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第一章流体力学基础一、流体的主要物理性质（一）密度和容重密度（）：指单位体积的均质流体所具有的质量。M/V（kg/m3)容重（）：指单位体积的均质流体所具有的重量。G/V(N/m3)=g流体的密度和容重随外界压力和温度而变化。水：1atm,4时水9807N/m3水1000kg/m3（二）流体的压缩性和膨胀性1、压缩性:流体在外界压力增加时体积缩小的性质。2、膨胀性:流体在外界温度升高时体积增大的性质，液体的压缩性和膨胀性很小，气体有显著的压缩性和膨胀性。（三）流体的粘滞性1、概念流体在黏滞力作用下，具有抵抗流体的相对运动（或变形）的能力A由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相对运动的内摩擦力所产生B是流体在运动时呈现出的特性C流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量损失的根源2、粘滞性对管道内水流速度的影响流层单位面积上的内摩擦力,切应力动力黏滞性系数du/dn流速梯度二、流体静压强及其分布规律（一）流体静压强及其特性1、概念p=lim（p/）(0)2、特性a.沿作用面的内法线方向b.大小与方位无关c.任意点的流体静压只有一个值（二）流体静压强的分布规律1、自由表面和表面压强自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。表面压强（P0）：作用在自由表面上的气体对液体的压强（如果表面上的是大气，用Pa表示）标准大气压：Pa1.013105（Pa）工程大气压：Pa9.8104（Pa）2、基本方程式的第一种形式P=P0+h（pa)P:静止流体中某一深度处的压强(pa)；P0：静止流体的表面压强(pa)；：流体的容重(N/m3)；h：指定点的深度(m)。3、基本方程式的第二种形式z1p1/=z2p2/=z0p0/(常数）当p1=p2时，z1=z2即压强相等的任意两点在同一水平面上；当z2z1时，p1p2即位置较低点的压强恒大于位置较高点的压强。（三）压强的度量1、绝对压强（Pj)：以完全真空为计量零点2、相对压强（Px)：以大气压强为计量零点3、真空值（Pv)：当流体中某点的Pj小于Pa时，称PaPj为真空值三、流体运动的基本知识（一）描述流体运动状态的常用物理量1、过流断面（）：与流体运动方向垂直的流体断面。单位：m22、流量（Q）：单位时间内通过过流断面的流体体积。单位：m3/s,L/s3、流速（v)：流体在单位时间内所迁移的距离。单位：m/s,cm/sQ=v（二）流体运动的分类1、按运动要素是否随时间变化恒定流与非恒定流2、按流速沿程是否变化均匀流与非均匀流3、按水流与周边的接触情况有压流：流体在差压作用下流动时，整个流体周围都和固体壁相接触，没有自由表面。无压流：液体在重力作用下流动时，液体的部分周界与固体壁相接触，形成自由表面（三）恒定流的连续性方程Q1=Q2v11=v22或1/2=v2/v1对于有压管流：v2/v1（d1/d2)2（四）恒定流能量方程1、方程的形式z1+p1/+(v12/2g)=z2+p2/+(v22/2g)+hw1-22、方程中各项的物理意义z:单位重量的流体所具有的重力势能（位置水头）p/:单位重量的流体所具有的压力势能（压强水头）(v2/2g):单位重量的流体所具有的动能（流速水头）:动能修正系数hw1-2:单位重量的流体在断面11和22间的机械能损失；水头损失）（五）水头损失1、沿程水头损失：流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿程水头损失。hf=（L/d）(v2/2g)沿程阻力系数L管长d管径v管中平均流速2、局部水头损失：流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为局部水头损失。hj=(v2/2g)第二章室外给排水系统概述一、室外给水系统任务：自水源取水，并将其净化到所要求的水质标准后，经输配水管网系统送往用户。（一）室外给水系统的功能和组成1、功能：供应城市（镇）各类建筑所需的生活、生产、消防和市政（如绿化、街道洒水）用水。