飞跃班给水第2讲章输水和配水工程

1、章录和输水管渠的布置1分区给水系统4水力计算基础2水管、附件和附属构筑物5水力计算3知识框架知识框架给水工程各章节分布统计（2020年版）本章节比重单选（题）3125216.67%多选（题）2344418.80%案例（题）1954221.54%2 输水和配水工程单选多选案例2.1和输水管渠的布置111302.1.14802.1.2输水管（渠）7502.2水力计算基础1812142.2.1水力计算的目标和方法0022.2.2管段计算流量8642.2.3管径计算5302.2.4水头损失计算5382.3水力计算1010232.3.1枝状网水力计算3262.3.2环状网水力计算5582.3.3多水源0

2、202.3.4输水管渠计算2192.4分区给水系统7542.4.1分区给水系统的能量分析7442.4.2分区给水形式的选择0102.5 水管、附件和附属构筑物6412.5.1水管材料1002.5.2 给水管道敷设与防腐2302.5.3附件和附属构筑物311知识框架未考过蓝宝书中的知识点考点分布考点子考点题号备注工况计算（1）判定转输工况： 系统用水量水厂供水量2013-2-A-3最高用水时、消防工况（2）消防工况校核：一处着火点的位置、服务水头、水量要求2013-2-P-2低压消防、海曾-威廉公式流量计算（1）比流量法计算节点流量𝑞𝑖 = 𝛼&#

3、119902;𝑙 = 0.5𝑞𝑙2012-2-A-4单侧配水（2）管段计算流量：节点连续性及流量分配2016-2-A-22011-2-P-22010-2-P-12008-2-P-12007-2-A-32006-2-P-2考点考分点布子考点题号备注谢才公式计算𝑛2𝜐2𝑖 =𝑅4 3（1）求粗糙系数𝑛比值𝑖 𝑅4 3𝑛 =𝜐2017-2-A-22008-2-A-2（2）求水力坡降𝑖比值

4、9899;2𝜐2𝑖 =𝑅4 32014-1-A-4（A）（3）求输水流量𝑄比值𝜋 𝐷2𝐷𝑛2𝜐2𝑄 = 𝜐 𝐴𝐴 =𝑅 =𝑖 =44𝑅4 32019-2-P-22016-2-A-32014-2-P-22014-1-A-4（B）（4）求局部水头损失𝑗比值𝜐2𝑖 𝑅4 3Ү

5、95; = 𝛴𝜉 2𝑔𝜐 =𝑛2014-1-A-4（C）（5）求圆管比阻比值64𝑛3 2 𝜐3 2𝛼 =𝑅 =𝜋2𝐶2𝑑5𝑖3 4𝑗2014-1-A-4（D）（6）求沿程水头损失与局部水头损失比值𝑦2𝑔𝑛2=𝐿𝑗 𝜉𝑅432014-1-P-3考点分布考点子考点题号

6、备注海曾-威廉公式计算（1）水头损失比值10.67𝑞1.852𝑙𝐿𝑑4.87𝑄1.852 =1 =1×2×1𝐶1.852𝑑4.872𝐿2𝑑1𝑄2𝑗2018-2-A-2（2）管径计算110.67 × 𝑞1.8524.87𝑑𝑗 =𝐶1.852 × × 𝐿2018-2-A-32013-2-P-2还了

7、时变化系数与高日高时流量考点分布考点子考点题号备注水力计算（1）控制点的判定及选择： 节点服务水头最不容易满足要求的点2011-2-A-22009-2-A-22007-2-A-3（2）节点水压标高之差=管段水头损失 = 𝛼𝐿𝑄22019-2-A-32018-2-P-12017-2-P-12012-2-P-32011-2-A-22011-2-P-22009-2-A-22007-2-A-3（3）多水源供水分界线上的点𝑞 =𝑠2012-2-P-32019-2-A-8考点分布考点子考点题号备注环网水力计算（1）已知闭合差&

