积的水塔造价远高于清水池造价，所以工程中，一般 均增大清水池容积而缩减水塔容积，以节省总投资。
清水池的构造
钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土或砖石水池，容积＜2500m3时，圆 形；＞2500m3时，矩形。分格：不少于二个。 进水管、出水管：单独设置，管内流速为0.7~1.0m/s；
溢水管：设喇叭口，不设阀门，出口设网罩，管径和进水管相同；
放空管：设于集水坑内，管径按最低水位时2h将池水放空计算； 检修孔：孔的尺寸保证池内管配件顺利进出，容积＞1000m3，至少 应设两个； 导流墙：避免池水短流，且底部适当间距设过水孔；
四、管网计算内容
任务五 给水系统的工作工况
给水系统是由功能互不相同但彼此密切联系的各组成部 分连接而成，它们必须共同工作才能满足用户对给需要从整体上对给水系统各组成部分的工作特点
和他们在流量、压力方面的关系进行分析，以便确定各构筑
物、管道和设备的设计参数和运行参数。