给排水课程.doc

Chap.1绪论1.1 给水工程之内涵给水工程 - 自来水工程自来水 - 以水管及其它设施导引供应合乎卫生的公共给水。水质须合乎两大原则：适饮：指水中无致病菌及对人体有毒之物质。可口：指水的外观无浊度、色度及臭味且水温及酸碱适当。充足的水量：指任何时刻的供水量均能满足未来计划用水量的需求。足够的水压：指自来水管线末端的用户或尖峰用水时刻供水顺畅。1.2 给水工程之规划自来水工程于设计-施工前，必须撰写工程规划报告书，内容如下；一、计划概说1.计划缘起2.欲达成之目标3.政策与法律规章4.区域内自然环境、社会经济环境等调查5.其它相关计划二、目前供水状况三、计划目标年 - 设计年限；约10 50年。四、计划给水区域五、计划给水人口计划给水人口计划目标年给水区人口总数 给水普及率人口预估方法：1.数学模式法（1）算数增加法：适用于人口在短时间之成长趋势轨迹近直线的情况（短期人口预测）y = a + b t y y = a + b t a t（年）（2）几何增加法：适用于新兴都市人口成长急促，呈几何级数增加（短期人口预测） y = y0（1+r）t y y = y0（1+r）t 斜率kd y r：单位时距之平均增加率 t（年）（3）递减增加法：适用于人口成长率呈缓慢递减，最后达饱和（古老都市人口预测） y = k - abt y k k：饱和人口 y = k - abt a：饱和人口-基准年人口 b：递减增加率 t（年）（4）指数曲线法：适用于各类型都市短期人口预测 y = y0 + Ata y a1 a=1 0a1 t（年）（5）理论曲线法（饱和曲线法）：适用于初期缓慢，中期急促，后其平稳之情况 ：等时距取三年等时距之人口数： 0 及 t（年）2.绘图模式法（1）曲线延长法：适用于小规模都市之人口成长（2）比较法：适用于性质相似而人口较多之都市作比较预测飽和百分比（對數值）（3）S曲线法：将各年人口数化为相当饱和人口之百分数，再绘于半对数纸上，延长此曲线来预估人口 3.人口密度推沽法 t（年）各种人口预测法之优缺点：1.数学模式法：缺弹性，未来人口变化因素无法考虑。2.新兴都市须考虑开发面积、进度及饱和人口密度等数据，为依据预测人口。p.1113, 例1-1，例1-2六、计划给水量 100 gal/人.天 ， 1gal=3.785L计划平均日给水量每人每日用水量 人口数 给水普及率计划最大日给水量平均日给水量 （1.2 1.6） 一般取1.5计划最大时给水量平均日给水量 （1.8 2.7） 一般取2.5计划最小时给水量平均日给水量 0.33用水量考虑因素：1.都市型态 2.水文条件 3.地区性质 4.水质水压 5.冷气机用水6.下水道建设 7.水表水价 8.时间给水 9.用水习惯 10.其它七、水源选择考虑：水量、水质、水权及地质等因素。八、系统规划与配置考虑：地形、地质、土地利用、配水方式、净水方式、施工难易、工程经济性及扩建难易等因素。九、系统设施安全分析考虑：结构安全、设施水密性、材质耐蚀性及公害与环境干扰等因素。十、财务分析筹措及扩建展望考虑：工程费、维护管理费、人事费及土地费用等因素。1.3 给水系统设计容量给水系统包括：进水设备、导送水管（渠）、净水设施、清水池、低扬程抽水机（原水）、高扬程抽水机（清水或配水）、配水池、配水管及用水设备等单元。给水系统配置； p.17 fig.1.7各单元设计容量；1.进水设备最大日用水量1.5 平均日用水量 + 损失水量最小日用水量0.6 平均日用水量最小时用水量0.33 平均日用水量2.导送水管（渠）最大日用水量3.配水池前后管（渠）配水池前（）：采最大时用水量2.5 平均日用水量火灾时：称同时用水量最大日用水量+消防用水量美国；消防用水量 ：人口（仟人），：gpm台湾； p.20，表中配水池后（）：（最大时用水量最大日用水量）及（最大日用水量最小时用水量）取其中值较大者设计。4.低扬程抽水机（原水）最大日用水量备用单位（故障修理） 或 2 平均日用水量5.