压力流和重力流
市政给排水输水方式及管网分区浅析
市政给排水输水方式及管网分区浅析摘要：随着城市化的不断发展，城市人口不断增加，在这样的情况下对城市基础设施提出了更高要求。
尤其是市政排水和输水系统，不仅会给人们的生产生活产生重要的影响，也会影响城市的发展和建设，因此需要对其进行充分的分析，才能全面提升城市基础设施建设。
关键词：市政工程；给排水；输水方式；管网分区城市供水系统中给水管网具有举足轻重的地位,其中输水管道和管网的投资最大。
输水管网能够向千家万户输送水资源,所以应当覆盖整个城市,要想全面提升市政工程的节水能力，需要将这部分损耗降到最低,才能全面提升市政工程质量。
1输水方式的基本情况分析1.1常见的输水方式目前市政给排水工程常见的输水方式，按照动力来源可以分为以下几种形式。
第一，是重力流输水方式。
这种输水方式借助了流体自身重力来引导输水，因此重力就是管网的运转关键。
第二，是压力流输水方式。
由于重力流式不同，所以压力流输水是根据设计选择来给管网内流体提供动力的。
第三，是综合输水方式。
重力流式和压力流式输水的优缺点都存在局限性，因此要综合这两种动力来源，才能形成综合性的输水方式。
在实际操作中应当根据工程的实际需求适当的进行组合，这样才能选择最佳的方案，从而确保输水方式选择更加经济和合理。
1.2过河输水方式在给排水工程中过河输水也是比较常见的输水方式，不仅会影响排水效率，也会影响工程成本。
为了能够达到预期输水目标，需要有效地控制输水过程，因此综合地分析河流状态和附近环境，才能选择最佳的管线布设方案，确保输水系统能够正常运转。
在实际操作中过河输水主要有以下两种方式：一是架空过河方式。
这种方式大多数需要借助桥梁工程实现，即在桥梁的主体结构上顺着桥梁方向布设管道，运用这样的方式完成管道架空。
二是河底埋设过河方式。
埋设过河最常见的方法就是倒虹吸过河，需要在河底先设置两道管线和检查井，然后使用支墩方式进行管道过河。
1.3长距离输水方式我国当前的水资源储量比较有限而且分布不均，环境污染问题也比较严重，这就导致了我国的饮用水资源比较有限。
结构工程师基础知识辅导：流体运动的分类
结构工程师基础知识辅导：流体运动的分类流体运动按时间、流速的大小和方向，以及接触壁面情况可分：恒定流和非恒定流，均匀流和非均匀流，有压流和无压流，及射流。
（一）根据运动要素（流速和压强）与流动时间情况分类（1）恒定流。
流场中各处所有的运动要素不随时间变化，而仅与空间位置相关的流体运动称恒定流，如水箱水位不变的水流运动。
（2）非恒定流。
流体各质点的运动要素随时间而变化的运动称非恒定流，如水箱水位变化的水流运动。
非恒定流的情况较复杂，在工程中有时把非恒定流作为恒定流来处理。
例如，水塔中的水位变化缓慢，它与水塔高度（30m）相比较，水塔中水位的变化值对下面水管中的压力和流速的变化影响较小的话，就可看作恒定流。
这种处理方法，只要不影响工程的精确度往往是允许的。
（二）根据流体流速变化情况分类（1）均匀流。
流速的大小和方向不随路程而改变的流动称均匀流。
这种稳定流动的流线相互平行的直线，在等直径长管的中间段及水深不变的顺直渠道的恒定流动属均匀流。
（2）非均匀流。
流体过流断面沿流程改变或流动方向变化，使流速的大小和方向随路而变化的流动称非均匀流。
在管道上扩大或转弯处的水流运动属非均匀流。
在非均匀流中，若流线曲率很小、流线间的夹角也很小，流线几乎是平行的且接近直线时称渐变流，过流断面可认为是平面；不能满足渐变流条件的非均匀流即为急变流。
（三）按流体运动接触的壁面情况分类（1）有压流。
流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由表面，流体在压力下流动称有压流或压力流。
一般给水管道、供热管道均为压力流。
（2）无压流。
流体过流断面的壁和底为壁面包围，具有自由表面称无压流（重力流）。
例如，天然河道的流动和排水管（非满流）中的流动是在重力作用下并具有自由表面的流动属无压流。
（3）射流。
流体经孔口或消火栓的管嘴喷射到某一空间，因为运动的流体脱离了原来限制它的固体边界，在充满流体的空间继续流动的这种流体运动称射流。
如水经孔口射入大气的水流运动。
给排水概述(PPT59页).pptx
械、系统、建筑等的总称。
02
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、生产和消防提供用水和 排除废水的设施总称。
重要性：人类文明进步和城市化聚集居住的产物 现代化城市最重要的基础设施之一 城市社会文明、经济发展和现代化建设的重要标志
也叫“压强”。
构筑物:就是不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物。如
水池、水塔。
常用概念、名词
管道附件:就是用于管道连接的配件、设备的总称 常用单位: 压力:1MPa=106Pa=106N/㎡
1标准大气压=76cmHg≈0.1MPa
长度:米（m）、毫米（mm） 管径:公称管径也叫通称管径，是英制单位(DN)
给水管 网系统
城市
给
给水
取 水 供 管网 水水处水
