第3章给水排水管道系统

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。

3排水3.1排水系统划分3.1.1生活排水分为：生活污水、生活废水。

3.1.2建筑物内生活排水系统划分：1 按排水水质分为：污废合流、污废分流。

2 按通气方式分为：1）不通气的排水系统。

2）设有通气管系的排水系统――仅设伸顶通气排水系统、专用通气立管排水系统、环形通气排水系统和器具通气排水系统。

3）特殊单立管排水系统――特殊配件的单立管排水系统、螺旋管排水系统。

3.1.3建筑物内雨水管道应与生活排水管道分别设置，单独排出。

3.1.4建筑物外小区排水分为：分流制、合流制。

1 分流制：用不同管渠分别收纳小区内生活排水和雨水的排水方式。

2 合流制：用同一管渠收纳小区内生活排水和雨水的排水方式。

3.2排水系统选择3.2.1建筑物内生活排水系统的选择，应根据排水性质及污染程度，结合室外排水体制和有利于综合利用与处理要求确定。

1 当建筑物采用中水系统时，所选用的原水系统的排水宜按排水水质分流排出。

2 当有污水处理厂时，生活废水与生活污水宜合流排出。

当生活污水需经化粪池处理时，其生活污水宜与生活废水分流。

3.2.2下列情况下的建筑排水应单独排水至水处理或回收构筑物1 公共餐饮业厨房排水及含有大量油脂的生活废水。

2 洗车台、汽车修理间含有泥沙、机油的废水。

3 燃油锅炉房、柴油发电机房的油箱间的地面排水。

4 超过排放标准、含有大量病菌、放射性元素的医院污水。

5 排水温度超过40℃的锅炉、水加热器等设备的排污水。

6 可重复利用的冷却水。

7 中水系统需要回用的生活废水。

3.2.3生活污水不宜与公共餐饮业厨房废水合用室内排水管道。

如需合用时，厨房废水必须先经过隔油处理。

3.2.4建筑物内生活排水一般采用重力排水。

当无条件重力排出时，可利用水泵提升压力排水。

3.3 排水管道计算3.3.1 卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径应按规范中“卫生器具排水流量、当量和排水管的管径”一表确定。

3.3.2 住宅、集体宿舍、旅馆、医院、疗养院、幼儿园、老人院、办公楼、商场、会展中心、中小学教学楼等建筑生活排水设计秒流量，应按下式计算：q p ＝+N ρp 12.0q max式中 q p ——计算管段排水设计秒流量（L/s ）；N p ——计算管段的卫生器具排水当量总数；α——住宅、旅馆、医院、疗养院、幼儿园、老人院的卫生间α＝1.5，集体宿舍、旅馆和其他公共建筑的公共盥洗室和厕所间α＝2.0～2.5q max ——计算管段上最大的一个卫生器具的排水流量（L/s ）。

中华人民共和国国家标中华人民共和国国家标准建筑给水排水设计规范ＧＢＪ１５—８８工程建设标准局部修订公告第６号国家标准《建筑给水排水设计规范》ＧＢＪ１５－８８Ｖ由上海建筑设计研究院会同有关单位进行了局部修订，已经有关部门会审，现批准局部修订的条文，自１９９８年１月１日起施行，该规范中相应条文的规定同时废止。

现予公告。

中华人民共和国建设部１９９７年９月１日中华人民共和国国家标准建筑给水排水设计规范ＧＢＪ１５-８８主编部门：上海市民用建筑设计院批准部门：中华人民共和国建设部关于发布国家标准《建筑给水排水设计规范》的通知（８８）建标字第１９６号根据原国家建委（８１）建发设字第５４６号文的要求，由上海市建设委员会会同有关部门共同修订的《室内给水排水和热水供应设计规范》已经修订完毕.经有关部门会审，现批准修订后的《建筑给水排水设计规范》ＧＢＪ１５－８８为国家标准，自１９８９年４月１日起施行。

原《室内给水排水和热水供应设计规范》ＴＪ１５－７４同时废止。

本规范由上海市建设委员会管理，具体解释等工作由上海市民用建筑设计院负责。

出版发行由中国计划出版社负责.中华人民共和国建设部１９８８年８月２４日修订说明本规范是根据原国家建委(８１）建发设字第５４６号文件的通知，由上海市民用建筑设计院会同有关单位，共同对原《室内给水排水和热水供应设计规范》ＴＪ１５－７４进行修订而成。

