管道工程(Pipeline Engineering)课程基本信息课程编号:02021641课程总学时:32实验学时:4学时课程性质:选修课程属性:专业类开设学期:第6学期课程负责人:张发文课程团队:杨建涛授课语言:中文适用专业:环境工程对先修的要求:工程力学,流体力学,水泵与泵站对后续的支撑:水污染控制工程主撰人:张发文审核人:杨建涛大纲制定(修订)日期:2023.06、课程的教学理念、性质、目标和任务管道工程课程是理论性和实践性都很强的学科,是环境工程专业的一门专业选修课程。本课程的主要任务通过学习,使学生系统地了解城市管道工程的基本知识,掌握城市给水、排水管道工程的基本概念、基本理论,以及各种管道工程及其附属构筑物的施工、维护和管理。通过本课程的学习,使学生系统地掌握给排水管网系统工程的基本理论、工程设计的步骤、设计计算方法:了解管网系统安装、运行、管理基本理论和基本知识,使学生初步具备给水排水管网系统的规划、设计和从事科研的能力。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑支撑毕业要求指序号毕业要求课程目标标点1了解给水系统分类、组成、布置,以便进行管道设计时有针对指标112指标2性选择出管道布置方案。掌握给水系统设计用水量计算,给水管网水力计算,了解给水32指标3管网设计的基本过程、思路和步骤,加深对工程设计的理解。3指标3具备查询工程规范或手册等工具书的能力,为给排水工程设计36打下坚实基础。指标6三、教学内容及进度安排课内支撑学生学习序号教学内容教学方式学时预期成果课程目标302
302 管道工程 (Pipeline Engineering) 课程基本信息 课程编号:02021641 课程总学时:32 实验学时:4 学时 课程性质:选修 课程属性:专业类 开设学期:第 6 学期 课程负责人:张发文 课程团队:杨建涛 授课语言:中文 适用专业:环境工程 对先修的要求:工程力学,流体力学,水泵与泵站 对后续的支撑:水污染控制工程 主撰人:张发文 审核人:杨建涛 大纲制定(修订)日期:2023.06 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 管道工程课程是理论性和实践性都很强的学科,是环境工程专业的一门专业选修课程。本课 程的主要任务通过学习,使学生系统地了解城市管道工程的基本知识,掌握城市给水、排水管道 工程的基本概念、基本理论,以及各种管道工程及其附属构筑物的施工、维护和管理。通过本课 程的学习,使学生系统地掌握给排水管网系统工程的基本理论、工程设计的步骤、设计计算方法; 了解管网系统安装、运行、管理基本理论和基本知识,使学生初步具备给水排 水管网系统的规划、 设计和从事科研的能力。 二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑 序号 课程目标 支撑毕业要求指 标点 毕业要求 1 了解给水系统分类、组成、布置,以便进行管道设计时有针对 性选择出管道布置方案。 指标 1 指标 2 1 2 2 掌握给水系统设计用水量计算,给水管网水力计算,了解给水 管网设计的基本过程、思路和步骤,加深对工程设计的理解。 指标 3 3 3 具备查询工程规范或手册等工具书的能力,为给排水工程设计 打下坚实基础。 指标 3 指标 6 3 6 三、教学内容及进度安排 序号 教学内容 学生学习 预期成果 课内 学时 教学方式 支撑 课程目标
包括给水系统分类,给水系统提前发布本章节的预的组成和布置、给水系统布置使学生掌握给水系习内容,让学生了解的影响因素、工业给水系统。统分类,给水系统的该课程的学了解该章重点包括给水系统的分类、组组成和布置及各组节的学习任务和要成和布置:从城镇总体规划,成作用:掌握城镇总求。课堂讲授两个环水源,地形,水厂位置,产业体规划,水源,地形,节:一是课程重、难1结构角度体会给水系统布置水厂位置,产业结构目标12点讲解,主要采取现的因素。等对给水系统布置场讲授、课堂讨论、难点包括从城镇总体规划,水的影响:了解工业给自主学习等教学方式水系统及分类,水量源,地形,水厂位置,产业结进行:二是答疑,针构角度体会给水系统布置的平衡图。对学生自学过程中遇因素。到的问题进行解答。包括用水量定额及特点:用水提前发布本章节的预量变化;工业给水系统:用水习内容,让学生了解量计算。该课程的学了解该章重点包括用水量定额种类及节的学习任务和要其影响因素:用水量计算包括使学生掌握用水量求。课堂讲授两个环内容;最高日用水量,平均日定额的含义,熟练掌节:一是课程重、难用水量,日变化系数,时变化目标123握用水量的计算与点讲解,主要采取现系数。