源设理泵
施
设 施
站
企业 给水
管网
自然降水
居民生活用水 公共设施用水 市政用水 城市消防用水
工业企业生产用水 工业企业生活用水 工业企业消防用水
城市 雨水 管网
废水 处理 系统
城市
城市 污水
污水 管网
处理 设施
受 纳
工业 废水
工业 废水
水 体
管网 处理
3）给水管网系统：包括输水管渠、配水管网、水压调节设
施（泵站、减压阀)和水量调节设施（清水池、水塔等)又称输 水与配水系统，简称输配水系统。
4）排水管网系统：包括污水与废水收集与输送管渠、水量
调节池、提升泵站及附属构筑物。
给水排水系统的功能与组成
5）废水处理系统：包括各种采用物理、化学、生物等方法
第3章-给水排水管网水力学基础讲解
图3.1 圆形管道非满管流和满管流示意图 （a）非满管流；（b）满管流
图3.2 圆形管道充满度示 意图
3.3.1 非满流管道水力计算公式 管渠流量公式：
q
Av
A
R
2 3
I
1 2
式中
A―过水断面面积（m2）；
n
I―水力坡度，对于均匀流，为管渠底坡。
N mn
d ( din ) m i 1
当并联管道直径相同时，等效直径：
n
d (N)m di
kqNn l
d
m N
干管配水情况
3.4.2 沿线均匀出流的简化
给水管网中的配水管沿线向用户供水，如图3.6所示。假设沿线出流是 均匀的，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：
qx
qt
沿程水头损失计算公式的指数形式为：
或
或 hf sf qn
式中，k、n、m─指数公式的参数。见表3.6； α―比阻，即单位管长的摩阻系数， α =k/Dm； sf―摩阻系数，sf= α l=kl/Dm。
沿程水头损失指数公式的参数
表3.6
3.3 非满流管渠水力计算
在排水管网中，污水管道一般采用非满管流设计，雨水管网一般采用 满管流设计，如图3.1所示。在两者的运行过程中，大多数时间内，均 处于非满管流状态。
第3章 给水排水管网水力学基础
3.1 给水排水管网水流特征
3.1.1 管网中的流态分析
在水力学中，水在圆管中的流动有层流、紊流及过渡流三种流态，可以根据雷诺数 Re进行判别，其表达式如下：
Re
VD
式中，V－管内平均流速（m/s）；D－管径(m)；ν－水的运动粘性系数，当水温为 10oC时，ν＝1.308 x 10-6m2/s，当水温为30oC时，ν＝0.804 x 10-6m2/s，当水温为 50oC时，ν＝0.556 x 10-6m2/s。 当Re小于2000时为层流，当Re大于4000时为紊流，当Re介于2000到4000之间时， 水流状态不稳定，属于过渡流态。
压力流与重力流排水
压力流屋面排水系统目录1技术优势2工作原理1技术优势压力流屋面雨水排水系统的技术优势降雨过程中屋面承接的雨水沿屋面坡向汇集到天沟，传统的雨水排放是将天沟中汇集的雨水通过雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水检查井，或是通过雨水斗、悬吊管、雨水立管、排出管排至雨水检查井。
一般屋面排水系统常按其排水管的设置位置和排水去向分为外排水系统和内排水系统，从水力学的观点来分可分为重力流屋面排水和压力流屋面排水系统两类，后者在于强调在设计降雨强度下屋面排水系统内的有压状况。
不同的屋面雨水排水系统根据其所具有的水流状态的分析，采用不同的设计计算方法。
传统的屋面雨水排水系统按重力流设计，屋面重力式排水系统采用重力式的雨水斗，雨水斗排水状况是自由堰流，流入雨水斗的雨水渗入空气，形成水气混合流，雨水斗的设计流量偏小；按重力流计算的悬吊管要求不大于0．8的充满度和大于5‰的坡度，因此需要较大的管径和坡降，为保证连接在同一悬吊管上的各个雨水斗正常工作，限定连接雨水斗不多于4个，导致雨水立管的根数增加。
重力流屋面雨水排水系统受其水力特性的限制，造成排水立管多，管径大，排水能力小，对于大面积工业厂房及公共建筑屋面雨水排水系统则更显突出。
压力流屋面雨水排水系统，采用有压流雨水斗，排水能力有很大的提高，在符合水力计算的条件下，接入悬吊管的雨水斗的个数不受限制，因此减少了立管和埋地管的数量；悬吊管不需坡度，安装方便、美观；系统按压力流计算可减小选用管道的直径，由于单一系统的悬吊管长度可达150m，主立管可以靠近外墙，建筑物内可以不需做管道井，不埋设管道，对于建筑物内地面下管道多或不宜设井的场所尤为适宜。
可见，压力流屋面雨水排水与重力流相比有明显的技术优势2工作原理压力流屋面雨水排水系统的工作原理压力流屋面雨水排水系统由有压流雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、雨水出户管组成。
有压流雨水斗具有良好的整流功能，在设计降雨强度下雨水斗不渗入空气，降雨过程中相当于从屋面上有一个稳定水面的小水池向下泄水，经屋面内排水管系，从排出管排出，管道中是全充满的压力流状态，屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。
重力流的概念及形成条件