高扬程抽水机（清水或配水）3 平均日用水量6.净水厂最大日用水量处理厂用水（反冲洗用水） 或快滤厂：1.6 平均日用水量慢滤厂：1.4 平均日用水量7.清水池依净水厂而定，停留时间以约1小时设计。 V=QT8.配水池平均时用水量之5 6小时，如考虑消防用水则须8 12小时。p.18 例1.3 , p.19 例1.4 1L=10-3m3, lpcd：每人每日用水量台湾省；每人每日供水量每年平均增加8L。1.4 给水系统之重要水质指针温度（Temperature）水温增加10，生化反应速率增加1倍，且DO，增加腐蚀性，有毒气体增加。色度（Color）真色度：去除水中悬浮固体而测定的色度。视色度：水样直接测得的色度。来源：1.枯枝落叶腐根、浮游生物及黏土等2.金属离子：Fe3+（褐）3.纸浆、染整及淀粉厂等1色度单位1mgPt/L（即1L K2PtCl2溶液中含有1mg的Pt）台湾省自来水标准为15铂钴单位一般新鲜污水：浅灰色 腐化污水：暗灰色或黑色浊度（Turbility）来源：黏土、硅土、淤泥、浮游生物、无机及有机微粒。1NTU = 1 mgSiO2/L 台湾省自来水标准为4NTU臭味（Odor）来源：1.自然现象：H2S、铁金属臭、黏土臭、铁菌及藻类浮游生物臭。2.工业废（污）水：炼油厂废水、机械工厂废水及焦炭、煤气厂之酚臭。3.味之来源：Cl、SO42-、Na、Ca、Mg、Fe及Cu之苦味。 Sample（ml）+无臭纯水（ml）臭气初嗅数 ， 台湾省自来水标准为3 Sample（ml）PH（Potential of Hydrogen）值PH = logH+ PH+POH=14 PH值之影响：1.藻类繁殖，PH增高2.加明矾操作时PH8.5会影响混凝效果3.PH值会影响腐蚀4.PH6.5会影响加氯消毒能力台湾省自来水标准为6.5PH8.5溶氧（Dissolved Oxygen）DO20,1atm饱和溶氧9.2 mg/l, 鱼类生长需求DO4.0 mg/l。生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand）BOD20下，5天好氧菌的生化作用所消耗的氧量，称BOD。第一段称CBOD约7 10天，将含碳有机物完全氧化成CO2和H2O时。第二段称NBOD约100天，将氮有机物分解成亚硝酸盐及硝酸盐时。碱度（Alkalinity）为中和强酸至某一PH值之能力。来源：1.OH-、CO22-、HCO3-2.硼酸盐、硅酸盐及磷酸盐等测碱度之目的：1.化学混凝：（1）使混凝剂在最佳的PH范围内操作。（2）混凝剂和碱度作用，产生沉淀绊除浊度作用。2.水软化：计算软化过程中，石灰或苏打灰之用量。3.腐蚀控制：饱和指数（）HCO3-、Ca2+、CaCO3平衡时之PH。即当时之PH值。0：不腐蚀也不结垢0：CaCO3过饱和，形成水垢0：具腐蚀倾向4.锅炉水因高温造成CO2跑掉，致PH值偏高。5.控制河川污染：藻类消耗CO2，致碱度增加。悬浮固体（Suspended Solid）S.S.水样过滤后，烘干（103 105）后，残留的重量称S.S.。十、总固体（Total Solid）TS 总固体TS=SS+DS水样蒸干后，残留的重量称TS水样过滤后，滤液蒸干后，残留的重量称DS蒸干残留物置入高温炉（550）一小时后之残留物重量，称灰分或固定固体FS蒸干残留物置入高温炉（550）一小时后之挥发损失的重量，称挥发固体VS十一、硝酸盐（Nitrate）蛋白质氮 游离氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮【污染时间短】 【污染时间长】（蓝婴病）台湾省自来水标准为NO3-N = 10 mg/l十二、磷酸盐（Phosphate）造成优养化现象， 总磷酸盐正磷酸盐聚磷酸盐十三、氟化物（Fluoride）水中含1 mg/l氟盐，可防止蛀牙。115 mg/l易发生氟中毒。