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给水的历史 今天，用户们一打开水龙头就能使用到从供水系统提供的有足够压力的水。然而，纵观历史，这么便利的事在以前是不可能做到的。现代的给水系统是科学技术的结晶。早期的历史 古时人们必须从水源搬运水。由于很费劲，所以人们只是为了饮用与洗涤，我们今天灌溉用的水，冲厕，消防所用的巨大水量是不能用人工来供应的。 克劳琦先生说：“最早的给水可以追溯到公元前两千年”。给水管网分布在马里兰岛的米奇城，而且这些管网有些到至今还在发挥着他的作用。 像伊普斯和帕加的这些亚洲城市在公元前几个世纪就有了给水管网。那时的管网所使用的管子大多数由克拉雷公司制造。 报告里面提到了原始的泵，由苏仑斯制造局发明。在公元前一世纪使用，这些泵用于灌溉和在船上使用。 最杰出的给水系统在古代要数罗马的，他们利用重力来运输远距离的水。第一套系统应用于公元前312年，然而更多的系统被陆续建造。罗马人引进了压力引水管。管渠，这个词是从拉丁文里被引用的。罗马帝国衰落后，给水技术没有继续发展，直到文艺复兴之后这项技术才开始得到进步。 虽然中世纪的复杂给水系统不是很普遍。一般都是运用于从井里抽水到城堡里。一些在欧洲被称为最小的管渠仍然在今天存在着。现代 在13世纪，一条5.51千米的管道在英国被安装用于输水，在克罗伊登和伦敦之间。虽然有几条相似的管渠，但是水只是被运输到伦敦中心。居民们必须自己搬水。 直到582年伦敦建设了一个水轮用于供应到其城区的某一些地方，这个水轮是由泰晤士河的流动来驱使的。 文献显示1455年铁管首先在德国帝国城堡被应用。但是当时铁管是非常高价的。直到17世纪中期，伦敦拥有超过50千米长的管道。其中，有木制的，铁制的或是铅制的。 大部分早期的小直径管道由木头制造。而大管子由木头材料拼抽而成，所以木头管子要保持完好，如果它一直使用的话。所以，今天还有一些木制管道仍然在使用。 18世纪中期，铁制管道基本基本上取代了木制管道。美国第一条铁制管道是在费城铺设的。钢制管道在18世纪也被使用。在1892年三番市有将近125千米的钢制管道。 1652年一条管道被用于输送水到倪西集市，位于波士顿城。文献记载美国最早的给水系统是在思加福镇和莫拉里恩的定居点。这些系统里面钻木被用做管道。几乎同时，费城建设了第一套有泵的系统。水力学 在早期的历史里，并没有形成正式的水力学，但是很多科学家都对流体理论做出了贡献。最著名的要属阿奇美德思，他给出了福利的理论而且对泵的发展作出了贡献。 瑟塔思在公元97年写了第一本关于水利学的书，书里描述了罗马给水系统的建设，但是那时的罗马工程师更多的是靠他们的经验而不是建立了科学的体系。 水力学知道达芬奇时代才有了更大的进展。 直到17世纪早期，卡思特里已经形成了我们现在普遍使用的理论。他的学生特里可里描述了流体连续性的关系。 18世纪早期，牛顿发展了动量的基本法则。这个法则是基于对水力学的连续性的理解上的。通过动量法则，他发展了黏度理论。 18世纪中期，柏努利和他的父亲岳汉发展了分析流体学的理论。而且柏努利写了关于水力学的书。这本书是哪个时代最完善的关于树立学的理论。与柏努利一样做出了贡献的还有里昂。 早在1700年,亨利德空速显示了流体速度成平方的正比。虽然调查人员意识到流体流动损失动能，安神切梓是最早提出水头损失流体速度平方成正比的。 知道1840，哈根和路易思发展了层流损失分析方程。这项工作和切梓的 方程一同被朱利阿思和亨利拓展了。其他水头损失方程，更多的是应用于明渠的流体流动而不是管段里的流体的。其他方程由亨利和在世纪19年代初的库特,在19世纪末的罗伯特分别发展。在1883年，雷诺研究了层流和紊流的区别。他还定义了一些数字用语描述不同的流态。 虽然伟司巴克的方程可以用与计算关段的水头损失，但是计算摩擦的因素是很难的。威廉和哈贞提出了在紊流流态的水力损失方程，方程里面的摩擦因数被中立因数代替了。