8、#119894; = 0，环内各管段满足连续性方程𝑞𝑖𝑗 = 0和能量方程𝑖 = 02008-2-P-1流量、水头损失值带方向相加（2-a）公共管段校正后流量计算：校正流量已知2006-2-A-32009-2-P-22010-2-A-22016-2-P-2（2-b）公共管段校正后流量计算：校正流量未知2007-2-P-32014-2-A-2 𝑠 × 𝑞1.8521= 𝑞𝛥𝑞 = 𝑛|𝑠 × w

9、902;1.8521|（2-c）非公共管段校正后流量计算2008-2-A-3考点分布考点子考点题号备注并联输水管道水力计算（1-a）已知重力输水可资利用水头，求并联管道（不设连通管）输水能力 = 𝛼𝐿𝑄22007-2-P-22012-2-A-32019-2-A-42019-2-P-3（1-b）已知并联管道（不设连通管）输水能力，求水头损失 = 𝑆𝑄2𝑆=𝑆1 × 𝑆2𝑑2𝑆1 +𝑆22018-2-P-2（2-a

10、）并联重力输水管道（设置连通管），正常工况与事故工况水头损失相同，求事故水量𝑄𝑎2006-2-P-32017-2-P-2（2-b）并联输水管道（设置连通管），已知事故水量𝑄𝑎，求事故工况水头损失2017-2-A-3汇入管：汇入管流量汇入管水损水压2019-2-A-2考点分布考点子考点题号备注支墩受力计算水平力系三力平衡计算：支墩外推力+承口摩擦力=管道试验2006-2-A-4考点子考点题号备注分区给水系统节能计算（1）只有直接串联分区2009-2-A-32016-2-P-3串联分区时， 直接串联泵房进口有 可利用（2）总体并联，局

11、部串联分区2011-2-A-3（3）总体串联分区，局部并联分区： 不分区供水时，取扬程最大值；2007-2-A-2案例详解2-01 供水工况判定1、考点归属：消防工况的校核计算2、解题步骤：2013-2-P-2某城镇供水最大用水小时实测情况，已知节点3为控制点，各节点最小服务水头按满足居民楼3层考虑，其中管段34的长度为200m，其原设计管径为150mm，节点3和4的地面标高 分别为35m和20m。城镇消防用水量为10L/s（且按1个火灾点考虑）。则管段34合理的最小管径应为下列哪项（水头损失按海曾威廉公 式计算，海曾威廉系数Ch = 130 ）？（A）150mm （B）100mm （C）75

12、mm（D）50m4101428案例详解2-01 供水工况判定10 +10 𝑞4 +8 + 1010 𝑞：B40 +𝑞10着火点放在控制点3上，两种工况下14 + 𝑞= 10L/s = 0.01 𝑚3 𝑠𝑄34消防工况下节点3服务水头10m节点4服务水头16m28 + 𝑞3、陷阱和难点分析：消防工况一处火灾时，应把火灾点设置在高日高时控制点上。系统供水量应在高日高时水量基础上再叠加消防水量。34=35 + 10 20 + 16= 9m 1 4.8710.67 ×

13、; 0.011.852 × 200题中火灾点3的节点流量，应由水厂、水塔共同提供。火灾点的服务水头满足低压消防即可，为10m水柱。其它节点服务水头仍按高日高时要求的最小服务水头。室外给水设计规范（GB50013-2006）规定承担消防任务的管道最小管径为100mm。消防给水及消火栓系统技术（规范GB 50974-2014）𝑑34= 0.083m1301.852 × 9管段3-4是城镇供水，长度大于200m，必须设置消火栓，若节点4发生火灾，必然承担消防水量，其管径丌能小于 100mm。另有定。案例详解2-02 管段设计流量案例详解2-02 管段设计流量案例详

14、解2-02 管段设计流量：C2008-2-P-1根据E点流量平衡，有𝑄= 38 12 15 = 11.0𝐿/𝑠𝐸𝐹某经平差计算，各环闭合差均为0，已知部分管段流量及水头损根据F点流量平衡，有𝑄𝐹𝐺 = 11 + 5 7 = 9.0𝐿/𝑠失如附图所示，求管段F G的流量及水头损失为以下何值？（A）14.0L/s，1.08m（C）9.0L/s，0.66m（B）9.0L/s，1.08m（D）14.0L/s，0.66m1、考点归属：节点流量连续