台湾省自来水标准为 0.8 mg/l十四、比导电度（Conductivity）TS/导电度 0.6 0.7 mho/cm（微姆欧/公分）或 mmho/cm（毫姆欧/公分）十五、硬度（Hardness）消耗水中肥皂形成沉淀物之能力。总硬度（TH）碳酸盐硬度（CH）（暂时）非碳酸盐硬度（NCH）（永久）TH碱度 则 CH碱度： NCHTHCHTH碱度 则 CH碱度： NCH0硬度的好处：1.覆盖水管表面，防腐蚀。2.灌溉用水，可降低Na，增加植物产量。硬度的害处：1.降低清洁剂效力。2.纺织纤维产生斑点、瓷器变色及蔬菜变韧。3.产生水垢，耗燃料。4.锅炉用水产生爆炸。5.影响适饮性。台湾省自来水标准为 500 mgCaCO3/L十六、清洁剂ABS（硬性清洁剂）：生物不易分解，易引起泡沫、臭味及干扰水处理。LAS（软性清洁剂）：易生物处理。台湾省自来水标准：阴离子界面活性剂（MBAS） 0.5 mg/l十九、农药（Pesticide）1.有机氯烃类：DDT、BHC，具慢性生物累积性。2.有机汞类：具慢性生物累积性。3.有机磷类：残效性短、毒性大，但易消失，影响生物的酵素作用。三十四、有效余氯（Available Chlorine）自由有效余氯：Cl2、HOCl、OCl-之组合。 消毒能力Cl2HOClOCl-结合有效余氯：NCl3、NHCl2、NH2Cl之组合。三十六、大肠菌类（Coliform）革兰姆染色阴性、无芽胞之杆菌类，分解乳糖生成酸及气体，金属光泽之深色菌落，较一般致病菌生存力强，比一般细菌弱，检验快速简单。1.5 给水工程之基本流体力学知识1-5-1 静水力学水中质点无相对运动，故无剪应力（Stress），而只承受水压力。只包含高程位能及静水压能静水压力 静水总作用力F水体重量水面上的外力（大气压力） F 静水平均压力 ：平均水压力N/m2 A：作用面积m2 A F：作用总力N 如果A 0，则称静水压力水中某点压力符合巴斯噶定理（Pascals Principle）特性；1.静水压力的方向与作用面垂直，并指向作用面。2.静态水中任何一点，各方向的静水压力相等。静水压力基本方程式 P0 PAP0h h PA：水面下A点的水压力（N/m2） A P0：水面上大气压力（N/m2） ：水的比重量g（N/m3）：水的密度（kg/m3） mgg：9.8（m/sec2） 重量质量重力加速度h：深度（m）：A点水深处之单位面积上垂直水柱重量（N/m2）1.绝对静水压力：以完全真空为零点起算点所计算出的静水压力。2.相对静水压力：以大气压力为起算点所计算出的静水压力。在水表面的大气压力， 静水头为位置水头和压力水头之和。即静水头所以静态水体任何一点之静水头恒为常数。 P.42, fig. 1-14位置水头Z：基准面以上之高程（m）压力水头 （m） P：静水压力（N/m2），：水的比重量（N/m3）1-5-2 动水力学水流动状态的主要物理成因有高程位能、流速及动水压力等。动态水流体之重要性质1.密度（Density）单位体积分之质量， =m/V g/cm3 kg/m3 slugs/ft3标准状态水，4、=1 g/cm3=103 kg/m3=1.94 slugs/ft32.比重（Specific Gravity）3.比重量（Specific Weight）=g （N/m3或dyne/cm3）4.流水断面积水流通过的横截面积，cm2、m25.流速单位时间内水流之流动距离，m/sec、cm/sec水力学公式中的流速，一般采用断面上各深处之流速平均值。6.流量单位时间内水流通过某一断面的水体积； Q = V ACMS：m3/sec 、 CMM：m3/min 、 CMH：m3/hr 、 CMD：m3/day 、 CFS：ft3/sec 、 GPD：gal/day7.水的黏滞性不同流层间的相对运动，将产生内摩擦力。绝对黏度（Absolute Viscosity）：为水的剪应力（Shear Stress）除以单位长度变化之速度变化值。 ：水之剪应力 g/cm.sec2：绝对黏度 g/cm.sec：单位长度变化之速度变化值动黏度：水的黏度除以流体密度。 ：水动黏度 cm2/sec：水的密度 g/cm3p.45 Table1-2 黏度与温度之关系三、动态水流之分类1.压力流与非压力流：即水管与沟渠之区别。2.恒定流与非恒定流：恒定流：任一水质点的流速和压力不随时间而变化，仅与空间位置有关。P.46 fig.1-16恒定流连续方程式在给水工程的应用上，绝大部分的水流可视为恒定流。 A1 A2 V1 V2 A1V1=A2V2 p.47 fig.1.17恒定流能量方程式阐述水流中平均流速水头、压力水头、位置水头及其它损失水头之关系与变化规律，即能量守恒定律。 伯努利方程式（Bernoullis Egn.）1.位置水头水流断面中心离水平基准面之高程称之。2.流速水头断面单位水体重量之动能为，称流速水头。 m：水体质量 侧压管 V：平均水流速 （1/2）mV2：动能 测速管 p.48 fig.1-18 A 3.压力水头管中水压力P，将重量mg的水体提升h高时，所作的功为mgP/。压力水头：单位重量的水体提升h高时，所作的功为P/。4.水头损失（1）摩擦水头损失：因黏滞力、水流层间的内摩擦力及管壁与水之摩擦力等。（2）次要损失：水阀、闸门、弯管及水流入、出口等。p.49 fig.1-19 能量坡降线及水力坡降线 压力管水流动主要靠能量坡降线进行输水。水沟： 恒定流能量方程式 A dAcos dA 总能量水管：恒定流能量方程式 ZA B 渠底 dB dBcos管渠水力计算公式P.52 Table1-3 R：水力半径，A：断面积，P：湿润周长1.曼宁公式（Manning Formula） （m/m）坡降 A 断面积 P湿周长粗糙系数n：0.013 0.015 p.53 Table 1-4 曼宁公式2.赫兹威廉公式 D：管内径（m）C：Hazen Williams流速系数 （m/m）能量坡度L：总渠长度（m） p.54 Table 1-53.Darcy Weisbach 公式 ：摩擦损失水头（m）：管渠长：管内径：水力半径：摩擦损失系数0.015 0.022一般大管时值小、小管时值大、新管小、旧管大。管渠之流量与摩擦损失水头关系管渠流量 p.55曼宁公式较适用于管壁粗糙率较固定的管或新管。赫兹威廉公式较适用于管壁粗糙率变化较大的情况。管渠各种配件之次要水头损失计算公式 m：各种配件之损失水头系数1.吸水口损失系数m：0.02 1.3 p.57 Table 1-62.出水口损失系数m：近似1.03.弯管损失系数m： ：弯曲角度 R：弯曲半径：管内半径 P.58 61Home Work2. p.62y90=a（1+）t （1） y=32000（1+0.038）10 = 46464 人y80=y60（1+）20 （2） 46464 0.98 = 45535 人32000=15000（1+）20 平均日：2.133=（1+）20 46464 0.98 3.785 80 10-3 =13869.45 m3/daylog2.133=20log（1+） 最大日：0.0164=log（1+） 13869.45 1.5 = 20804 m3/day100.0164=1+ 最大时：=0.038 13869.45 2.5 = 34673 m3/day（3）a.原水抽水机： 2 平均日 = 2 13869.45 =27738.9 m3/dayb.配水系统：最大时 = 2.5 平均日= 20804 m3/dayc.快滤池：1.6 平均日=1.6 13869.45 =22191.12 m3/dayd.清水抽水机：最大日 + 3 平均日= 4.5 平均日= 313869.45 = 41608.35 m3/dayChap.2 取水工程取水工程：是推估计画目前年时之各项用水标的之需水量，构筑适当的取水设备，以供净水处理及配水之用。自来水源分：1.