变化场讲授、课堂讨论、难点包括用水量计算包括内自主学习等教学方式容;最高日用水量,平均日用进行:二是答疑,针水量,日变化系数,时变化系对学生自学过程中遇数。到的问题进行解答。包括给水系统的流量关系(取水构筑物、一级泵站,二级泵提前发布本章节的预站设计用水量,水塔和清水池习内容,让学生了解的容积计算及关系,水泵扬程该课程的学了解该章的确定,水塔高度的确定)使学生掌握取水构节的学习任务和要重点包括给水系统的流量关筑物、一级泵站设计求。课堂讲授两个环系;取水构筑物、一级泵站、用水量,二级泵站设节:一是课程重、难二级泵站、水塔、清水池作用计用水量,水塔和清目标235点讲解,主要采取现水池的容积计算:掌容积和设计流量计算:水系统场讲授、课堂讨论、的水压关系;水泵扬程的确握水泵扬程的确定:自主学习等教学方式定:水塔高度的确定。掌握水塔高度的确进行:二是答疑,针难点包括取水构筑物、一级泵定。对学生自学过程中遇站、二级泵站、水塔、清水池到的问题进行解答。作用容积和设计流量计算:水系统的水压关系;水泵扬程的确定:水塔高度的确定。303
303 1 包括给水系统分类,给水系统 的组成和布置、给水系统布置 的影响因素、工业给水系统。 重点包括给水系统的分类、组 成和布置;从城镇总体规划, 水源,地形,水厂位置,产业 结构角度体会给水系统布置 的因素。 难点包括从城镇总体规划,水 源,地形,水厂位置,产业结 构角度体会给水系统布置的 因素。 使学生掌握给水系 统分类,给水系统的 组成和布置及各组 成作用;掌握城镇总 体规划,水源,地形, 水厂位置,产业结构 等对给水系统布置 的影响;了解工业给 水系统及分类,水量 平衡图。 2 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 1 2 包括用水量定额及特点;用水 量变化;工业给水系统;用水 量计算。 重点包括用水量定额种类及 其影响因素;用水量计算包括 内容;最高日用水量,平均日 用水量,日变化系数,时变化 系数。 难点包括用水量计算包括内 容;最高日用水量,平均日用 水量,日变化系数,时变化系 数。 使学生掌握用水量 定额的含义,熟练掌 握用水量的计算与 变化 3 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 1 3 包括给水系统的流量关系(取 水构筑物、一级泵站,二级泵 站设计用水量,水塔和清水池 的容积计算及关系,水泵扬程 的确定,水塔高度的确定) 重点包括给水系统的流量关 系;取水构筑物、一级泵站、 二级泵站、水塔、清水池作用 容积和设计流量计算;水系统 的水压关系;水泵扬程的确 定;水塔高度的确定。 难点包括取水构筑物、一级泵 站、二级泵站、水塔、清水池 作用容积和设计流量计算;水 系统的水压关系;水泵扬程的 确定;水塔高度的确定。 使学生掌握取水构 筑物、一级泵站设计 用水量,二级泵站设 计用水量,水塔和清 水池的容积计算;掌 握水泵扬程的确定; 掌握水塔高度的确 定。 5 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 2
包括管网布置形式及定线(管提前发布本章节的预网的布置形式,使用范围及优习内容,让学生了解缺点,管网定线布置原则及影该课程的学了解该章响因素:输水管定线(输水节的学习任务和要管的布置形式,使用范围及优使学生掌握给水管求。课堂讲授两个环缺点,输水管定线布置原则及网的布置原则、特节:一是课程重、难4影响因素)。点、形式:掌握输水目标12点讲解,主要采取现重点包括树状管网,环状管管渠原则、特点、形场讲授、课堂讨论、式。网;管网定线所包括的内容;自主学习等教学方式输水管渠定义,特点,形式,进行:二是答疑,针定线原则。对学生自学过程中遇难点包括树状管网,环状管到的问题进行解答。网:管网定线所包括的内容。包括管网计算的课题和管网图形及简化:沿线流量、节点流量和管段计算流量(沿线流量定义及其计算,节点流量定义及其计算,管段计算流量定义及其分配原则及计算):管径、水头损失计算(管径直径、管段计算流量和水流速度之提前发布本章节的预间关系,流量和水头损失的关习内容,让学生了解该课程的学了解该章系,管径、水头损失计算)使学生掌握管网计算的课题,管网图形节的学习任务和要重点包括树状管网/环状管网管段计算流量方法及步骤:解及简化,沿线流量和求。课堂讲授两个环环方程/解节点方程/解管段节点流量,管段计算节:一是课程重、难57目标2方程原理及步骤:环的概念:流量,管径计算,水点讲解,主要采取现比流量,沿线流量,节点流量,头损失计算,管网计场讲授、课堂讨论、算基础方程,管网计自主学习等教学方式转输流量基本概念:树状管网算方法分类。进行:二是答疑,针的管段流量确定:环状管网满足连续性条件的流量分配方对学生自学过程中遇案。到的问题进行解答。难点包括解环方程/解节点方程/解管段方程原理及步骤:树状管网的管段流量确定:环状管网满足连续性条件的流量分配方案:在确定的计算流量下,管道直径是流速的函数。提前发布本章节的预内容包括树状管网计算(树状使学生掌握树状管管网干管计算步骤,树状管网网计算水力计算环习内容,让学生了解目标26支管水力计算,确定水塔高度状网计算原理及步该课程的学了解该章目标3和水泵扬程):环状网计算原骤,环状网平差方节的学习任务和要304