重⼒流的概念及形成条件今天开始要介绍重⼒流沉积的相关知识，先来看看重⼒流的概念。
重⼒流是海洋或湖泊中，在重⼒的作⽤下，沿⽔下斜坡或峡⾕流动的，含⼤量泥砂并呈悬浮状态搬运的⾼密度底流。
从下图可以看到，重⼒流为通过海底峡⾕形成在⼤陆坡与洋盆之间的扇形体，也就是之前介绍过的陆隆区域，陆隆就是由⼀系列的海底扇相互叠合交叉形成的。
这⾥有个观点需要注意，重⼒流与牵引流的区别就在于，重⼒流中碎屑物是主动的、流⽔是被动的，碎屑物带着流⽔运动；⽽牵引流中碎屑物是被动的、流⽔是主动的，流⽔带着碎屑物运动。
同时，重⼒流是⼀种底流，底流就是在流体的底部运动，这也是由于它的密度⼤所造成的，属于其重要的特征之⼀。
下⾯来看看重⼒流的类型，按照流体的⽀撑机理主要可以分为4类：碎屑流、颗粒流、液化流和浊流。
碎屑流是以基质⽀撑，这⾥的基质⼀般是指粘⼟、细粉砂，从图中可以看到碎屑流中砾⽯是漂浮在粘⼟细粉砂杂基之中的；颗粒流是以颗粒为⽀撑的，依靠颗粒与颗粒碰撞流动。
液化流是以颗粒间的超孔隙压⼒⽀撑的，就是说颗粒与颗粒之间的流体压⼒⼤于上覆地层的压⼒，沉积物可以在其中流动。
浊流是由湍流⽀撑的，形成的岩⽯为浊积岩，具有鲍马序列。
再来看重⼒流的形成条件，主要有以下四点：1、重⼒流是在⼀定的滞⽔环境和⾜够的⽔深，为风暴浪基⾯之下，太浅会被风暴搅起再沉积；2、⾜够的坡⾓；3、充沛的物源；4、⼀定的触发机制，⽐如构造运动、洪⽔、地震、海啸巨浪、风暴潮和⽕⼭爆发。
今天先更新到这，下次讨论浊积岩的基本特征。
Ps：湍流是流体的⼀种流动状态。
当流速很⼩时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或⽚流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加⽽增加，此种流体称为过渡流；当流速增加到很⼤时，流线不再清楚可辨，流场中有许多⼩漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。
这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线⽅向的分速度产⽣，这种运动称为湍流，⼜称为乱流、扰流或紊流。
简介压力流屋面雨水排水系统
物 理 含 义 是 管道 中任 一 点 的压 力 水 头 等 于该 点 与 雨水 斗 的高 度 差减 去 该 点 的速 度 水 头及 该 点至 雨 水 斗 管段 的总水 头 损 失。 通过 改 变断 面 ｘ在 管 道 系统 中 的不 同 位 置 ． 可以 清 楚地 判 明全
系统 的压 力 ： 水 斗 以 下 的连 接 管 ， 道 内 呈小 的 负压 或 正压 。 雨 管
重 力式 排 水 系统 采 用 重 力 式 的雨 水 斗 ，雨 水 斗排 水 状 况 是 自由
由于 上式 中 ，２０ ｖ ０ ＝ ， Ｈ ｈ， 入 式（ 得 Ｐ＝ ，２ ， １ｈ — ＝ 代 １ ） Ｐ＝ ｘ—ｖ２ｇ—ｈ ｈ ｘ２ ／ （ ２ ） 式 中 Ｐ 一 道 Ｘ断面 处的压 力 水 头 ｘ管
降雨量的增加 ， 内呈现脉动流 ， 管 拉拨流 ， 进而 出现满 管气泡流
和 满 管气 水 乳 化流 ， 至 水 的 单相 流 状 态 。 雨 末期 ， 量减 少 ， 直 降 雨
雨 水 斗淹 没 泄 流 的 斗前 水 位 降 低 到 某 一定 值 ．雨水 斗 开 始 有 空
力流屋面雨水排水系统较 少且缺少相关 的设计规范和 资料 。 新
和 大于 ５ 。 坡度 ． 此 需 要较 大 的 管径 和 坡 降 ， 保证 连 接在 ％的 因 为 同～ 悬 吊管 上 的各 个 雨水 斗 正 常工 作 ． 定连 接 雨 水 斗 不多 于 ４ 限 个 ． 致 雨水 立 管 的根 数 增加 重力 流 屋 面 雨水 排 水 系统 受其 水 导
式 （ 是计 算 管 道 中任 一 断面 处压 力 水 头 的基 本 公 式 ， 的 ２ １ 它
堰 流 ． 入 雨 水 斗 的 雨水 渗入 空气 ， 成 水 气 混合 流 ， 水 斗 的 流 形 雨 设计 流 量偏 小 ： 重 力流 计 算 的悬 吊管 要 求 不 大于 ０ 按 ． 充 满 度 ８的
浅析压力流虹吸式屋面雨水排水系统的设计与应用
浅析压力流虹吸式屋面雨水排水系统的设计与应用1引言屋面雨水排水系统是指降雨过程中建筑物屋面承接的雨水沿屋面坡向汇集到檐沟和天沟，然后雨水通过雨水斗、悬吊管、雨水立管、排出管等管道部件排至雨水检查井的排水系统。
从水力学的角度来分类，可分为重力流和压力流虹吸式屋面雨水排水系统两类。
目前，我国的屋面雨水排水系统多按重力流设计，该系统采用重力式雨水斗，雨水斗的排水状况是自由堰流，流入雨水斗的雨水掺入空气，形成水气混合流，雨水斗的设计流量较小。
近十年来，随着国内经济的快速发展及人们对建筑空间要求的不断提高，常规的重力流屋面雨水排水系统已很难满足要求，虹吸式屋面雨水排水系统逐渐得到了广泛的应用，比如上海世博会主题馆、浦东国际机场航站楼、首都机场T3A航站楼以及部分核电厂的常规岛主厂房等大面积、大跨度工业厂房与公共建筑物的屋面雨水排水采用的都是虹吸式屋面雨水排水系统。
