给水管网系统__第七-九章.ppt

,第七章管网的技术经济计算,给水排水管网系统多媒体课件,SchoolofRiverandOceanEngineeringChongqingJiaotongUniversity,重庆交通大学河海学院,本章教学目标的基本要求：掌握管网年费用折算值；了解输水管和管网的技术经济计算简介；熟悉界限流量法。本章教学内容和重点和难点：经济管径的计算目的和方法；界限流量法。,7.1管网技术经济计算的任务,管网的优化设计，应该考虑到四个方面：即保证供水所需的水量和水压、水质安全、可靠性(保证事故时水量)和经济性。管网技术经济计算就是以经济性为目标函数，而将其余的作为约束条件，据此建立目标函数和约束条件的表达式，以求出最优的管径或水头损失。管网技术经济计算主要是在考虑各种设计目标的前提下，求出一定设计年限内，管网建造费用和管理费用之和为最小时的管段直径或水头损失，也就是求出经济管径或经济水头损失。,7.2管网年费用折算值,一、目标函数,管网年费用折算值是按年计的管网建造费用和管理费用。,式中：W管网年费用折算值；C管网造价（建设费）；M管网年管理费用，包括动力费M1和折旧大修费M2，即M=M1+M2；t投资偿还年。,7.2管网年费用折算值,管网建设费C,包括管材、接口、土方开挖、复路、管网上的附属构筑物。当地有资料,7.2管网年费用折算值,当地无管网时管道单位长度造价与管道直径有关，可以表示为：,式中：C管道单位长度造价，元/m；D管段直径，m；a、b、管道单位长度造价公式统计参数。,管网总造价为所有管道造价之和：,7.2管网年费用折算值,管网管理费M,抽水的动力费M1,该值取决于流量和管网起点到控制点的任一管线的水头损失。,折旧大修费M2,7.2管网年费用折算值,管网年费用折算值W,将上式简化，只取其变量部分，则年费用折算值为：,式中：P=8.76Eg/，表示Q=1L/s，Hp=1m时的每年电费（分）,重力供水时，无需抽水动力费用：,重力供水时，经济管径仅由充分利用位置水头使管网建设费用为最低的条件确定。,7.2管网年费用折算值,二、约束条件,连续性方程,能量方程,管段流量应大于最小允许流速时的流量,水压要求任一节点的自由水压Hc应大于最小服务水头Ha：,7.2管网年费用折算值,三、技术经济计算中的变量关系,技术经济计算中，未知量为管段流量qij和管径Dij，这两者之间并没有直接的联系，但是当管段qij和Dij已定时，水头损失值等于：,因此年折旧费用W0值可看作是qij和Dij或qij和hij的函数，但以应用流量qij和水头损失hij的关系来分析比较简便。,将其代入年费用折算值，并对其推导，即，可得：,7.2管网年费用折算值,式中：f经济因素，是包括多种经济指标的综合参数Q总管段流量；qij各管段流量。,若为压力输水管，则,重力流输水管表达式：,式中：iiji节点到j节点的水力坡降。,界限流量法，查P92表7-1。,7.2管网年费用折算值,四、小结,计算给水管有哪些方法？,平均经济流速法确定管径；v=0.60.9m/s，DN400；v=0.91.4m/s，DN400。管网技术经济计算法；界限流量法。,7.2管网年费用折算值,思考与作业：1.什么是年费用折算值？如何导出重力供水时管网的年费用折算值表达式？2.经济因素f和哪些技术经济指标有关？各城市的f值可否任意套用？,第八章分区给水系统,SchoolofRiverandOceanEngineeringChongqingJiaotongUniversity,重庆交通大学河海学院,给水排水管网系统多媒体课件,本章教学目标的基本要求：熟悉分区给水的能量分析；了解分区给水系统的设计。本章教学内容和重点和难点：分区给水系统的布置及能量分析。