304 4 包括管网布置形式及定线(管 网的布置形式,使用范围及优 缺点,管网定线布置原则及影 响因素);输水管定线(输水 管的布置形式,使用范围及优 缺点,输水管定线布置原则及 影响因素)。 重点包括树状管网,环状管 网;管网定线所包括的内容; 输水管渠定义,特点,形式, 定线原则。 难点包括树状管网,环状管 网;管网定线所包括的内容。 使学生掌握给水管 网的布置原则、特 点、形式;掌握输水 管渠原则、特点、形 式。 2 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 1 5 包括管网计算的课题和管网 图形及简化;沿线流量、节点 流量和管段计算流量(沿线流 量定义及其计算,节点流量定 义及其计算,管段计算流量定 义及其分配原则及计算);管 径、水头损失计算(管径直径、 管段计算流量和水流速度之 间关系,流量和水头损失的关 系,管径、水头损失计算) 重点包括树状管网/环状管网 管段计算流量方法及步骤;解 环方程/解节点方程/解管段 方程原理及步骤;环的概念; 比流量,沿线流量,节点流量, 转输流量基本概念;树状管网 的管段流量确定;环状管网满 足连续性条件的流量分配方 案。 难点包括解环方程/解节点方 程/解管段方程原理及步骤; 树状管网的管段流量确定;环 状管网满足连续性条件的流 量分配方案;在确定的计算流 量下,管道直径是流速的函 数。 使学生掌握管网计 算的课题,管网图形 及简化,沿线流量和 节点流量,管段计算 流量,管径计算,水 头损失计算,管网计 算基础方程,管网计 算方法分类。 7 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 2 6 内容包括树状管网计算(树状 管网干管计算步骤,树状管网 支管水力计算,确定水塔高度 和水泵扬程);环状网计算原 使学生掌握树状管 网计算水力计算环 状网计算原理及步 骤,环状网平差方 7 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 目标 2 目标 3
理及环状网平差方法(环状网法,输水管(渠)计求。课堂讲授两个环节:一是课程重、难计算原理,环状网平差方法及算,应用计算机解管网问题。步骤,管网计算时的水泵特性点讲解,主要采取现场讲授、课堂讨论、方程,管网核算及校核条件):输水管(渠)计算(水位差已自主学习等教学方式知的压力输水管,水泵供水的进行:二是答疑,针输水管的压力输水管)。对学生自学过程中遇到的问题进行解答。提前发布本章节的预习内容,让学生了解内容包括水管材料和配件(管道材料应该符合的要求及种该课程的学了解该章类,各种管道材料种类、优缺节的学习任务和要点及适用范围,管道接口:使学生了解水管材求。课堂讲授两个环管网附件(阀门种类及作用,料和配件、管网附件节:一是课程重、难7目标32消火栓作用、种类及安装位和附属构筑物的要点讲解,主要采取现置):管网附属构筑物及调节求及种类。场讲授、课堂讨论、构筑物(附属构筑物、种类及自主学习等教学方式安装位置,节点详图,调节构进行:二是答疑,针筑物作用)。对学生自学过程中遇到的问题进行解答。掌握树状管网的计算原理,树状管网的计算方法及步骤。通讲授理论基础,讲解目标28树状管网的计算过训练设计计算,提计算要求,通过人工2目标3高综合运用所学知计算求解树状管网识解决实际问题的能力。掌握环状管网的计算原理,环状网平差方法及步骤,管网的讲授理论基础,讲解环状管网的计算,包括哈代一核算及校核计算方目标292计算要求,通过人工克罗斯法和最大环矫正法法。通过训练设计计目标3计算求解环状管网算,提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。四、课程思政通过介绍国内外给排水管道的发展历程使学生了解专业技术的发展进程,以科学家们实事求是的科学精神、工匠精神激励学生。通过经典设计案例分析,尤其是安全事故典型案例分析,引导学生对事故案例进行部析,增强学生的安全意识。在日常的理论教学过程中增加管网设计中波及到的法律法规、标准规范等,将责任意识和职业道德的培养贯穿于日常教学中。五、教材及参考资料305