2虹吸式屋面雨水排水系统的工作原理和特点虹吸式屋面雨水排放系统是利用虹吸原理，在降雨过程中，当屋面积水达到一定高度时，雨水通过能有效防漩涡的虹吸式雨水斗进入管道，该雨水斗能极大地减少雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物的高度和落水具有的势能，在管道中形成局部真空（负压），使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力，即利用虹吸作用加快水流在排水管道内的流动，从而快速排出屋面雨水。
2.1 虹吸式系统的工作原理压力流虹吸式屋面雨水排水系统的计算基础是不可压缩流体的能量守衡定律——伯努利方程。
虹吸式雨水排水系统水力分析（系统排出管为自由出流）如图1，系统的最高处B-B断面为屋面雨水斗进水口，X-X断面为计算断面，可定在系统任意高度处，系统的最低处A-A断面为排出管出水口。
图1 虹吸式屋面雨水排水系统从而列出B-B和X-X断面的伯努利方程，hj(BX)、hy(BX)分别为雨水斗B-B断面到X-X计算断面的总局部水头损失和总沿程水头损失，见式（1）：式（1）由于上式中，PB =0，VB = 0，PX为管道X断面处的压力水头，令h = H－hX，代入式（1）得：式（2）式（2）是计算管道中任一断面处压力水头的基本公式，它的物理意义是管道中任一点的压力水头等于该点与雨水斗的高度差减去该点的速度水头、雨水斗到计算断面的总的局部水头损失和总的沿程水头损失。
雨水管网设计和计算-全面
环境友好型设计
遵循可持续发展的原则，采用 环境友好型的雨水管网设计， 如采用自然排水、低影响开发 等技术。
优化管网布局，减少对土地资 源的占用和破坏，降低对城市 景观的影响。
考虑采用可再生能源和环保材 料，如太阳能、生物材料等， 以降低能耗和资源消耗。
02
雨水管网设计基础
设计参数
设计降雨量
根据地区的气象资料和暴雨强度 公式，计算出设计降雨量，作为 雨水管网设计的重要参数。
水力坡降
水力坡降是管道中水流速度和方 向的变化，影响管道的排水能力 和水力计算。
汇流面积
汇流面积是指雨水径流的集水区 域，其大小直接影响雨水流量和 管网规模。
设计标准与规范
防洪设施规划
在管网设计中充分考虑防洪设施的布局，如排涝泵站、防洪闸门等， 以提高管网的防洪能力。
紧急应对措施
制定针对极端降雨事件的应急预案，包括预警机制、抢险救援措施 等，以降低灾害损失。
06
计算实例与验证
案例选择与数据准备
案例选择
选择具有代表性的城市区域，如老城区、新城区或工业区，进行雨水管网设计和计算。
国家标准
遵循国家相关的设计规范和标准，如《室外排水设计 规范》等。
地方标准
根据不同地区的实际情况和特点，制定符合地方条件 的设计标准和规范。
环保标准
考虑雨水排放对环境的影响，符合环保标准和要求。
管道材料与连接方式
管道材料
01
常见的管道材料包括铸铁、混凝土、PVC等，根据实际情况选
择合适的材料。
连接方式
水头损失的计算是雨水管网设计中的重要环节，它关系到管 道的坡度、管径、流速等参数的选择，进而影响整个管网的 排水效果。
排水设备分类
排⽔设备分类⼀、排⽔设备的意义排⽔设备是现代城市基础设施的重要组成部分，它的运⾏状况直接关系到⼈们的⽣产⽣活环境和城市的发展。
随着城市化进程的加速，排⽔设备的分类问题越来越受到⼈们的关注。
本⽂将对排⽔设备的分类进⾏深⼊探讨，以期为相关领域的研究提供参考。
⼆、排⽔设备的分类1.污⽔排⽔设备污⽔排⽔设备是指收集和处理⽣活污⽔和⼯业废⽔的设备。
⽣活污⽔主要包括厕所、浴室、厨房等产⽣的废⽔，⽽⼯业废⽔则来⾃各种⼯业⽣产过程。
为了有效地处理这些废⽔，需要使⽤各种污⽔排⽔设备，如污⽔泵站、沉砂池、沉淀池、过滤器等。
这些设备的作⽤是确保废⽔在排放到⾃然⽔体之前达到排放标准，保护⽔资源和⽣态环境。
2.⾬⽔排⽔设备⾬⽔排⽔设备是指收集和排放降⽔的设备。
降⽔包括⾬、雪、雾等，这些⽔资源的处理对于城市的防洪排涝和城市⽔环境的美化⾄关重要。
常⻅的⾬⽔排⽔设备有⾬⽔⼝、⾬⽔泵站、排⽔沟、管道等。
这些设备的主要作⽤是收集和排放降⽔，防⽌城市内涝和其他相关问题。
三、不同类型排⽔设备的⽐较1.污⽔处理设备的⽐较污⽔处理设备主要分为活性污泥法和⽣物膜法两⼤类。
活性污泥法主要依靠悬浮在污⽔中的微⽣物絮凝体进⾏有机物的去除，⽽⽣物膜法则利⽤固着于载体表⾯的微⽣物膜进⾏净化。
这两种⽅法各有优缺点，适⽤于不同的应⽤场景。
活性污泥法在处理⾼浓度有机废⽔⽅⾯具有优势，⽽⽣物膜法则在低浓度有机废⽔处理⽅⾯更为⾼效。
此外，⽣物膜法具有较⾼的微⽣物浓度和较低的污泥产量，因此在运⾏过程中具有更好的稳定性和耐冲击性。
2.⾬⽔排放设备的⽐较⾬⽔排放设备主要分为建筑内部排⽔和室外排⽔两⼤类。
建筑内部排⽔主要依靠建筑物内部的管道系统进⾏⾬⽔的收集和排放，⽽室外排⽔则依靠城市的排⽔管⽹进⾏⾬⽔的收集和排放。
在建筑内部排⽔⽅⾯，重⼒流排⽔系统和压⼒流排⽔系统是最常⻅的两种⽅式。
重⼒流排⽔系统依靠⾬⽔⾃身的重⼒进⾏排放，适⽤于⼀般住宅和公共建筑；⽽压⼒流排⽔系统则依靠⽔泵提供的压⼒进⾏排⽔，适⽤于⾼层建筑和⼤型公共设施。