在修订过程中,进行了比较广泛的调查研究，认真总结了原规范执行以来的经验,吸取了部分科研成果，征求了有关单位的意见，经我委组织审查，完成了报批稿。

本规范共分四章。

修改的主要内容有：用水定额、住宅与公共建筑生活给水管道设计秒流量计算公式、生活污水排水设计秒流量计算方法和雨水道设计方法等。

本规范还补充了高层建筑给水排水、排水管道通气系统和医院污水消毒处理的内容，增设了游泳池和喷泉两节。

其它如防止水质污染、节水节能、安全供水、新型管材等方面也作了较多的修改和补充。

给水排水管网第四版第三章答案
1.在给水排水管网中，沿层水头损失一般与流速（或流量）的多少次方成正比？为什么？
给排水管网中，水流一般处于湍流，它分3个区域，光滑区Hf与v的1.75次方成正比，光滑管过渡到粗糙管的过渡区，Hf与v的1.75-2.0成正比，阻力平方区，Hf与v的2次方成正比。

2.为什么给水排水管网中的水流实际上是非恒定流，而水力计算时却按恒定流对待？
由于用水量和排水量经常性变化，雨水也是骤涨骤落，水力因素会随着时间变化，所以属于非恒定流。

管道水力计算目的在于合理经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深，如果在设计和施工中注意改善管道水力条件，可使管道内水流动状态尽可能接近均匀恒定流，也可以达到其目的，所以为了简化计算，就按恒定流对待。

3.如果沿层水头损失计算不准确，你认为可能是哪些原因？
沿层水头损失主要是固定边界发生突然变化而引起的，流速分布也发生变化，根据理论公式，水头损失计算不准确可能是局部阻力系数估计偏差大，或是平均流速没算准确，或是重力加速度没准确取当地值。

4.对于非满管流而言，管渠充满度越大过流能力越大吗？为什么？
不会越大，因为充满度是指管道中水深和管道直径的比值，过流能力是反应单位时间内此管道通过的流量，假设直径不变，水深一定范围增加，过流能力会加大，若超过一定范围，反而会阻碍管道过流能力，过流能力会下降。

5.在进行管道沿线均匀出流简化时，如果将一条管道划分为较短的多条管
段，误差会减小吗？
会减小，均匀出流的简化就是将其分为无数小管段，最后积分而成，可以减小误差。

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。

给排水科学与工程概论课程教学大纲1.课程基本信息2.课程概述本课程旨在引领学生了解给排水科学与工程专业的学科性质、教学内容、培养目标，掌握给排水工程各个方向的相关内容、基本概念、基本理论和方法，通过学习及查阅资料了解给水工程及排水工程的内容，认识水工程的新工艺、新材料、新设备等，为学习相关的后续课程打下良好的基础，具备对一些简单的工程实际问题进行定性分析的能力。

3.先修要求无。

4.课程目标目标1.掌握给排水工程的相关基本概念、基本理论和基本方法。

目标2.应用给排水工程的理论和方法对工程实际问题进行定性分析。

目标3.运用给排水工程的基本知识与理论初步建立解决问题的工程方法。

本课程支撑专业人才培养方案中培养规格6-1、培养规格6-2、培养规格7-1，对应关系如表所示。

5.预期学习结果6.课程实施（一）主要教学环节（二）学习要求《给排水科学与工程概论》是给排水科学与工程专业的一门专业选修课，要求学生通过课堂讲授与课后查阅资料掌握给排水工程各个方向的相关基本概念、基本理论和基本方法，了解给水工程及污水工程的内容，认识水工程的新工艺、新材料、新设备等。

（三）教学方法与策略本课程教学方法以课堂讲授和演示为主，讲授过程中要穿插讲解一些动画和工程应用的实例，同时要求学生自学相关内容，并多看课外参考书和文献资料。

7.教材以及其它教学资源参考教材：李亚峰，杨辉，蒋白懿. 给排水科学与工程概论（第3版）. 北京：机械工业出版社，2020.主要教学参考书：[1] 李亚峰. 建筑给水排水工程（第3版）. 北京：机械工业出版社，2018.[2] 严熙世，范瑾初. 给水工程. 北京：中国建筑工业出版社，2005.[3] 张自杰. 排水工程(下). 北京：中国建筑工业出版社，2000.[4] 李圭白，蒋展鹏，范瑾初，龙腾锐主编. 给排水科学与工程概论（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，2010..8.课程考核9.教学进度执笔人：审定人：审批人：批准时间：。

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念定在流，当但是，且而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。

五、水流的水头和水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能，一般用符号h或H表示，常用单位为米水柱(mH2O)，简写为米(m)。