因为重力因数是更重要的而且更容易使用，因此哈真-威廉方程被广泛使用。 在20世纪早期是德国人科学发展的快速时期，他们在固体和流体之间的关系方面取得了长足的进步。尼古拉德思做了一个著名的实验，他用沙子模拟了管子的不同的黏度，从而计算出了流体在不同年度下的水头损失。这些关系被思坦通，哼特，和莱威思用图表来表示。他们揭示了雷诺系数的关系，管子的粗糙程度和摩擦的因数。 虽然在1897年以前对水力的瞬时性质有了一个广泛的认识，但是知道尼可莱从是年和理论证明了水会在遇到突然的阻力时会产生水锤。他也预测了关于因为黏度改变而产生的压力的方程。管涌 美国大部分旧的给水系统由铸铁制造。起初，铸铁在竖直的管道里面被铸造，但是这种发法被利用离心坊制造底铸铁取代。到了19世纪30年代，旧式的管段连接附件被新式的所取代。今天，出现更多的各种各样的管段内连接附件。 第一条水泥管于1922年在查尔司顿被应用。由于在防腐蚀有其优点，铸铁水泥管在19世纪40年代被广泛使用。 延性铸铁管在1948年被首先应用，然后其在新的定居点被应用。延性铸铁管比铸铁管子在拉伸性能上更有优势。在1979年，铸铁管研究协会改名为延性铸铁管协会。1951年出现的聚乙烯铁管改善了铁管的防腐性能。1972年关于聚乙烯的标准被通过。 钢管应用于不到一英寸的管道生产上。钢管可以对接或螺旋焊。今天，钢管在大工程中广泛应用，虽然在一些小镇上镀锌钢管仍然使用。 在19世纪精确的圆柱管大量生产，精确的圆柱管起先用预应力管。在当今社会，虽然一些钢铁管道被制作成小的尺寸，但是起着主流的大型管道还是占据着主要的用途，他们主要被用于大型水利输送。 直到1940年筒混凝土管才被广泛的使用于自来水的输送。筒混凝土管原本简称为预应力管,但现在称为杆包裹管。像混凝土管现在仅仅被用于大型的水利输送。 在当今PVC管被广泛的用于水利输送的安装。1930年这种新型的管道在德国被发明，在1950年传入到了美国。这种新型的PVC管道在美国大陆很快被接受，而且在1972年PVC管道发展到可以于传统的铸铁管道相互兼容使用。在1976年C-900作为 PVC管的一个标准型号。 在20世纪AC管被广泛的使用，特别是在一些小直径的管道中，AC管更是倍受亲奈。那是因为在当时人们的身体健康还没有得到广泛的重视。虽然AC管被用于自来水的输送，但是AC管中的致癌成在当时还没有被人们足够的重视，它能够影响人们的身体健康。 在以前给水管网由铅管和铜管组成。但是现在，铅管已经不在允许作为给水管网的材料，大多数的自来水公司都已经把铅管从给水管网中替换出来。在现在自来水公司把塑料管和铜管作为给水管道。 水在输送的过程中会流失，这主要是由于管道的内部构造和管道之间的衔接缝隙所造成的。早期从事管道清洗修复方法用刮板然后添加到水泥砂浆衬里进行保护。再后来管道清洗中使用一种叫做“猪”的聚氨酯。而新时代的刮管技术采用了由管径较小的物体嵌套在管道里面，在管道的一段拉镶嵌的在管道中的物体，以次来清洗管道，去除管道中的异物。水泵 早期主要是重力给水系统。早期的水泵采用的是阿基米德螺旋原理进行工作。而在现代的给水供应系统中水泵主要采用蒸汽驱动正位移泵。 “芝加哥在1860年中期最早在给水系统中安装水泵的。水泵安装在著名的芝加哥水塔中，这个建于1869年的芝加哥水塔现在还保存完好”。 在20世纪早期，那些由蒸汽驱动的水泵被电力驱动的水泵所取代。芝加哥也在1910年率先安装了第一批电力水泵。在1921年，液压刘秀文出版第一套标准、行业标准的工业泵。在随后的几年间，水泵开始向小型化和高速化发展。水泵技术的发展同样也伴随着制造工业和电力工业的发展，水泵的高速化和大型功率化，导致了水泵需要更多的电能。消防 消防栓是给水系统的一个重要的标志。在早期的消防系统中，消防员是重给水管道中取水，然后用木制的容器提着水进行消防。管道中能够提供足够的水进行消防，消防员利用水泵将水调度到火灾现场。