地面水：河川、水库、山涧水、海水淡化及回收水等。2.地下水：伏流水、井水及泉水等。自来水水源应考虑之因素：1.水量需充足，水质须良好。2.水权清楚并确保。3.建设及维护费低廉。4.扩建须容易。适合之水源优先级为：水量足 无须处理 重力送水 抽水机送水2-1 河川取水一、水质、水量特性1.受气象、天候之影响大；即气温、台风、干旱等因素影响。2.农工产业、生活废（污）水污染。3.自净作用依流速及水深而定。二、河川水量安全出水量：使河川维持自净能力之出水量。即20年发生一次枯水量（即不低于365天365 1/20天之水量或一年中346.75天以上的水量不低于此流量）。三、河川取水地点取水设备设置须考虑下列因素：1.避开急流处（取水设备）2.取水设备地基稳固3.取水口须低于水面4.取水设备远离岸边，防止被污染5.设于城镇之上游处6.不同深度设取水口四、河川取水设备 p.74 fig.2.21.取水门（Intake Gate）设于河川上游，进水流速1 m/sec，防砂石。2.取水塔（Intake Tower）设于水深2m以上，进水流速河川：15 30 cm/sec、水库：1 2 m/sec。3.取水格框（Intake Crib）不易设取水塔时采用（即低水位离岸太远时）4.取水管渠（Intake Conduit）适合河川下游平坦处，水源深、堤岸可防止浸蚀及沉积时采用。设于水面下6m以上，水底1m以上，进水流速5 10 cm/sec。2-2 湖泊水库取水2-2-1水质特性1.因位于上游，水质变化较小，且自净能力较大。2.易优养化，污染物不易扩散。3.春秋翻腾，易使水质恶化。2-2-2 蓄水量一、流量累积曲线（Ripple Method）-应用于只有短期数据时。 P.77 fig.2-3其假设每月需水量为定值，致需水量累积线为一直线。 P.82 例2-2二、尖峰序列法 - 应用于只有短时间的数据时。 P.78 例2-1三、统计再现法 - 应用于流量资料属长期性时。1.将历年河川流量的数据，由大而小顺序排列2.计算发生干旱的机率P， m：排序，n：统计年数 如：20年一次干旱=0.0476 20年二次干旱=0.095 20年三次干旱=0.1433.将以上河川流量数据和干旱机率绘于半对数坐标上 算数坐标 P p.81 fig.2-4 机率 河川流量（对数坐标）4.每n年发生m次干旱机会由图内插即可得蓄水库容量 p.83 例2-32-2-3 取水地点取水设备地点选定考虑因素：1.地基稳固，避免废（污）水流入点2.避免坍方、波浪阻塞取水口3.不接近航路地点，避免湖泊漂浮物汇集处4.不同水深处设取水口，离岸远，免受污染2-2-4 取水设备 - 常用取水塔（Intake Tower）设置要点：1.塔顶高于最高洪水位1 1.5m2.充分强度支撑洪水推力或地震力3.设2 3孔，高低不同之取水口4.进水流速为1 2 m/sec，减少砂石进入5.应设置避雷针、水位标尺等2-3 地下水取水2-3-1 水质、水量特性一般水质良好、水温变化小，常仅须消毒即符合安全要求。地下水常含有多量的硬度、氯盐、硫酸盐及铁、锰等。自净能力极低。一、浅井水特性1.水质一般比地面水好，但易受地面渗污水影响。2.水量不稳定。二、深水井特性1.自净作用较完全，水质变化较稳定2.水量较稳定，但H2S、NH3-N、亚铁溶解量较大3.地下水中无机物，易使藻类繁殖三、泉水（Spring Water）特性1.似地面水、浅井水2.经石灰岩层之泉水易受污染3.水温不稳定，出水量不大（稳）四、伏流水（River Bed Water）特性河川、湖泊底部或侧部砂砾层中所含的地下水称之1.受河、湖污染程度所影响2.含S.S.较少，但河川水位暴涨下，则受影响3.出水量视河、湖水量而定2-3-2 取水量定性法：地下水安全出水量：表示能规则而且经常被抽取的水量，但不发生其它可能的危害下（地层下陷、海水入侵等）。定量法：地下水安全出水量1.