给水排水管道工程第3章 给水排水管网水力学基础
6R
nM
式中 n M －曼宁粗糙系数，与巴甫洛夫斯基公式n B 相同。
hf = nMv2
2
R1.333
l或h f =
10.29n M q 2
2
D 5.333
l
3．2．2 沿程水头损失计算公式的比较与选用
巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高， 特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较 准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm； 曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为 0.5≤e≤4.0mm； 海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当 e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较 高的计算精度； 舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意 的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特 别粗糙的管道是不适用的。
0.00107v 2 v 1.2 m / s l D1.3 hf = 0.000912v 2 (1 + 0.867 ) 0.3l v < 1.2 m / s D 1.3 v
海曾-威廉（Hazen-Williams）公式
=
13.16 gD 0.13
C w1.852 q 0.148
第3章 给水排水管网水力学基础 －－管渠稳定流方程 谢才公式：
v2 hf = 2 l C R
（m）
式中 hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s； C――谢才系数； l――管渠长度，m； R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m， 对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流－达西公式：
2．海曾－威廉公式
适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）
v 1.2m/s
综述输水方式的选择
综述输水方式的选择在城市的建设发展过程中，城市的给排水系统对保证城市居民正常生产生活提供的基础保障。
在整个城市供水系统中，给水管网占据了很重要的地位，并且对管网的投资业相当巨大，大约占了总投资的80%左右。
在供水系统中，输水管网的主要作用是将水保质保量的送到千家万户，进而满足城市居民的生活及生产用水。
城市供水系统耗能中，克服管网的水头损失和满足最小服务水头以及多余水头的耗能占了很大的比例，占据了绝大部分的供水投资成本，因此只要进行良好的设计，这部分就具有很大的节能空间。
本文就给水管网的合理分布进行了深入分析，希望能够降低对整个供水系统的投资成本和节约社会资源。
一、输水方式的选择1 输水方式的分类输水方式分为压力流输水方式、重力流输水方式以及压力与重力相结合的输水方式、压力流输水方式是当水厂水池位高于水源水位时，依靠水泵加压输水。
采用加压输水时，输水管要根据地形高差、管线长度、管材的承受能力、地质状况及设备动力等情况，设置一级加压泵站或中途加压泵站，压力流输送至水厂。
当水源水位高于水厂水池水位，且两处的地势高差足以克服输水管线的水头损失时，可根据地形地质条件，采用重力流輸水，不能自流的地段，采用压力流输水，这种输水方式投资和运行费用低，是理想的输水方式；由于地形的复杂性，水在输送的过程中，要结合地形加以确定，宜用压力输水的地段采用压力输水，在压力输水段需要设置加压泵站提升水压。
这种既有压力输水又有重力输水的方式成为压力与重力结合输水方式。
2 输水方式的选择输水方式的选择往往受水源条件、地形地质条件的限制。
选择输水方式，首先要确定供水的水源、供水的距离I和力量Q，之后根据水源水位Z1和水厂水池水位Z2之差来确定采用何种输水方式。
如果Z1HP=Z1-Z2+h式中：Hp为加压泵站水泵扬程，m；h为输水过程中的水头损失，m。
如果Z1>Z2，原则上可以考虑采用重力输水，这时重力l输水管水力坡度if 和平均地形坡度i0有如下关系：if<=i0，其中i0=（Z1-Z2）/l重力输水需要有一定的水力坡度，达到重力输水的要求，因而管径会增大，管线长度会延长，建造费用随之增加，如果有：F1>F2+F4式中：F1为重力输水管道的建造费用；F2为压力输水管的建造费用；F3为泵站建造费用；F4为管理运行费用。
混凝土和钢筋混凝土排水管2
混凝土和钢筋混凝土排水管2一、混凝土排水管1. 定义及分类混凝土排水管是一种以水泥为原料，加入适量的水、砂、石等材料，经过搅拌、成型、养护等工艺制成的管道。