15、性计算管段设计流量2、解题步骤：3、陷阱和难点分析：无论环状网、枝状网，都遵循节点流量连续性原则，进行流量分配。案例详解2-03管段水头损失案例详解2-03管段水头损失案例详解2-03管段水头损失1、考点归属：谢才公式变形应用、管渠的水力半径计算2、解题步骤：2014-2-P-2某长距离大型原水钢筋混凝土输水管（重力流），管内径为D。如改用正方形断面的满流暗渠输水，在输水断面面积和输水水力坡降不变的前提下，暗渠与钢筋混凝土输水管的输水流量之比最接近下列哪项（钢筋混凝土管及暗渠的粗糙系数均取n = 0.013）？（A）0.841 （B）0.923 （C）1.082（D）1.214：BD22L2

16、=，边长L =D4D2L2R渠3、陷阱和难点分析：谢才公式变形，比值计算时去掉不变参数。LD4L= D24R渠 = 4L = 4R管 =DR管满管流条件下，方渠、圆管的水力半径计算。R4 32 32 3i R4 3Q渠渠A渠渠R渠2渠由 =可知，=Q=R4 3= 0.9226n2AR管管 管管管管案例详解2-03管段水头损失2014-1-A-4有两根管径大小不同的输水管，若其长度和布置方式完全相同，管材均采用水泥砂浆内衬的糙系数n均取0.013，下列有关其输水特征比较的判断中，哪项不正确？（A） 若管道流速相同，两根管道水力坡降之比仅与管径有关（B） 若水力坡降相同，大口径管道输水量大于小口径

17、管道（C） 若水力坡降相同，两根管道的局部水头损失总值相同（D） 大口径管道的比阻值小于小口径管道的比阻值1、考点归属：谢才公式变形应用2、解题步骤：3、陷阱和难点分析：谢才公式变形，比值计算时去掉不变参数。，粗：Cn221 1 1 4 3R4 3R4 3R4 3id𝐴项， 1i2= 1= 1= 2=2 1 4 3n22R4 3d12 2 1R4 3R222 32 3n22n2222Rd 1 =2 121 12 211𝐵项，i= i=12R4 3R4 3R4 3R4 3R2d21212案例详解2-04管段水头损失案例详解2-04管段水头损失1、考点归属：利用海曾

18、-威廉公式求管径2、解题步骤：2018-2-A-3一城市水厂供水规模为6万m3 d，全部从水厂清水池通过长2500m、粗糙度= 0.2mm的内涂防锈涂料的光滑重力流输送到城区泵站再供给管网，每天供水21h，供水时变化系数Kh = 1.28。水厂清水池和泵站吸水井最小水位差为9.0m，内涂防锈涂料的海曾-威廉系数取Ch = 120，水厂自用水量和漏损量约占供水规模的19%。不计局部水头损失，该重力流输水管直径（mm）应选多大？（A）750（B）800（C）850（D）9003、陷阱和难点分析：B系统高日高时流量： q =计算高日高时流量时，Kh错对应成21小时。计算高日高时流量时，多代入水厂自用

19、水量和损量。题中粗糙度数值没有用。6 × 104× 1.28 = 3200 m3/h = 0.89m3/s 1 漏2410.67 × q1.8524.87输水管直径：dj =× LC1.852 × 9.0h 1 10.67 × 0.891.8524.87题干中提及海曾-威廉系数取C ，提示使用海曾-威廉h=× 2500= 0.799m1.852120× 9.0公式计算管道水头损失。重力流管道水位差即管道水头损失。案例详解2-05水力计算案例详解2-05水力计算案例详解2-05水力计算1、考点归属：控制点的判定2、解