阶段式抽水试验（1）地下水流入水井属于层流状态时达西公式（Darcys Formula） ：地下水流速 ：透水系数（15.6，100坡降，每1m2断面，每分钟所流出的水量）：速度坡降：距离水井处之泄降值：抽水量 （2）地下水流入水井属于涡流状态时（一般属于超抽地下水时） 1；超抽地下水时，=1；正常抽水下（安全抽水范围）即观测各阶段之抽水量与水位泄降之关系，如； p.89 , fig.2-5由图中知在OB间为夹角450时为安全抽水范围，即最大抽水量BQ0.7安全出水量AQ。2.希尔法 - 分析地下水因抽水后之水位变化 p.90 fig.2-6安全出水量：使用1年后之水位无变化，地下水位变化为零，该1年用水量称之。3.哈定法 - 即地下水使用量或储存量 p.91 fig.2-7于一流域内，流入与流出水量之差值，必为渗入地下水量，若抽用量与储存量相平衡，则地下水水位即无变化。 地下水出水量之井平衡公式；一、井的平衡公式（Equilibrium Formula） 假设：1.连续抽水出水量一定，井之泄降值不随抽水时间而变。2.水流入井中属于层流状态3.含水层厚度相等，且透水系数K为定值。（1）自由含水层 p.92, fig.2-8达西公式（Darcys Formula） ：水力坡降出水量 ：水流断面积 （令） 若以两观测井观察泄降情形；则 ：观测井1距抽水井之距离 ：观测井2距抽水井之距离：观测井1之水位 ：观测井2之水位（2）受压含水层 p.93 , fig.2-9 ：水力坡降 ：水流断面积 ， 以两观测井观察时 （3）集中暗渠 p.94, fig.2-10于河川砾石层埋设集水暗渠，抽取伏流水。 ：水力坡降 ：水流断面积单边进水： ， 双边进水：传流系数T：15.6、100坡降，每1m饱和水层断面每分钟所能通过的水量m3（即m3/min.m）蓄水系数S：单位面积的水层方体，当垂直于水层面之水头增减1单位高度所流出的水量。受压含水层：S = 5 105 5 10-3非受压含水层：S = 0.05 0.3p.96 例2-4（1） 、 2-5（3） 、 2-6（涡状流）如果抽水量与泄降间并无法满足达西公式的层流状态（1）之正比关系时 即1 属涡状流动p.98 例2-7（2） 、 2-9（1） 、 2-10（1） 、 2-11（1）如果只有泄降d及透水系数K时影响半径R之估计值如下；影响半径 K之单位m/sec，d为m2-3-3 地下水取水地点1.避免影响附近设施及将来情形2.避免附近可能之污染源（即地下水距污染源15m以上）3.设施高度避免洪水及浸水4.避免海水入侵地点5.避免影响附近已设井6.如为海水入侵地区，设集水暗渠抽河床底部之地下水。2-3-4 取水设备井（Well）的设计井之构造 如； p.105 , fig.2-11，分井管、井深、滤管等。二、辐射井（Radial Well） p.107, fig.2-122-3-5 水井水量减低原因1.水井之干扰 - 水井常置于地下水流向之垂直线上排列，减少互相干扰。2.井筛孔之阻塞（1）震荡法：使水流引起激烈流动（2）化学处理法：以氧化剂氧化，使CaCO3破损除去。3.地下水储量减少，水位降低。4.因超抽、地震、空洞化、崩塌，以致含水层构造损坏及排砂量增加。5.海水入侵、都市污水等，造成水质变化。2-3-6海水入侵造成上层淡水，下层海水（比重大） p.109, fig.2-131.海水入侵之判断；（1）HCO3-与总阴离子数减少（2）Na+与总阳离子数增加（3）Cl-与（CO32-+HCO3-）之比增加2. 海水入侵之原因；（1）超过安全抽水量（2）盐水与良好含水层混合使用（3）凿井疏忽使盐水含水层渗漏（4）工程因素使盐水之地面水侵入优良含水层3. 海水入侵之防止法（1）减少抽水量（2）改变抽水区域之位置（3）人工补注法（4）抽水凹谷法：于海岸处设一连串平行于海岸之抽水井抽水（5）淡水峰法：与抽水凹谷法相反，以人工补注利用淡水挤出海水（6）永久性地下阻水屏障海水与淡水之水压高度之关系 （即） ：海水高度，：淡水高度p.112, 例2-142-3-7 含水层补注 - 以人工方法将表面水强迫或自然注入地底下方法：1.