当火被熄灭后，安装水泵的插头就被留在了水管上。之后这些留下的插头就被用于调度水进行其它地区的消防。 在早期的消防工作中约翰在1800年后发明了水利喷头及其附件。1874年亨利发明了世界上第一个自动消防系统，之后全国消防协会成立于1914年。全国消防协会在1896年制定了第一部消防手册。 早期的消防栓被每个事业单位所预定，直到20世纪，消防栓才开始大规模的批量生产以及大量被用于出口，当然消防栓的规格也开始标准化。在北美，消火栓在当地通常被放在地面上，但是在一些欧洲的国家，消火栓是被放在地表下面的并且在上面覆盖了一层保护层。 在1965年以前，美国的火灾防御系统，通常是采用的地下水作为消防水源。然而，在1965年美国保险协会的改变导致了消防工业的转变。在1971年，保险服务办公室制定了使用水义务的条例，来控制自动消防系统使用的水源。计量 亨利皮特在1730年首次发明了测量流速的装置。在1875年，米尔成为了第一个利用电子空速测量火灾的人。然而，空气开关没有具备在关闭的水泵上使用的能力，随后爱德华和约翰在1895年发明了皮托的一种装置。 首位移测量仪表用客户用水量是来自发达国家的威廉于1850年发明的。第一商用公尺以亨利沃辛的名字命名的。在1700年的后期第一个电流表被一个名叫瑞哈德的德国人研制。第一个被称为现在涡轮技术的机器被首次使用在长打1895米的洪流上。第一复方米,其中枯水位移1米,高流量机组,由鲁特于1903年上申请了专利。 之后在1800年的初期以为意大利的科学家把它命名为丘米，赫歇于1800年后在麻州首次研制实用丘米技术。大多数的顾客都不提供消费率，而是采用公尺作为量度单位。随后，弗兰克在1931年发明了一种可以记录消费率总数和小数信息的一种装置。容器 另一部分是看得见的水缸水系统开发。在现代大多数的水缸都是由钢材制作的，而在过去制作水缸的材料通常是板铆接的。第一AWWA标准,发表于1935年被列入焊接的新标准，直到1950年新的焊接技术取代了过去的板铆接。70年代以来螺旋水缸厂和涂料厂通常情况下使用的都是大号水缸，他们也积极的呼吁小型水缸的出现。 水缸高架设计,经过多年的演变,从设计到一个多柱基座设计。改善涂料、阴极保护系统开发,并已导致更好的检验技术与现代水缸增加涂料寿命，并且这些更好技术的开发使用，使得现在水缸内层涂料的使用寿命大大的改善。 地下水缸常常是用混凝土制作的，并且这些水缸中的一些往往于地表持平。杰米罗姆在1942年第一次成功的发展了预应力水缸。在1952年混凝土首次被用于制作水缸，水缸中用钢铁做隔板可以起到水力垂直加固的作用。到1960年，水缸的制造工业在这个时期已成为了一种风气。水质考察 综观世界历史上水资源的分布，如果进入给水系统中的水质是有足够保证的话，那么进入水塔中的水质也是可以保证的。对水质的研究可以揭示水资源的分布，这是由于两岸关系,生物膜生长、开放水箱、配电系统组件等种种原因都会对水质资源造成一定的影响。 美国在1974年对安全饮用水条理进行了修改，又在1986年和1996年对安全饮用水条理先后进行了两次修正。法律条例的改变带来了水质标准的改变，现在饮用水不得不放置在水塔中。 新法规中特别指定预防回流污水的污染，包括防止铜，铅等重金属对水质的污染，同时新法规还制定了清除和监测铅水系统，消毒杀菌后所形成的副产物，以及对废弃的储水罐的处理等等。尽管有新规定的出台，但是在卡部和基甸密苏里的水塔中还是发生过比较严重的水质事故。此外，当恐怖分子在2001年袭击了纽约和华盛顿后，故意污染威胁事件也开始成为关注的焦点。水力分析 解决水流和压力问题实际上是研究布水系统中数以千计的同时非线性方程。直到现代电脑技术的改进和发展，这些似乎不能完成的非线形方程的计算才可能实现计算。以次同时，20世纪早期的工程师们能够利用简化的组合法规或一些守旧的计算法则计算和分析出水力分布。工程师们利用他们超出专业知识的分析能力来分析水力分布。 弗里曼在1800年后期发明了图