20、题步骤：2011-2-A-2图示环状配水，要求配水的最小服务水头按直接供水建筑层数为6 层确定。则水厂二级泵站出厂处(A点) 的自由水头应为多少？（A）33.3m（B）32.3m（C）31.0m（D）28.3m3、陷阱和难点分析：控制点易出现在 量较大点。控制点是拟定控制点可以选择最高点、离源端较远点、节点流中节点服务水头最难满足的点。中的任意点。：B按6层确定的最小服务水头12 + 4 × (6 2) = 28m假设H点为控制点，E（或G）点服务水头 20 + 28 + 3.2 24 = 27.228m服务水头F点服务水头 20 + 28 + 3.2 + 0.5 25 = 26.7

21、28m服务水头则H点不是真正的控制点，F、E（或G）点均低于28m水头，且F点最低，为控制点。按A-D-C-F水流方向得A点自由水头为：25 + 28 + 1.1 + 1.6 + 3.6 27 = 32.3m拟定控制点若不是真正的控制点，可以从真正的控制点继续推求，也可以按真正的控制点服务水头差值予以补齐。4、举一反三：假设中各节点要求的最小服务水头不一致，增加判定控制点的难度，则需要校核每个节点的服务水头是否满足要求。案例详解2-05水力计算1、考点归属：节点水压标高之差，支管水力计算2、解题步骤：2009-2-A-2某枝状最高日最高时供水量123L/s，节点流量、部分管段管径、长度及水头损

22、失计算结果见附图，要求满足最小服务水头为20m，则B F管段的最小管径DN为下列何项？注：水头损失计算采用hLQ2，Q以L/s计的值为DN3000.945 × 106， DN2502.48 × 106，DN2008.06 × 106，DN15036.8 × 106（A）DN150（B）DN200（C）DN250（D）DN3003、陷阱和难点分析：管段两端节点水压标高之差等于管段的水头损失。支管水力计算方法，注意支管存在最大水头损失。支管上的起点在干管上，属于定压节点，节点水压标高由控制点循水流求得。计算节点水压标高时，水头损失 “逆加顺减”。本题计算所得

23、比阻𝛼值较选项略大，计算管段水头损失略大，支管末端服务水头略小于规定的20m，理论上不合理， 实际工程上允许。选择大一级管径，投资增加较大且使节点富裕的服务水头过多。：A实际服务水头𝐸，判定D点是控制点= 𝐻𝐶 0.56 27 > 𝐷= 𝐻𝐶 2.48 26𝐻𝐵 = 20 + 26 + 2.48 + 0.67 = 49.15𝑚𝐻𝐹 20 + 20 = 40𝑚 49.15 40 = 9

24、.15𝑚 = 𝛼 × 1100 × 0.0152𝐵𝐹𝛼36.97，选择𝐷𝑁150管径最合适案例详解2-052019-2-P-3水力计算某原水工程设计水量2800 m3 h，输水管道方案采用两根平行的内衬水泥砂浆金属管向水厂有压供水。沿水流方向，管间连通管将输水管平行分为三段：首段为DN800，段长1200m；中段为DN600，段长400m；末段为DN500，段长180m。若水厂进水和输水管起始供水不变，假设某分段中有一单管因事故运行，则输水管系复核的最小输水量为多

25、少（ m3 h）? （管道粗糙系数n = 0.013，不计管道的局部损失和连通管的水头损失）（A）1864 （B）1951 （C）1960 （D）21561、考点归属：当量摩阻、水损不变、求最大摩阻2、解题步骤：单管摩阻双管摩阻正常水损判定最大摩阻求最小水损3、陷阱和难点分析：当量摩阻计算量大。判定最大摩阻易出错。：ADN800、DN600、DN500管段各自单根摩阻、两根并联当量摩阻分别为：6.876𝑠1 = 0.00573 × 1200 = 6.876，𝑠𝑑1 =𝑠2 = 0.02653 × 400 = 1

26、0.612，𝑠𝑑2 = 1.719410.612= 2.653412.618𝑠 = 0.0701 × 180 = 12.618，𝑠= 3.15453𝑑3422800 2正常输水时水头损失h = s𝑞2 = 6.876 + 10.612 + 10.612 ×DN500管段损坏单根时，管段总当量摩阻最大，对应最小供水量为= 4.55𝑚36004.55× 3600 = 1863.6m3/h𝑞=𝑚𝑖𝑛