2、组成：包括取水、净水和输配水工程三部分。（1）取水系统包括取水头部和取水（一级）泵房（2）净水系统包括设于城市水厂内的沉砂池、絮凝沉淀池、滤池、消毒设备、清水池等一系列净水设施。（3）输配水系统包括送水（二级）泵房、输水管和配水管网固定式取水设施移动式取水设施净水厂处理流程：（二）给水管网及管网压力1、输水管和配水管网（1）输水管功能：a.把水源的水量输送到净水厂；b.当净水厂远离供水区（城区）时，从水从净水厂通过干管送至城区配水管网。（2）配水管网功能：把经过净化水量配送给各类建筑使用；有干管和支管之分。为了保证供水可靠和便于灵活调度，大、中城市或大型厂矿企业配水干管都布置成环形，但在小城市（镇）也可布置成树枝状。输配水管网枝状管网环状管网2、给水管网的布置原则（1）长远性原则为避免重复性投资，给水管网按远期规划需要布置，并根据城市规划布局要求合理分布于全供水区。（2）经济性原则配水管网的干管布置走向按供水主要流向延伸，确保干管尽可能以最短距离到达主要用水地区；干管的位置尽可能布置在两侧均有较大中水用户的道路上，以减少配水支管的数量。（3）安全性原则为确保安全供水，干管布置成环状网（规划区域周边地带个别管段呈枝状置）。（4）实用性原则管道沿规划道路布置，敷设于道路两边的人行道下或道路中央绿化带下免在高级路面或重要道路下敷设。（5）方便性原则为方便用户取水，管段上需设置配水支管接口和给水栓。配水支管接口的口径一般为DN150200mm；给水栓的设置地点应方便取水，其设置间距视用水点分布的具体情况而定；管网上应设置市政消火栓，消火栓的设置间距为100120m；管网中阀门设置最大间距不超过1200m；阀门的设置可保证管路检修时关闭的管道根数不超过1根。3、管网中的水压（管网中单位重量的水流具有的压力势能）给水管网各处的压力（也称作压强水头，一种流体的能量形式）叫做管网自由水头。从水厂送出的水，在管网的起端具有一定的能量（包括流速水头、压强水头和位置水头），但因为管网都具有一定长度，输、配水过程都会产生水头损失（单位重量水体的机械能损失），故无论树枝管网或环形管网的各处，其压力势能（压强水头）是不同的。当室内供水所需水压确定后，必须根据该建筑所在位置，对照该处管网自由水头（建筑用水水源取自此处），正确选定建筑给水方式，才能保证用水安全可靠。（四）给水方式（给水系统的种类）由于城市发展规划、地形、水源状况和用水要求等条件的不同，城市给水系统是干差万别的。但概括起来有下列几种：1、统一给水系统当城镇市给水系统的水质，均按生活用水标准由同一套给水系统统一供应各类建筑作生活、生产、消防用水时，则称此类给水系统为统一给水系统。这类给水系统适用于新建中、小城市、工业区或大型厂矿企业中用水户较集中、地形较平均，且对水质、水压要求也比较接近的情况。2、分质给水系统当一座城市、或大型厂矿企业的用水，因生产性质对水质要求不同，特别对其大用水户，其对水质的要求低于生活用水标准，适宜采用分质给水系统。这种给水系统优点，显然因分质供水而节省了净水运行费用，缺点是需设置两套净水设施和两套管网，管理工作复杂。选用这种给水系统应作技术、经济分析和比较。3、分压给水系统当城市、社区或大型厂矿企业用水户要求水压差别很大，按统一供水，压力没有差别，势必造成高压用户压力不足而增加局部增压设备，这种分散增压不但增加管理工作量，而且能耗也大，此时可采用分压给水系统。4分区给水系统这种系统多用于大、中城镇面积比较辽阔、地形有明显高、低分区变化、城镇规划功能划分明确，具有分期建设的条件。为了保证供水可靠性，区间应有管道联通，以便能够区间互相支援灵活调度。二、室外排水系统任务：保护环境免受污染；促进工农业生产发展；保证人体健康；维持人类生活和生产活动的卫生环境。主要内容：收集各种污水并及时输送到适当地点，设置处理厂进行必要的处理。基本组成：排水网管和污水处理系统（）室外排水体制1、排水的种类生活污水：粪便污水，盥洗、洗涤废水等工业废水：包括生产污水和生产废水降水：屋面雨（雪）水、地面雨水径流2、排水体制（1）合流制排水体制特点：生活污水、生产污（废）水和雨（雪）水共用一套管渠集流。若对混合水并不加处理，直接分散排入水体称为直泄式合流制。