《给排水管道工程》课程教学大纲.doc

给排水管道工程课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260442课程名称：城市给排水管道工程英文名称：Urban Sewerage Pipeline Engineering课程类别：专业选修课学 时：54学时。学 分：3.0学分适用对象：环境科学专业考核方式：考试（闭卷考试，平时成绩占总成绩的30%）先修课程：水力学、水泵与泵站、工程水文学、水文地质、FORTRAN语言和工程制图二、课程简介给排水管道工程课程是理论性和实践性都很强的学科，是环境科学专业限选的一门课程。本课程向学生介绍给水管道工程和排水管道工程两大部份内容，给水管道工程主要讲解地表水取水构筑物;给水系统分类、组成、布置;给水系统的流量和水压关系;及输水和配水工程。排水管道工程主要讲解排水系统概论;污水管道系统设计; 雨水管道系统设计;排水管渠系统的管理和养护。培养学生运用基础理论分析和解决有关工程实际问题的能力，为专业课学习和今后的工作打下较坚实的基础。能够进行城市给水管道系统的初步设计。本课程的总学时为54学时，全部为课堂教学。三、课程性质与教学目的给排水管道工程是环境科学专业主要课程之一，属专业限选课程。给排水管道工程的给水管道工程目的是使学生能够1）使学生能了解给水系统分类、组成布置，以便进行管道设计时选择有针对性出的管道布置方案。2）使学生了解给水系统的工作情况，重点要求学生掌握给水系统间量和压的关系、适用范围。3）使学生掌握给水管道水力计算的工作原理、重点要求学生掌握给水管道水力计算方法和步骤。4）通过理论学习和课程设计的训练，而使学生能合理布置给水管道，并对其进行优化设计，并能综合评价造价和运行成本。而使学生能了解给水系统组成及作用,给水流量的计算，掌握给水管网的水力计算和管网布置，了解给水管网设计的基本过程，了解设计的思路和程序，加深对工程设计的理解，加强绘图练习及计算机绘图，加强利用参考书的能力，进一步熟悉工程设计的步骤及要求，为工程设计打下基础。给排水管道工程的排水管道工程目的是使学生能够(1)全面掌握和了排水工程系统规划的基本概念、常识；(2)准确掌握有关城镇给水管网设计的基本原理以及相关的计算方法； (3)准确掌握有关城镇排水管道设计的基本原理以及相关的计算方法。(4)通过理论学习和课程设计的训练，而使学生能了解排水流域的划分及排水流量的计算，掌握排水管网的水力计算和管网布置，了解排水管网设计的基本过程，了解设计的思路和程序，加深对工程设计的理解，加强绘图练习及计算机绘图，加强利用参考书的能力，进一步熟悉工程设计的步骤及要求，为工程设计打下基础。四、教学内容及要求给水管道工程第一章 给水系统（一） 目的与要求通过本章的学习，掌握给水系统分类，给水系统的组成和布置、给水系统布置的影响因素、工业给水系统。1、 掌握给水系统分类，给水系统的组成和布置及各组成作用；2、 掌握城镇总体规划，水源，地形，水厂位置，产业结构等对给水系统布置的影响；3、 工业给水系统，分类，水量平衡水量平衡图。 （二） 教学内容1.1 给水系统分类1. 主要内容(1)水源：地表水、地下水(2)动力：自流、加压(3)用途：生活、生产、消防(4)对象：城镇、工业2. 基本概念和知识点给水系统，用水对象构筑物， 设备，管路系统3. 问题与应用（能力要求）学会给水系统分类途径，书P9页1习题1.2 给水系统的组成和布置1. 主要内容(1) 给水系统的组成及作用(2) 给水系统的布置和影响因素2.基本概念和知识点取水，净水，加压，输送，调节，统一给水， 分质给水，分区给水3.问题与应用（能力要求）书P9页2，3，4习题1.3 影响给水系统布置的因素1. 主要内容（1）影响给水系统布置的因素2.基本概念和知识点从城镇总体规划，水源，地形，水厂位置，产业结构角度体会给水系统布置的因素3问题与应用（能力要求）书P9页5，6习题(三) 实践环节与课后练习要求学生认真查阅有关资料，思考给水系统布置的因素对确定响给水系统方案关系。