直接人工补注法：水土保持、浸流、灌溉法等2.凿井补注法：重力补注井、压力式、辐射式等3.间接人工补注法（感应补注法）：水库、河流边凿井抽水，使水流注地下水等Home Work11. 90 r=30cm=0.3m ， R=300m ，H=75m ，h=75-3=72mK2=410-3 m/sec =（20/9）10-3=2.2210-3m/s 45 （1）K1=510-3 m/sec = 0.445 m3/sec 30（2）12.受压含水层（深井）r=30 cm ， Q=200 m3/d ， x1=3 m ， x2=30 m ， y1=H3 m ， y2=H1 m（1）泄降多少m？ （2）Q=600m3/d，泄降多少m？（1） m2/d设泄降为0时R值？ m 其中 x H m h （2） m13.流量由小而大排列编号年份流量103 m3/y编号机率11970960150.9375219741050140.875319691250130.815419641290120.75519661320110.6875619631420100.62571973146090.562581975149080.591967153070.4375101965155060.375111961158050.3125121971162040.25131968168030.1875141972181020.125151962183010.0625（1）中数值：P50：由表中知取机率为0.5之1975年，流量为1490103 m3/y。平均值： m3/y每10年一次的最大及最小径流量；最大径流量：即10年一次干旱之机率，由机率-流量图中找出此机率之流量。最小径流量：即10年十次干旱之机率，由机率-流量图中找出此机率之流量。机率 m：1,2,3,4.15 n：15（资料总数） 以表中数据制作机率-流量图 机率 流量（对数坐标）（2）105 m3/d = 105 365= 3.65 107 m3/d 1.456 106 m3/d故不行。14.r = 15 cm = 0.15 m，m = 3.66 m，Q = 0.03 CMS，R = 150 m，h = H3 m（1） m/s =0.3 cm/s（2） 2 = 3x x = 1 mChap.3导水工程3-1导水方式分类；一、依水位及地形分 p.122, Table.3-11.重力式导水2.抽水加压式导水二、依水理分 p.123, Table.3-21.导水渠；主要为明渠，h：静水深，Z：渠底高程2.导水管 如果为N/m2时：压力水头，：位置水头，：流速水头 如果为Kg/m2时：=1000 Kg/m3 ，g = 9.8 m/sec2三、依与地表面之关系分1.地下式 2. 地上式考虑以下因素，选择最佳导水方式；1.地形地势 2.施工困难度 3.经济性 4.水力性质 5.输水量 6.水管强度 7.水污染防治观点 优缺点如； p.125, fig.3-13-2 水路线之规划一、导水渠路线规划原则1.以水理性、经济性、耐震性及维护保养分析后决定。2.尽可能避免斜坡面及填土等地基不安定之处所。二、导水管规划原则1.设于公有道路及其它自来水用地范围2.避免急剧转弯3.管在线输水点不得高于最低水力坡降线，避免产生气泡及管线破裂，使外面污水渗入。4.最大静水压不得超过管种最大使用静水压5.抽水机导水，应设减压设备，防止水锤作用。6.易生灾害地点，应设双导水管及连络管防止断水。3-3 导水管路之埋设深度1.应就土质、交通荷重、路面状况及冲力分布、水管材料而定。2.管径愈大，覆土深度愈大。3.一般最小覆土深度为1 m。寒带须在冻结深度以下。4.如有钢筋混凝土防护，可减至60 cm。3-4 导水管渠之水力特性1.最大流速限值混凝土或塑料管时 3.0 m/s， 钢管、铁管或硬质PVC则 6.0 m/s2.