这种排水体系随着城镇发展，对水体污染逐渐严重，一般不再采用。若把合流的污废水和雨水先送到沿河截流干渠或干管，晴天时水量较小，截流干管（渠）把水送到污水厂处理达标后排放水体；降雨时水量增大，此时原集流管渠小流量污水会被增加的雨水稀释，污染程度减轻，超出处理厂能够处理水量的部分溢流排入河道水体，这种体制被称为截流式合流制排水体制。（2）分流制排水体制特点是把生活污水、工业废水和雨水径流用两套或两套以上管渠汇集和导流。一般把生活污水与生产污水送到污水处理厂，经处理达到排放标准后，再送到水体（江、河、湖、海）；雨（雪）水径流和部分污染较轻的生产废水经汇集后，就近排入水体。由于分流制排水体制对保护环境有利，为近代城市发展所采用，而旧城市的更新排水系统也逐步采用分流制排水系统。合流制排水体制分流制排水体制（二）室外排水系统的分类和组成1、生活污水排水系统包括建筑排水系统、小区排水系统、污水提升泵站及压力排水管、污水处理厂、污水出口设施等5个部分组成。建筑和小区（庭院或街坊）排水管道，是接纳和汇集建筑物内排放污水的起点和初始管路。污水提升及压力排水管是在排水管网不能重力排放时才设置。进行建筑排水设计首先必须调查清楚该建筑所在街坊；允许排入污水管道的性质（污水管、雨水管）位置、直径、管底埋深和坡度走向。城市污水排水系统示意图小区和街坊污水管道平面布置示意2、工业废水排水系统其组成部分主要有：车间内排水系统、厂区排水管系、污水泵站及压力管道、废水处理站等五个部分。工业企业排水系统平面示意图3、城市雨水排水系统其组成部分有：建筑排水系统、小区或厂区雨水管渠、街道雨水管渠、排洪沟（雨水总渠）、出水口等五部分。必要时也设雨水泵站。（三）排水系统的布置1、排水管道布置原则（1）长度和坡度.应依据城镇规划地势情况以长度最短顺坡布设。雨水管道应就近排入水体。（2）管道埋深.排水管道埋深，按管顶最小埋深不宜小于0.7m，并且其管顶可敷于冻土以下0.15m，按此所确定的深度尚有结冻和压坏时，应有保温和加固措施。2、污水泵站的设置原则（1）一般采用独立、地下、自灌提升方式；（2）泵房距居住建筑应大于25m，泵站设备间净高应按有无吊车起重设备确定，一般最小高度3.0m；（3）泵站房间除有良好通风、采光外，根据地区气候和是否有人值班决定是否设置采暖设备。3雨水井的设置是分流制雨水管渠和合流制管渠上收集雨水的构筑物，一般设于道路交叉路口边侧，或直线道路适当距离边侧，或边侧低洼处。雨水经雨水口流进与其连通的连接管后进入排水管渠。4.排水检查井的设置功能是便于管渠清通其间堵塞物，所以一般在管渠交汇、转弯、管渠尺寸变化和管渠坡度改变处以及直线段相距一定距离处都应设置排水检查井。5污水处理厂的厂址的确定一般应设于污水能自流入厂内的地势较低处并位于城市（镇）水体下游，与居民区有一定隔离带，主导风向下方，不能被洪水浸淹，地质条件好，地形有坡度。（四）污水处理方法1、物理法a.沉淀b.气浮c.格栅拦截d.过滤2、化学法a.中和b.离子交换法c.混凝3、生物法a.好氧生物法b.厌氧生物法4、综合法a.物理法生物法化学法第三章管材、附件和水表一、常用给排水管材的种类和使用性能1、钢管a.分类：无缝钢管焊接钢管（镀锌钢管和不镀锌钢管）b.特点：强度大，重量轻，接头方便，长度达接头小，水力条件好；易腐蚀，造价高c.适用范围：高压管段、室内管道（不埋地）d.连接方式：螺纹，焊接，法兰2、铸铁管a.分类：高压铸铁管、普压铸铁管、低压铸铁管b.特点：给水管：耐腐蚀，寿命长；重量大，难安装、质地脆，易损坏。排水管：造价低；耐久性好c.适用范围：埋地给水管道、室内排水管道d.连接方式：承接，法兰3、塑料管a.分类：聚氯乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管、铝塑管b.特点：强度高，重量轻，耐腐蚀，易安装，；耐久性差c.使用范围：广泛用于室内给排水管段d.连接方式：螺纹，承接，法兰，粘接二、常用管道连接方式（1）螺纹连接（2）焊接（3）粘接（4）法兰连接（5）承插连接三、给水附件1、配水附件：装在卫生器具及用水点的各式水龙头，用以调节和分配水流2、控制附件：各类阀门，调节水量、水压、关断水流、改变水流方向a.截止阀b.闸阀c.止回阀d.浮球阀e.安全阀四、水表