27、;16.99案例详解2-05水力计算1、考点归属：2019-2-A-8某给水供水分界点，流量分配，海曾·威廉公式，节点水压标高之差2、解题步骤：流量分配管段流量管段水头损失水流沿线总水损节点水压3、陷阱和难点分析：流量分配不要出错。注意管段流量方向。水损顺减逆加。由泵站和高地水库对置供水，具体布置见简图。已知节点与节点的流量64%由泵站来水供给。假设高地水库水位标高（保持恒定）和泵站出站管顶标高分别为22.0m和3.5m；泵站至节点以及高地水库至节点的水头损失分别取2.5m和4.15m，则泵站出站管起点管顶水压（MPa）为多少?（Ch取值120，1MPa = 102m水柱）节点流量表

28、及管段参数表如下（A）0.17 （B）0.20（C）0.23（D）0.24：B高地水库供水量 75 + 50 × 1 64% = 45 L s泵站供水量 62 + 48 + 75 + 50 45 = 190 L s管段-的流量190 62 48 = 80 L s，其水头损失为1.8528010.67 ×× 6501000h13= 3.20m1201.852 × 0.34.87泵站出水管起点管顶水压为22 4.15 + 3.20 + 2.5 3.5 = 20.50m = 0.20MPa节点𝑃𝑖1234流量𝑞&

29、#119894; (𝐿 𝑠)62487550： 管段𝐿12𝐿13𝐿34管长（m）320650310管径（mm）200300200案例详解2-05水力计算2019-2-A-2某平原地区自用水率为5%、规模为12万m3 d水厂的进水所需为0.12MPa，原水由泵房通过长8km的DN1200的内衬水泥砂浆单管供应。为适应水厂规模扩建至20万m3 d，拟另择地新建泵房和输水单管与原系统供水，新输水管长取10km，口径DN1200内衬水泥砂浆，接管点位于原输水管距水厂2 km处。假定水厂进水和原有泵房输水不变，则新泵房供水（

30、MPa）最接近以下哪个选项? （输水管粗糙系数n = 0.013，不计输水水量损失和局部水头损失，1MPa = 102m水柱（A）0.222 （B）0.255 （C）0.267 （D）0.340）1、考点归属：汇入管、谢才公式、节点水压标高之差2、解题步骤：D2120000 × 1.05𝑃1 𝛼 × 8000 ×= 𝑃厂864002200000 × 1.05计算2km管段新水损汇入点节点水压标高6km管段水头损失6km管段新流量Q210km新管段水损新泵房供水3、陷阱和难点分析：误以为汇入后6km管段水量仍

31、是12万。𝛼 × 6000 × 𝑄2 + 𝛼 × 2000 ×= 0.931 𝑚3 𝑠= 1.500 𝑚3 𝑠𝑃1 = 𝑃厂𝑄1186400联立可得 𝑄22200000 × 1.05𝑃 = 0.342𝑀𝑃𝑎2𝛼 × 10000 × 𝑄2 + 𝛼

32、; × 2000 ×𝑃2 = 𝑃厂286400200000 × 1.05=𝑄+ 𝑄1286400案例详解2-06 环状网水力计算案例详解2-06 环状网水力计算案例详解2-06 环状网水力计算1、考点归属：2014-2-A-2某供水环状网公共管段校正流量计算2、解题步骤：管径、管段分配流量、管段长度及水流方向简化如图示，经平差计算后，管段23第一次校正后的流量数值最接近下列哪项？注：管径DN300、DN400、DN500、DN600的比阻分别为：0.5296、0.1305、0.0440、0.0181。

33、（A）0.0908m3/s（B）0.0692m3/s（C）0.0483m3/s（D）0.0286m3/s案例详解2-06 环状网水力计算3、陷阱和难点分析：管段水头损失计算时，流量指数用1.852，不要用2。：C12 = 0.0181 × 800 × 0.3211.852 = 1.765𝑚计算 𝑠𝑞n1时，可变形为：𝑠𝑞n1𝑞=12𝑞1.7650.852𝑠𝑞= 5.4980.32112计算闭合差时，管段水头损失正、负号选取原则：23