根据其用途和性能，混凝土排水管可分为以下几种：（1）重力流排水管：用于重力流排水，如雨水管道、污水管道等。
（2）压力流排水管：用于压力流排水，如给水管道、中水管道等。
（3）复合排水管：具有重力流和压力流双重功能的排水管。
2. 制作工艺（1）原材料准备：选用优质水泥、砂、石等材料，保证混凝土的强度和耐久性。
（2）配料：按照设计要求，准确配料，确保混凝土的质量。
（3）搅拌：采用高效搅拌设备，使混凝土搅拌均匀。
（4）成型：采用振动成型或压力成型工艺，使混凝土管壁密实、均匀。
（5）养护：将成型的混凝土管放置在养护室或露天养护场进行养护，保证混凝土的强度和耐久性。
3. 性能特点（1）强度高：混凝土排水管的抗压强度和抗折强度较高，能够承受较大的荷载。
（2）耐腐蚀性：混凝土排水管具有较好的耐腐蚀性，适用于各种水质环境。
（3）使用寿命长：在正常使用条件下，混凝土排水管的使用寿命可达50年以上。
（4）安装方便：混凝土排水管重量较轻，便于运输和安装。
4. 应用领域混凝土排水管广泛应用于城市排水、农田灌溉、道路排水、桥梁排水等领域。
二、钢筋混凝土排水管1. 定义及分类钢筋混凝土排水管是在混凝土排水管的基础上，加入适量的钢筋，通过缠绕、喷射、离心等工艺制成的管道。
根据其用途和性能，钢筋混凝土排水管可分为以下几种：（1）重力流排水管：用于重力流排水，如雨水管道、污水管道等。
（2）压力流排水管：用于压力流排水，如给水管道、中水管道等。
（3）复合排水管：具有重力流和压力流双重功能的排水管。
2. 制作工艺（1）原材料准备：选用优质水泥、砂、石、钢筋等材料，保证钢筋混凝土的质量。
（2）配料：按照设计要求，准确配料，确保混凝土的质量。
（3）搅拌：采用高效搅拌设备，使混凝土搅拌均匀。
给排水概述
给水 水源取 处理 水系统 系统
给水管 网系统
排水管网系统
废 处 系
给排水概述
给水排水系统的功能与组成
1）水源取水系统：水资源（如江河、湖泊、水库、
地表水水源，潜水、承压水和泉水等地下水资源，复用 取水设施、提升设备和输水管渠等。
2）给水处理系统：包括各种采用化学、物理、生物
的水质处理设备和构筑物。生活饮用水一般采用反应、 沉淀、过滤和消毒处理工艺和设施；工业用水一般用冷 化、淡化、除盐等工艺和设施。
给排水概述
给排水管网系统的类型与体制
（2）分区给水系统
把城市整个给水系统分为几个区，每区有泵站和管 之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。
并联分区：由同一泵站内的低压和高压水泵分别供给低 供水安全可靠，水泵集中；管理方便，但管网造价高， 管。
串联分区：高低两区用水均由低区泵站供给，高区用水 加压。 管网造价低，但供水安全、可靠性较差，水泵站分散，
给排水概述
2020/12/12
给排水概述
目录
CONTENTS
01 常用概念、名词 02 给水排水系统的功能与组成 03 给水排水系统的工作原理 04 给排水管网系统的功能与组成 05 给排水管网系统的类型与体制
给排水概述
01
常用概念、名词
给排水概述
常用概念、名词
重力流：由重力而引起的水流叫重力流。 自清流速:通常用于重力流排水管道，是指水流的能把水
给排水概述
给水排水系统的工作原理
排水系统的输水方式：
排水系统往往利用地形重力输水，只有当管道埋深 时，采用排水泵站进行提升。处理厂所处地势较低时常 重力流进入处理设施，但更多的情况下排水要经泵提升 理设施，处理完后再次提升排放或复用。
浅谈大型工业厂房屋面雨排水设计
浅谈大型工业厂房屋面雨排水设计在大型工业厂房屋面雨水设计中，雨水计算是非常重要的一步。
根据该工业厂房的实际情况，采用了国家规范中的降雨强度进行计算。
考虑到该工业厂房的屋面面积较大，采用了分区计算的方法，将屋面面积分为若干个小区域进行计算。
同时，还考虑到不同降雨强度和不同排水方式对雨水排放的影响，进行了多种情况的计算和比较，最终确定了最合适的排水系统。
2不同排水方式的特点在大型工业厂房屋面雨水设计中，常用的排水方式有重力流、压力流和虹吸式排水。
重力流排水方式简单、成本低，但是需要保证排水口的坡度，且排水口数量较多。
压力流排水方式可以节省排水口数量，但是需要考虑排水管道的压力和流量，施工难度较大。
虹吸式排水方式可以克服重力流和压力流的缺点，但是需要考虑排水口和排水管道的尺寸和布局，施工难度也较大。
3工程实践应用在实际工程设计中，应根据工程实际情况选用最合适的排水系统。
在某大型工业厂房屋面雨排水设计项目中，采用了重力流和压力流相结合的排水方式，并通过分区计算和多种情况比较确定了最合适的排水系统。
在施工过程中，还需注意雨水管道的施工固定和排水口的布局，以确保排水系统的稳定性和安全性。
为了保证屋面排水系统的稳定性和安全性，雨水管的施工固定非常重要。
一般来说，雨水管的固定应该符合以下几个原则：首先，要保证固定点的位置合理，避免管道弯曲或者变形；其次，固定点的数量要足够，以保证管道的稳定性；最后，固定点的材料和连接方式也需要考虑，以确保固定点的牢固度和耐久性。
在本工程中，雨水管的固定采用了悬挂式固定和支撑式固定相结合的方式。