,8.1概述,一、分区给水的技术依据和经济依据,技术上提供给水管网的水压不超过水管的承受能力，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量；经济上的原因是减少供水能耗。,分区给水一般是根据城市地形特点将整个给水系统分成几区，每区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。,8.1概述,二、分区种类,并联分区优点：泵房运行管理方便，供水可靠性高，设计条件易于实际情况一致；各区水泵集中在一个泵站内、管理方便。,缺点：增加了输水管长度和造价；高区的水泵扬程高，需用耐高压的输水管。,8.1概述,串联分区优点：输水管长度较短，可用扬程较低的水泵和低压管。缺点：泵站个数多，管理不便，安全性差。,8.1概述,思考与作业：1.在哪些情况下给水系统需要分区供水？2.分区给水有哪些基本形式？,8.2分区给水的能量分析,一、未分区时泵站供水能量的组成和能量分配,能量组成,泵站扬程：,式中：H1控制点的自由水头，m；Z1控制点的地面标高与吸水井最低水位标高之差，m；h管线的水头损失，m。,泵站总总流量Q4，则：供水能量,8.2分区给水的能量分析,E由三部分组成：,克服水管阻力所需的能量E2,未被利用的能量E3,保证自由水压所需的能量E1有效能量,8.2分区给水的能量分析,单位时间水泵消耗的总能量,未分区时能量的利用率：,即：,从上式可知，降低E3，增大，则电耗低，效率高。,8.2分区给水的能量分析,总能量中只有保证最小服务水头的能量E1得到有效利用。由于给水系统设计时，泵站流量和控制点水压Zi+Hi已定，所以E1不能减小。第二部分能量E2消耗于输水过程不可避免的水管摩阻。为了降低这部分能量，必须减小hij其措施是适当放大管径，所以并不是一种经济的解决办法。第三部分能量E3未能有效利用，属于浪费的能量，这是集中给水系统无法避免的缺点，因为泵站必须将全部流量按最远或位置最高处用户所需的水压输送。也就是说，上述三部分能量中，只能降低E3。,8.2分区给水的能量分析,能量分配图,目的：求E3确定分区界线和泵站位置，确定分区后能降低的能量作法：,作出E=QH，由总Q和总扬程作供水能量图；,作E1，以节点流量为横坐标，Zi+Hi（水压标高）为纵坐标；作E2，以管段流量为横坐标，以hi为纵坐标；E3=E-E1-E2，即剩下的面积。,8.2分区给水的能量分析,二、分区给水能降低多少能量,未分区时泵站的流量为Q,并联分区时分成两个区时，,一区扬程：,由于Hc5m，距道路边缘2m；消火栓管径DN100；消火栓应设置在道路交叉口或醒目的地方。,9.2管网附件,六、水锤消除器和安全阀,9.3管网附属构筑物,一、阀门井,管网中的附件一般应安装在阀门井内。详见标准图集砖砌给水阀门井及水表井（05SS907-4）。,9.3管网附属构筑物,二、支墩,设在管道转弯处、三通处、水管尽端的盖板上及缩管处，以承受拉力和防止事故。,9.3管网附属构筑物,三、管线穿越障碍物,倒虹管管桥,9.3管网附属构筑物,四、管网节点详图,在总图上确定阀门、消火栓、排气阀等附件数量和位置；选节点上管配件的名称、规格；按标准符号给出节点上的配件和附件；可不按比例，但管线的方向和相对位置应与总图一致。,9.4调节构筑物,一、水塔,作用：调节水量和水压。构造：由水柜（或水箱）、塔架、管道和基础组成。管道分进水管、出水管、排水管和溢水管等。其中，进、出水管可以合用，也可分别设置。进水管应设在水柜中心并伸到水柜的高水位附近，出水管可靠近柜底，以保证水柜内的水流循环。为防止水柜溢水和将柜内存水放空，须设置溢水管和排水管，管径可和进、出水管相同。溢水管上不应设阀门。排水管从水柜底接出，管上设阀门，并接到溢水管上。,9.4调节构筑物,9.4调节构筑物,水塔容积W=W1+W2一般为