34、 = 0.5296 × 600 × 0.0801.852 = 2.955𝑚232.955站在环内，看流量方向，顺正逆负，水头损失符号同流量。计算环的校正流量公式：𝑠𝑞0.852= 36.938𝑞230.08013 = 0.0440 × 850 × 0.2831.852 = 3.611𝑚13𝑞133.611𝑠𝑞0.852= 12.7600.283𝑖𝑗𝐼 = 1.765 + 2.955

35、 3.611 = 1.109𝑚𝑞𝑖 = 𝟏. 𝟏𝟎𝟗= 𝟎. 𝟎𝟏𝟎𝟖𝒎𝟑/𝒔𝒒 =𝑰𝟏. 𝟖𝟓𝟐 × 𝟓. 𝟒𝟗𝟖 + 𝟑𝟔. 𝟗x

36、785;𝟖 + 𝟏𝟐. 𝟕𝟔𝟎注意公式中的“”、分母上的“𝑛 ”不要丢落。公共管段所在各环的校正流量，根据正负号判定顺逆方向，再根据方向判定与公共管段初设流量方向是否一致，一致则绝对值相加，相反则绝对值相减。24 = 0.1305 × 640 × 0.1461.852 = 2.367𝑚242.367𝑠𝑞0.852= 16.212𝑞240.14634 = 0.1305 × 680 ×

37、 0.1321.852 = 2.087𝑚34𝑞342.087𝑠𝑞0.852= 15.8110.132𝐼𝐼 = 2.367 2.087 2.955 = 2.675𝑚 𝟐. 𝟔𝟕𝟓= 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟗𝒎𝟑/𝒔𝒒=𝑰𝑰𝟏. 𝟖

38、;𝟓𝟐 × 𝟏𝟔. 𝟐𝟏𝟐 + 𝟏𝟓. 𝟖𝟏𝟏 + 𝟑𝟔. 𝟗𝟑𝟖= 𝟎. 𝟎𝟖𝟎 𝟎. 𝟎𝟏𝟎𝟖 𝟎. 𝟎𝟐𝟎

39、;𝟗 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟖𝟑𝒎𝟑/𝒔𝒒𝟐𝟑 𝑰𝑛 𝑠𝑖𝑗 𝑞𝑛1𝑖𝑗案例详解2-07并联输水案例详解2-07并联输水案例详解2-07并联输水1、考点归属：无连通管的并联重力输水管道水头损失计算2、解题步骤：2018-2-P-2一输水工程从水源地到水厂絮凝池采用长300

40、0m、直径分别为D1 = 300mm、D2 = 250mm平行布置的两条内衬水泥砂浆铸铁管重力流输水。经测算，直径为D1 = 300mm的铸铁管比阻a1 = 1.07（d以m计，Q以m3/s计），直径为D2 = 250mm的铸铁管比阻a2 = 2.82。已知水源地最低水位标高为120m，水厂地形标高为70m75m，总设计输水量为Q = 0.18m3/s。输水管局部水头损失等于沿程水头损失的10%计，则水厂絮凝池起端水位标高为多少是合适的？（A）69.04m（B）74.68m （C）76.18m（D）80.33m3、陷阱和难点分析：当量摩阻的计算公式。：CS1 × S2并联重力输水管道的水头损失相等。节点水压标高之差=管段水头损失。计算管段水头损失不能忽略局部水头损失。题干中没特别提醒，流量指数选2。4、举一反三：根据并联管道水头损失相等，再根据摩阻关系，也可以求得单根管道分配的流量，进而求得其总水头损失。h = 1.1 × S× Q2× Q2= 1.1 ×d2S1 +S2(1.07 × 3000) × (2.82 × 3000)× 0.182= 1.1 ×= 43.82m( 1.07 × 3000 +2.82 × 300)2水厂絮凝池起端水位为1