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给水排水管网系统设计课程汇编

一、课程概述与学习目标

给水排水管网系统是城市基础设施的重要组成部分，承担着保障城市生产生活用水供应与污废水、雨水及时排除的关键功能。本课程汇编旨在系统梳理给水排水管网系统设计的核心理论、关键技术与工程实践要点，为相关专业人员提供一套逻辑清晰、内容详实、实用性强的知识体系。

通过本课程的学习，应达到以下目标：

1.深刻理解给水排水管网系统的构成、功能及在城市水系统中的地位与作用。

2.熟练掌握给水管网和排水管网（含污水、雨水）设计流量的计算方法与原理。

3.掌握管网水力计算的基本理论，包括水流运动规律、水头损失计算、管网优化设计等。

4.具备进行给水管网和排水管网系统规划、布置、水力计算、方案比选及初步设计的能力。

5.了解管网系统主要管材、附件及附属构筑物的选型原则与技术要求。

6.培养运用专业规范、标准进行工程设计的意识与能力，树立工程伦理与可持续发展理念。

二、给水管网系统设计

2.1设计基础与用水量计算

给水管网设计的首要任务是合理确定设计用水量。设计用水量是规划和设计给水管网系统的基本依据，其大小直接影响管网的规模、投资及运行经济性。

2.1.1用水量分类与影响因素

城市用水量通常包括生活用水量、生产用水量、消防用水量和其他用水量（如浇洒道路、绿地等）。影响用水量的因素主要有人口规模与构成、经济发展水平、产业结构、气候条件、用水习惯及水价政策等。

2.1.2用水量计算方法

生活用水量：通常以人均日生活用水量指标为基础，结合设计人口进行计算，并考虑用水变化系数（日变化系数、时变化系数）以确定最高日最高时用水量。

生产用水量：由各工业企业根据生产工艺要求提供，或参照相关行业用水指标估算，需考虑生产规模、用水工艺及重复利用率。

消防用水量：根据城市规模、建筑物性质、火灾危险性等，按国家现行消防规范确定，包括室外消火栓用水量和火灾延续时间。

总设计用水量：为各项用水量之和，并考虑一定的未预见水量及管网漏失水量。

2.2给水管网布置与定线

给水管网的布置是在满足供水要求的前提下，合理确定管网的走向、干管位置、节点布置等，力求经济、安全、可靠。

2.2.1管网布置形式

主要有树状网和环状网两种基本形式。树状网构造简单、造价低，但供水可靠性较差，适用于小型或对供水安全要求不高的区域。环状网供水安全性高，水质不易因滞留而恶化，但造价较高，适用于大中型城市及供水安全要求高的区域。实际工程中常采用两者结合的混合式布置。

2.2.2管网定线原则

力求管线短直，就近供水，以降低管网造价和水头损失。

合理布置干管，确保主要用水区域和大用户的供水可靠性。

考虑地形条件，充分利用现有水源和水压，力求重力流供水。

避开不良地质地段，减少与其他地下管线及构筑物的交叉干扰。

兼顾远期发展，留有扩建余地。

2.3给水管网水力计算

水力计算是给水管网设计的核心内容，目的是确定各管段的管径、水头损失，进而确定水泵扬程或水塔高度，并校核管网的供水能力。

2.3.1水力计算基本方程

以连续性方程（节点流量平衡）和能量方程（管段水头损失与节点水压关系）为基础。节点流量需通过沿线流量的合理分配得到。

2.3.2水头损失计算

常用公式有海曾-威廉公式、曼宁公式等，根据管材特性选择适宜的公式和粗糙系数。

2.3.3管径确定

在已知设计流量和经济流速的前提下，初步确定管径，并结合水力计算结果进行调整。管径选择需兼顾经济性与水力条件。

2.3.4水泵与水塔（高位水池）的设置与计算

当水源水压或地形高差不足以满足管网最不利点水压要求时，需设置水泵加压。水塔或高位水池可调节水量、稳定水压，其高度和容积需通过水力计算和水量调节分析确定。

2.4给水管网水力工况分析与校核

管网设计完成后，需进行多种工况下的水力校核，确保其在不同条件下均能满足设计要求。

2.4.1设计工况校核

校核最高日最高时用水量条件下，各节点水压是否满足最小服务水头要求，各管段流速是否在经济流速范围内。

2.4.2消防工况校核

模拟发生火灾时，最不利点消防栓的压力和流量是否满足消防规范要求，同时兼顾非消防区域的基本用水。

2.4.3事故工况校核

模拟局部管段损坏或泵站故障时，管网的供水能力和水压能否维持基本供水需求。

2.5给水管材与附属构筑物

2.5.1管材选择

常用给水管材有球墨铸铁管、钢管、预应力混凝土管、塑料管（如PVC-U、PE管等）。选择时需考虑工作压力、管径、敷设条件、土壤性质、腐蚀性、使用寿命、造价及维护等因素。

2.5.2附属构筑物

包括阀门（闸阀、蝶阀、止回阀等，用于控制水流、调节流量、检修隔离）、消火栓（消防专用）、排气阀、泄水阀、水表节点等。其设置位置和数量需满足管网运行、维护和安全要求。

三、排水