(四) 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第2章 设计用水量（一） 目的与要求 通过本章的学习掌握用水量定额，用水量变化。1掌握 用水量定额及特点（标准）:生活用水量定额,生产用水量消防用水量 浇洒道路和绿化用水量未预见水量2掌握用水量变化：最高日用水量，平均日用水量，日变化系数， 时变化系数：3掌握 工业给水系统，分类，水量平衡水量平衡图。4掌握用水量计算（二） 教学内容 2.1 用水量定额及用水量计算1. 主要内容（1） 用水量定额（标准）（2） 用水量计算2. 基本概念和知识点用水量定额种类，用水量定额受哪些因素影响，用水量计算包括哪些内容3. 问题与应用（能力要求）（1）学会用水量定额选用和用水量计算（2）书P14, 1，2题 2.2 用水量变化1. 主要内容（1） 生活用水和生产用水随机性和周期性两个特征（2） 用水量变化几种表达形式（3） 学会用水量计算方法2. 基本概念和知识点最高日用水量，平均日用水量，日变化系数 ，时变化系数：最高日最高时， 3. 问题与应用（能力要求）日变化系数 ，时变化系数的意义，其大小对设计流量影响(三) 实践环节与课后练习课后进行3学时设计，完成对设计流量计算(四)教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学和课后设计相结合。第3章 给水系统的工作情况（一） 目的与要求 通过本章的学习掌握给水系统的流量关系，给水系统的水压关系。1掌握取水构筑物、一级泵站设计用水量，二级泵站设计用水量，水塔和清水池的容积计算. 2掌握水泵扬程的确定3掌握水塔高度的确定4.掌握二级泵站设计用水量（二）教学内容3.1 给水系统的流量关系1. 主要内容（1）取水构筑物、一级泵站,二级泵站设计用水量，水塔和清水池的容积计算及关系. （2）掌握水泵扬程的确定（3）掌握水塔高度的确定2.基本概念和知识点系统的流量关系：取水构筑物、一级泵站、二级泵站、水塔、清水池作用容积和设计流量计算水系统的水压关系：；水泵扬程的确定3.问题与应用（能力要求）会进行给水系统各组成部分流量、容积计算；会进行给水系统水泵扬程和水塔高度的确定； （三） 实践环节与课后练习书P21页1，2，3，4，5，6，7，8；课后进行6学时设计授课方式：教师以多媒体授课为主，提问，讨论、习题课为辅。（四）教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学，通过电子图片来讲解，通过一次课堂例题分析而使学生掌握相应知识点设计第4章 管网和输水管渠布置（一）目的与要求 通过本章的学习掌握管网布置形式，管网定线，输水管定线1掌握给水管网的布置原则、特点、形式 2掌握输水管渠原则、特点、形式（二）教学内容4.1 管网布置形式及定线1. 主要内容（1）管网的布置形式，适用范围及优缺点(2)管网定线布置原则及影响因素 2.基本概念和知识点树状管网,环状管网；管网定线所报括的内容3.问题与应用（能力要求）掌握给水管网的布置原则、特点、形式和内容4.2输水管定线1. 主要内容（1）输水管的布置形式，适用范围及优缺点（2）输水管定线布置原则及影响因素2. 基本概念和知识点 输水管渠定义，特点，形式，定线原则 3. 问题与应用（能力要求）掌握输水管渠的布置原则、特点、形式和内容（三） 实践环节与课后练习长握给水管网的布置；输水管布置原则（四）教学方法与手段教师以多媒体授课为主，提问，讨论、习题课为辅，课后进行2学时设计 第5章 管段流量、管径和水头损失（一）目的与要求通过本章的学习掌握管网计算的课题，管网图形及简化，沿线流量和节点流量，管段计算流量，管径计算，水头损失计算，管网计算基础方程，管网计算方法分类。