具体来说，悬挂式固定主要用于雨水管的中间部分，通过悬挂件将管道悬挂在屋面结构上，以减少管道对土建结构的影响；支撑式固定则主要用于雨水管的两端，通过支撑件将管道固定在建筑物的墙体上，以增强管道的稳定性。
在固定点的选择上，我们采用了建筑物的钢结构作为固定点，以确保固定点的牢固度和稳定性。
同时，我们还根据雨水管的长度和斜度进行了合理的固定点布置，以保证管道的稳定性和排水效率。
压力流接入重力流排水管道措施
下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!当涉及到压力流接入重力流排水管道时，需要采取一系列措施来确保系统的有效运行。
以下是一些步骤：1. 设计合适的管道连接：首先，需要确定压力流管道和重力流排水管道的连接位置。
压力流和重力流
压力流和重力流压力流；周围被约束、没有自由表面(液体和气体的分界面)的液体流动。
最常见的压力流是满管流（见管流），即液体充满管道的流动。
液体未充满管道的流动遵循无压流的规律。
压力流按其流动特性是否随时间改变可分为定常压力流和非定常压力流。
定常压力流流动特性不随时间改变的压力流。
研究定常压力流的目的在于找出管道特性和流动特性之间的关系，这种关系随流动状态而不同。
在直线圆形管道中，如流动特性不沿流程改变则称为均匀流，这时流动状态随管道雷诺数Re=vD/ν而改变,式中v为平均流速,D为管道直径,ν为运动粘性系数。
雷诺数小于2000时为层流；向湍流过渡的雷诺数在2000～4000之间；4000以上为湍流。
定常压力流的流动特性和管道特性之间的关系，可参见管流。
非定常压力流流动特性随时间改变的压力流。
管道阀门启闭，水力机械启动、负荷改变或停机过程中的流动皆是不定常压力流。
若关闭或停机的速率很快，由于水流的惯性，液体将被压缩而产生水击。
分析这一流动时必须考虑液体的可压缩性。
分析可压缩非定常压力流时,常用平均流速v、压力p、管道横截面积A、密度ρ等量,并将流动简化为一维问题。
这时流动特性是距离s和时间t的函数。
连续性方程为：。
运动方程为：+Aρ|v|v/2D=0。
上式中z为管道高程；f为摩擦系数，它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数(见管流)；第四和第五项分别代表重力和管壁摩擦阻力的作用。
液体受压缩时的状态方程为，由此推出：,式中K 为液体的体积弹性模量。
如果不考虑管壁的惯性，则弹性圆形管道的变形方程为，由此推出：,式中δ为管壁厚度；E为管壁材料的弹性模量。
略去高阶小量后可得出下列方程组：, , 式中c为压力波传播速度。
这是一组双曲型微分方程,可用有限差分方法或特征线法进行数值计算。
应用这些方程可计算水击压力。
重力流；由重力而引起的气流和水流。
所谓重力流就是没有压力的情况下，完全依靠排水管道的倾斜坡度（高差）重力自流。
重力流与压力流排水的分析与探讨
重力流与压力流排水的分析与探讨摘要：随着社会经济的快速发展，城市排水问题日益突出，原有的雨水排水计算方法在许多情况并不能适用。
针对下游水位较高的情况，本文依据水力学中实际液体总流的伯努利方程，分析了雨水排水中重力流与压力流的区别与联系，结果发现重力流与压力流在驱动力（水力坡降）相同时，计算流量完全一致，但由于重力流算法无法引入精确的局部损失，压力流可以引入，因此压力流更符合实际情况。
因此建议计算时采用压力流复核流量，以满足排水需求。
关键词：重力流；压力流；水力坡降；伯努利方程1 引言在水力学理论中，水流主要有两种驱动方式，重力流及压力流[1]。
重力流是指完全由水流自身的重力驱动的水流，如自然界中的大江大河，地面雨水等；压力流是指由压力驱动的水流流态，如压力驱动的给水/消防/雨水泵房强排水等。
在一定条件下，由水流自身的重力驱动的水流，也可能形成压力流，如淹没出流时的雨水排水等。
重力流与压力流的本质，有什么区别，什么时候可以相互转化，本文将从能量转化角度对其进行分析。
2 分析过程及方法根据实际液体的伯努利方程[2]，液体的总能量前后保持不变，机械能损失主要用于克服水流的沿程与局部损失。
由上述三个表格可见，在重力势能转化为水流的动力势能的角度，重力流及压力流表现的结果完全一致（实际计算时采用理论一致）。
由此可认为，在完全由水流的重力导致的重力流及压力流，在相同条件下流量相同。
这也符合客观规律，因为无论何种算法，其驱动力相同时，计算结果也应相等。
本次分析中，计算方法按重力流或压力流计算时，均未考虑管道局部水损，而实际情况中局部水损是必然存在的，比如管渠转弯，尺寸扩大等，这些均对流量有影响。
因此，在实际分析时，必须引入局部水损这一参数进行考虑。
目前，重力流算法无法引入精确的局部水损这一参数（一般按沿程损失的百分比算局部损失，不够精确），因此仅对直管段管渠比较适用，压力流算法可以引入精确的局部水损参数，因此，压力流算法对实际水流流量的计算更准确。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压力流和重力流
压力流；周围被约束、没有自由表面(液体和气体的分界面)的液体流动。