水头分为位置水头、压力水头和流速水头三种形式。

位置水头是指因为流体的位置高程所得的机械能，又称位能，用流体所处的高程来度量，用符号Z 表示；压力水头是指流体因为具有压力而具有的机械能，又称压能，根据压力进行计算，即p γ(式中的p 为计算断面上的压力，γ为流体的比重)；流速水头是指因为流体的流动速度而具有的机械能，又称动能，根据动能进行计算，即22v g （式中v 为计算断面的平均流速，g 为重力加速度）。

位置水头和压力水头属于势能，它们二者的和称为测压管水头，流速水头属于动能。

流体在流动过程中，三种形式的水头(机械能)总是处于不断转换之中。

给水排水管道中的测压管水头较之流速水头一般大得多，在水力计算中，流速水头往往可以忽略不计。

，导致称为水当行计算。

式中f h v C R l —管渠长度，m 。

对于圆管满流，沿程水头损失也可用达西公式计算：22f l v h D gλ=（m ）（3-2）式中D —圆管直径，m ；g —重力加速度，m/s 2；λ—沿程阻力系数，28gC λ=。

沿程阻力系数或谢才系数与水流流态有关，一般只能采用经验公式或半经验公式计算。

给⽔排⽔管道系统思考题给⽔排⽔管道⼯程第1章给⽔管⽹系统概论１.给⽔排⽔系统、给⽔系统、排⽔系统、给⽔排⽔管⽹系统的概念？２.给⽔排⽔系统的主要功能、组成（⼦系统）？３.给⽔排⽔管⽹系统的功能与特点是什么？４.给⽔管⽹、排⽔管⽹系统的构成？５.给⽔排⽔系统的⽔量、⽔质、⽔压间的关系怎样？６.给⽔管⽹系统的类型？７.排⽔体制概念？排⽔体制的类型、选择？第2章给⽔排⽔管⽹⼯程规划１.给⽔排⽔⼯程规划的内容？２.给⽔排⽔⼯程规划的原则？３.城市⽤⽔量包括的内容？最⾼⽇⽤⽔量包括的内容？４.⽤⽔量的表⽰⽅法？５.⽤⽔量变化系数（⽇变化系数、时变化系数）含义、取值？６.城市⽤⽔量预测计算的⽅法？７.给⽔系统中各部分的设计⽔量？供⽔泵站（⼆级泵站）的供⽔流量确定？８.清⽔池、⽔塔的作⽤？调节容积如何计算？９.给⽔管⽹布置原则？消⽕栓、阀门、泄⽔阀、排⽓阀等作⽤和设置位置？１０.给⽔管⽹布置的基本形式，优缺点，适⽤范围？１１.输⽔管渠的概念？定线基本原则？１２.排⽔管⽹布置的原则、形式及各形式适⽤情况？１３.污⽔管⽹布置的原则和⽅法？１４.⾬⽔管渠布置的原则？⾬⽔⼝设置位置？第3章给⽔排⽔管⽹⽔⼒学基础１.⽔的流动有哪⼏种流态？在给排⽔管⽹⽔⼒计算时按什么流态考虑的？２.恒定流与⾮恒定流、均匀流与⾮均匀流、压⼒流与重⼒流，在给排⽔管⽹⽔⼒计算时各按什么情况考虑的？３.沿程⽔头损失、局部⽔头损失计算？４.⾮满流管渠计算？５.给⽔管道的简化，简化原则，简化⽅法，简化结论？６.⽔泵⽔⼒特性及其简化？第4章给⽔排⽔管⽹模型１.给⽔排⽔管⽹模型化经过的两个步骤？２.给⽔排⽔管⽹抽象后的两个基本元素？特点？３.环、树、关联集的概念?４.恒定流基本⽅程组：节点连续性⽅程（节点流量⽅程）、管段能量守恒⽅程（管段能量⽅程）的表达形式、含义？环能量⽅程？第5章给⽔管⽹设计与计算１.给⽔管⽹计算的内容?(设计、复核)？校核的⼯况、⽬的？各校核⼯况的条件和结果？２.⽐流量、沿线流量、节点流量、管段流量的计算？３.管段设计直径如何确定？经济流速概念？４.树状⽹（环状⽹）的管段流量、管径、节点⽔压（节点⽔头、⽔压⾼程）、⾃由⽔压的计算？控制点？⽔泵扬程、⽔塔⾼度？５.解环⽅程的基本思路和步骤?６.⽜顿拉夫森和哈代-克罗斯算法的解题⽅法？７.多⽔源管⽹的设计和校核内容、⽅法？８.解节点⽅程的基本思路和步骤?9. 最⾼时管⽹总⽤⽔量Q h ＝100L/s ，求各节点流量和管段流量?10.某城镇树状管⽹，管长如图所⽰。

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。