1管网计算的课题内容，重要性，步骤2管网图形管网图形 ，管网节点/管段/管线/环3管网比流量/沿线流量/节点流量4管段计算流量（树状管网/环状管网 ）5管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足关系6流量和水头损失的关系：7管网计算目的（多水源环状管网的管段数/ 单水源环状管网 8 管网计算方法（解环方程/解节点方程/解管段方程）（二）教学内容5.1 管网计算的课题和管网图形及简化1. 主要内容（1）管网计算的课题（2）管网图形及简化2. 基本概念和知识点管网计算的课题内容及步骤；管网图形基本要素3. 问题与应用（能力要求） 了解管网图形及简化教学重点及难点、重点：1.树状管网/环状管网管段计算流量方法及步骤 2. 解环方程/解节点方程/解管段方程原理及步骤难点：解环方程/解节点方程/解管段方程原理及步骤5.2 沿线流量、节点流量和管段计算流量1. 主要内容（1）沿线流量定义及其计算（2）节点流量定义及其计算（3）管段计算流量定义及其分配原则及计算2. 基本概念和知识点环的基本概念；比流量，沿线流量，节点流量，转输流量基本概念；树状管网的管段流量确定；环状管网满足连续性条件的流量分配方案3. 问题与应用（能力要求）比流量定义，如何计算，如何变化？沿线流量转节点流量计算方法？树状管网和环状管网的流量分配有什么不同？5.3 管径、水头损失计算1. 主要内容（1） 管道直径、管段计算流量和水流速度之间关系（2） 流量和水头损失的关系（3） 管径、水头损失计算2. 基本概念和知识点在确定的计算流量下，管道直径是流速的函数（技术、经济上考虑，）； 投资偿还年限总费用、管网造价、年度运行电费、年折旧费用间的关系；掌握均匀流基本公式、舍维列夫公式（适用于旧铸铁管和旧钢管）、巴甫洛夫斯基公式（适用于混凝土管、钢筋混凝土管、海曾威廉公式、柯尔勃洛克公式及其适用条件。3. 问题与应用（能力要求）掌握利用水力查表计算法求管道管径、水流速度、水头损失的关系（三） 实践环节与课后练习书P45页 6，7，8，9，课后进行4学时设计（四）教学方法与手段教师以多媒体授课为主，提问，讨论、习题课为辅第6章 管网水力计算（一）目的与要求通过本章的学习掌握树状管网计算水力计算环状网计算原理及步骤，环状网平差方法，输水管（渠）计算，应用计算机解管网问题1. 树状管网计算步骤(干管/支管水力计算)2环状网计算原理（环方程组解法/节点方程组解法/管段方程组解法）3哈代-克罗斯法环状网平差方法和步骤（管网设计/管网核算）4输水管（渠）计算（水位差已知的压力输水管/水位差未知的压力输水管）5 利用建立衔接矩阵的方法进行应用计算机解管网问题（二）教学内容6.1 树状管网计算1. 主要内容(1) 树状管网干管计算步骤(2) 树状管网支管水力计算(3) 确定水塔高度和水泵扬程(4)何为控制点？2. 基本概念和知识点何为树状管网干管、树状管网支管； 树状管网干管、支管水力计算特点、方法和步骤3. 问题与应用（能力要求）树状管网计算过程？如何划分树状管网干管、支管，确定管径方法有何不同？每一管网有几个控制点？6.2 环状网计算原理及环状网平差方法1. 主要内容（1）环状网计算原理（环方程组解法原理、节点方程组解法原理、管段方程组解法原理）（2）环状网平差方法及步骤（哈代-克罗斯法） （3）管网计算时的水泵特性方程（4）管网核算及校核条件：2. 基本概念和知识点环方程组解法、节点方程组解法、管段方程组解法原理建立条件及应用；哈代-克罗斯平差法步骤；管网水力计算；核算及校核条件（消防时、最大转输时、事故）3. 问题与应用（能力要求）解环方程组原理；什么是闭合差、闭合差大小说明什么问题；哈代-克罗斯平差法步骤6.4 输水管（渠）计算1. 主要内容（1）水位差H已知的压力输水管（2）水泵供水的输水管的压力输水管2. 