最常见的压力流是满管流（见管流），即液体充满管道的流动。
液体未充满管道的流动遵循无压流的规律。
压力流按其流动特性是否随时间改变可分为定常压力流和非定常压力流。
定常压力流流动特性不随时间改变的压力流。
研究定常压力流的目的在于找出管道特性和流动特性之间的关系，这种关系随流动状态而不同。
在直线圆形管道中，如流动特性不沿流程改变则称为均匀流，这时流动状态随管道雷诺数Re=vD/ν而改变,式中v为平均流速,D为管道直径,ν为运动粘性系数。
雷诺数小于2000时为层流；向湍流过渡的雷诺数在2000～4000之间；4000以上为湍流。
定常压力流的流动特性和管道特性之间的关系，可参见管流。
非定常压力流流动特性随时间改变的压力流。
管道阀门启闭，水力机械启动、负荷改变或停机过程中的流动皆是不定常压力流。
若关闭或停机的速率很快，由于水流的惯性，液体将被压缩而产生水击。
分析这一流动时必须考虑液体的可压缩性。
分析可压缩非定常压力流时,常用平均流速v、压力p、管道横截面积A、密度ρ等量,并将流动简化为一维问题。
这时流动特性是距离s和时间t的函数。
连续性方程为：。
运动方程为：+Aρ|v|v/2D=0。
上式中z为管道高程；f为摩擦系数，它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数(见管流)；第四和第五项分别代表重力和管壁摩擦阻力的作用。
液体受压缩时的状态方程为，由此推出：,
式中K 为液体的体积弹性模量。
如果不考虑管壁的惯性，则弹性圆形管道的变形方程为，由此推出：,
式中δ为管壁厚度；E为管壁材料的弹性模量。
略去高阶小量后可得出下列方程组：, , 式中c为压力波传播速度。
这是一组双曲型微分方程,可用有限差分方法或特征线法进行数值计算。
应用这些方程可计算水击压力。
重力流；由重力而引起的气流和水流。
所谓重力流就是没有压力的情况下，完全依靠排水管道的倾斜坡度（高差）重力自流。
简言之，就是水在没有人为的动力下，由上而下的流动。
重力流（turbidity current）的概念是非牛顿流体，由沉积介质与沉积物混为一体和整体搬运（又称密度流和块体流，整体混浊度大），以悬移方式搬运为主。
（弥散有大量沉积物的高密度流体）。
目录
沉积物重力流
牵引流与重力流
重力流雨水斗
沉积物重力流
又称沉积物流(sediment flow)、惯性流(inertia flow)、高密度悬浮液(high concentration dispersion)。
沉积物和液体的混合流的总称。
根据颗粒支撑的机理，分四种沉积物重力流类型：①碎屑流(颗粒由杂基支撑)；②颗粒流(颗粒间的相互作用分散压力支撑)；③液化沉积物流(由排泄孔隙流体造成)；④浊流(由流体紊流造成)。
在沉积物重力流中，颗粒不仅呈悬浮状态移动，而且还有床沙载荷拖曳移动；沉积物重力流的扩散运动，也将其上流体拖曳向前。
因此，沉积物重力流与流体重力流(牵引流)之间是过渡的，没有绝对的界限。
另外在沉积物重力流中颗粒悬浮支撑的机理，也不是单一的，而是流动的紊流、
分散压力、孔隙流体逸出以及浮力综合作用，形成复合支撑。
其中最重要、分布最广的是碎屑流和浊流。
根据颗粒支撑机理的沉积物重力流分类。
牵引流与重力流
水和大气是搬运和沉积介质，它们都是流体。
流体有两种基本类型：牵引流与重力流。
牵引流和重力流的流体力学性质、流体与颗粒的力学关系都有差异，从而形成不同的沉积特征。
牵引流（tractive current）的概念：current in standing water that transports sediment along the bottom，as in a river，contrasted with turbidity current 。
牵引流是牛顿流体，属静水流（弱水流）作用的流体，能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大气流等。
重力流（turbidity current）的概念：是非牛顿流体，由沉积介质与沉积物混为一体和整体搬运（又称密度流和块体流，整体混浊度大），以悬移方式搬运为主。
（弥散有大量沉积物的高密度流体）。
牵引流的搬运力：
（1）作用在沉积物上的推力(牵引力)，推力主要取决于流速，推力愈大则能搬运的沉积物颗粒愈大；
（2）负荷力(或称载荷力)，主要取决于流量，负荷力愈大则能搬运的沉积物数量就愈多。
实例：山间急流可以搬运达几十吨重的巨石，但搬运量较小；长江每年能搬运9.7亿吨泥砂，却不能推动一块大的砾石。
重力流的搬运力，由水与沉积物高度混合（高密度流体），在重力作用下（在斜坡，位能大于沉积物内部凝聚力或摩擦阻力时），使混合的流体整体移动。
约翰逊将高密度重力流称作“浊流”。
重力流的平均流速比相应规模的牵引流要小，因为重力流的密度高，同时，在上界面产生了摩擦引起附加阻力。
浊流的最大流速不超过30m/s，大陆斜坡上5～7m/s，深海平原4m/s。
随着距离增大，浊流可与上覆水体混合而降低其密度，流速降低，使运载的悬浮物下沉，密度也就降低。
重力流随着密度降低，可向牵引流转变。