最小流速限值一般 0.6 m/s ， 最小应 0.3 m/sp.127, 例3-1 、 3-2 、 3-3Manning Formula ：断面积，：湿周长、：水力坡降渠： 摩擦损失 ：管长管： ：管径 ：管摩擦损失 ：摩擦系数 ：流体密度 ：重力加速度Hazen-Williams Formula管柱： p.135, 例3-6 中有错误3-5 导水系统之经济分析3-5-1 单一管径之重力流方式分析Hazen-Williams Formula公制； 英制；管柱： 管柱： ：水头差 ：管长 ：粗糙系数 ：水力坡降： m3/s ： m 设=100 ： ft3/s ： ft最小时，为经济管径，为经济流速。但0.63.0 m/s时，管径须再修正。3-5-2 单一管径之抽水加压方式分析抽水之总经费：管线设置、折旧及保养费：抽水机设置费：抽水站建设及维护管理费：电、水及人事费下，及时，为最小，求得之及为最经济。3-5-3 抽水机与隧道组合之经济分析p.139, fig.3-2如果，抽水扬程增加（即抽水成本增加及增大），则渐小，即隧道成本减少。3-6 导水管渠之主要附属设施一、导水渠之主要附属设施1.连络井或人孔 2.溢流口 3.排泥口 4.制水闸门 5.养护道路 6.栏污栅 7.伸缩接缝-10 20 m设置一个二、导水管之主要附属设施1.制水阀 2.减压阀 3.排气阀-有压力水流之导水管，常于管线突起之处聚积气泡影响水流 4.排水设备 5.接合井-于导水管分流及合流处设置 6.逆止阀-防止下游水倒流3-7 导水管渠之材料1.耐用、抗蚀性及内外载重抵抗力强2.符合卫生、不溶出有害物质3.易操作维护4.输水阻力小、水密性好5.费用低6.异形管易制造、施工及管理1.铸铁管（CIP） p.1432.钢管（SP） p.1443.钢筋混凝土管4.石棉管 p.1455.塑料管（PVC,PE）6.玻璃纤维强化塑料管（F.R.P） p.146Chap.4 抽水工程4-1抽水机使用情况1.原水抽水（浑水抽水或低扬程抽水）-抽送原水至较高处的净水厂2.清水抽水（高扬程抽水）-抽净水至高处之配水池3.配水抽水-维持系统一定且均匀之水压4.加压抽水（长距离抽水）-供水区地势高、阻力大时5.特殊抽水-净水厂中加药、沉淀池之污泥排除抽水机种类：1.离心式抽水机（一般抽水机）2.动力旋转式抽水机（混合反应用）3.推进式抽水机（抽污泥用）4.特殊用抽水机（如隔膜式抽水机：加药用）抽水机之选择考虑因素：1.抽水机特性：比速、电力来源、空间及环境限制2.正常抽水量及最大、最小量3.总扬程4.有效净吸水水头5.欲抽取液体性质4-2 抽水机特性一、抽水机特性曲线1.抽水机转速固定下 p.151, fig.4-1额定水头（Rating Head）：曲线中最高效率所应对的扬程额定容量（Rating Capacity）：最高效率点所应对的抽水量2.抽水机转速不定时 p.152, fig.4-2二、系统水头曲线一定管径下，抽水系统的水头损失随抽水量增加而增加。 P.153, fig.4-3即总动水头（Total Dynamic Head）总扬程=摩擦损失水头速度水头次要水头总净水头1.总净水头（Total Static Head） p.153, fig.4-4实扬程或净扬程 Z2.摩擦水头（Friction Head） 克服管线中流动所造成摩擦力之水头 （新管）（旧管）3.速度水头（Velocity Head）液体于系统中任一点所含的动能4.次要水头损失（Minor Head Loss）弯管与阀类所造成 ：水头损失系数5.总动水头（Total Dynamic Head）抽水时，抽水机运转所需克服的水头三、抽水机比速（Specific Speed） ：转速（rpm）， ：扬程（m）， ：抽水量（m3/min） 四、抽水机亲和定律 ：扬程 ：动力五、抽水机有效净吸水高度（Available Net Positive Suction Head）所需净吸水高度