基本概念和知识点平行敷设两条彼此独立的输水管在正常运行和事故运行下情况；平行敷设两条输水管，等距离设置N条联络管段在正常运行和事故运行下情况；了解输水管特性线、输水管的当量摩阻和水泵特性曲线；确定事故运行流量；3. 问题与应用（能力要求）输水管为什么要分段？如何计算分段数？（三） 实践环节与课后练习书P76页习题 1，2，3课后进行6学时设计（四）教学方法与手段教师以多媒体授课为主，提问，讨论、习题课为辅第7章 水管、管网附件和附属构筑物（一）目的与要求1. 水管材料和配件2管网附件3管网附属构筑物4调节构筑物7.1 水管材料和配件1. 主要内容（1） 管道材料应该符合以下要求及种类（2） 各种管道材料种类、优缺点及适用范围（3） 管道接口（焊接、法兰连接、承插连接）2. 基本概念和知识点金属管材种类；非金属管材种类；PCCP管与钢管比较；管道接口3. 问题与应用（能力要求）常用管道材料有哪些；学会选择管道材料；7.2管网附件1. 主要内容（1）阀门作用、种类及作用（2）消火栓作用、种类及安装位置2. 基本概念和知识点认识阀门种类及应用；消火栓作用、种类及安装位置；3. 问题与应用（能力要求）阀门作用、种类及作用；消火栓作用种类及安装位置7.3 管网附属构筑物及调节构筑物1. 主要内容（1）附属构筑物、种类及安装位置（2）节点详图（3）调节构筑物作用2. 基本概念和知识点附属构筑物、种类及安装位置；节点详图；调节构筑物作用3. 问题与应用（能力要求）阀门井起什么作用，有哪几种形式，安装位置，大小如何定？水塔和水池应布置哪些管道？（三） 实践环节与课后练习课后进行2学时设计（四）教学方法与手段教师以多媒体授课为主，提问，讨论、习题课为辅 排水管道工程第一章 排水工程规划概述（三） 目的与要求1. 城镇排水工程规划任务；2. 城镇排水系统的体制，合流制和分流制；3. 城镇排水系统的组成；4. 城镇排水系统的平面布置，周边式和穿坊式。（四） 教学内容1.1 排水系统体制及选择1. 主要内容（1）城镇排水工程规划任务；（2）城镇排水系统的体制，合流制和分流制；2. 基本概念和知识点城镇排水系统的体制，合流制和分流制3. 问题与应用（能力要求）学会排水体制的选择，书P22页1，2习题1.2 排水系统主要组成1.主要内容城镇排水系统的组成工业排水系统的组成雨水排水系统的组成2. 基本概念和知识点各种排水系统的各由哪几部份组成，用途如何3. 问题与应用（能力要求）明确排水系统各部份的作用，书P22页3习题1.3 排水系统布置形式及规划设计原则1. 主要内容城镇排水系统的平面布置规划设计原则2. 基本概念和知识点排水系统的布置形式；区域排水系统；排水系统规划原则3. 问题与应用（能力要求）排水系统的布置几种形式各有什么特点，适合条件是什么？排水系统规划设计，应考虑哪些问题？(三) 实践环节与课后练习本章节有 学时实验，要求学生根据设计要求，认真查阅有关资料，准备设计用资料，确定排水区界，划分排水流域(五) 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学, 学时实验采用设计方式完成第二章 污水管道系统的设计（一）目的与要求1. 污水量的计算；2. 污水管道系统的布置原则和方式；3. 污水管道系统的计算及计算方法；4. 污水管道在街区内的位置布置。（二）教学内容2.1 设计流量确定1.主要内容生活污水设计流量；工业废水设计流量；地下水渗入量；总设计流量2.基本概念和知识点污水定额；日变化系数；时变化系数；总变化系数；水量统计方法3.问题与应用（能力要求）会进行水量统计且编制成表；书P60 3,4,5题 P61 1题实验: 计算管段的排水流量设计2.2 污水管道的水力计算 1.主要内容管道中污水流动恃点 ；水力计算的公式；水力计算的设计数据；管道的埋深 ；水力计算的方法2.基本概念和知识点流量/流速公式；设计充满度；设计流速；最小管径；最小设计坡度；覆土厚度；埋深；水力计