305 理及环状网平差方法(环状网 计算原理,环状网平差方法及 步骤,管网计算时的水泵特性 方程,管网核算及校核条件); 输水管(渠)计算(水位差已 知的压力输水管,水泵供水的 输水管的压力输水管)。 法,输水管(渠)计 算,应用计算机解管 网问题。 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 7 内容包括水管材料和配件(管 道材料应该符合的要求及种 类,各种管道材料种类、优缺 点及适用范围,管道接口); 管网附件(阀门种类及作用, 消火栓作用、种类及安装位 置);管网附属构筑物及调节 构筑物(附属构筑物、种类及 安装位置,节点详图,调节构 筑物作用)。 使学生了解水管材 料和配件、管网附件 和附属构筑物的要 求及种类。 2 提前发布本章节的预 习内容, 让学生了解 该课程的学了解该章 节的学习任务和要 求。课堂讲授两个环 节:一是课程重、难 点讲解, 主要采取现 场讲授、课堂讨论、 自主学习等教学方式 进行;二是答疑, 针 对学生自学过程中遇 到的问题进行解答。 目标 3 8 树状管网的计算 掌握树状管网的计 算原理,树状管网的 计算方法及步骤。通 过训练设计计算,提 高综合运用所学知 识解决实际问题的 能力。 2 讲授理论基础,讲解 计算要求,通过人工 计算求解树状管网 目标 2 目标 3 9 环状管网的计算,包括哈代- 克罗斯法和最大环矫正法 掌握环状管网的计 算原理,环状网平差 方法及步骤,管网的 核算及校核计算方 法。通过训练设计计 算,提高综合运用所 学知识解决实际问 题的能力。 2 讲授理论基础,讲解 计算要求,通过人工 计算求解环状管网 目标 2 目标 3 四、课程思政 通过介绍国内外给排水管道的发展历程使学生了解专业技术的发展进程,以科学家们实事求 是的科学精神、工匠精神激励学生。通过经典设计案例分析,尤其是安全事故典型案例分析,引 导学生对事故案例进行剖析,增强学生的安全意识。在日常的理论教学过程中增加管网设计中涉 及到的法律法规、标准规范等,将责任意识和职业道德的培养贯穿于日常教学中。 五、教材及参考资料
1.选用教材:(1)理论课教材:给水排水管道工程,王全金编著,中国铁道出版社,2001年(2)实验课教材:无(3)实习指导书:无2.参考书:(1)给水工程,严熙世编著,中国建筑工业出版社,2000年(2)水污染控制工程,张希衡编著,冶金工业出版社,2006(3)水处理工程,顾夏声编著,清华大学出版社,1996(4)给水排水设计手册,北京市政设计院编著,中国建筑工业出版社,20043.推荐网站(线上资源):无六、教学条件多媒体教室和环境系实验室。七、课程考核、考核方式及成绩评定成绩评价依据及成绩比例(%)课程目标(支撑毕业要考核内容比例序号课堂表习题作求指标点)考试......(%)现业给水系统的分类、组成了解给水系统分类、组和布置:从城镇总体规成、布置,以便进行管划,水源,地形,水厂5020251道设计时有针对性选择位置,产业结构角度体会给水系统布置的因出管道布置方案。素。用水量计算包括内容:最高日用水量,平均日用水量,日变化系数,时变化系数:用水量计算方法。给水系统的流掌握给水系统设计用水量关系:取水构筑物、量计算,给水管网水力一级泵站、二级泵站、计算,了解给水管网设2025530水塔、清水池作用容积计的基本过程、思路和和设计流量计算;水系步骤,加深对工程设计统的水压关系:水泵扬的理解。程的确定,水塔扬程的确定。树状管网/环状管网管段计算流量方法及步骤:解环方程/解节点方程/解管段方306
306 1.选用教材: (1)理论课教材:给水排水管道工程,王全金编著,中国铁道出版社,2001 年 (2)实验课教材:无 (3)实习指导书:无 2.参考书: (1)给水工程,严熙世编著,中国建筑工业出版社,2000 年 (2)水污染控制工程,张希衡编著,冶金工业出版社,2006 (3)水处理工程,顾夏声编著,清华大学出版社,1996 (4)给水排水设计手册,北京市政设计院编著,中国建筑工业出版社,2004 3.推荐网站(线上资源): 无 六、教学条件 多媒体教室和环境系实验室。 七、课程考核、考核方式及成绩评定 序号 课程目标(支撑毕业要 求指标点) 考核内容 评价依据及成绩比例(%) 成绩 比例 (%) 课堂表 现 习题作 业 考试 . 1 了解给水系统分类、组 成、布置,以便进行管 道设计时有针对性选择 出管道布置方案。 给水系统的分类、组成 和布置;从城镇总体规 划,水源,地形,水厂 位置,产业结构角度体 会给水系统布置的因 素。 5 0 20 25 2 掌握给水系统设计用水 量计算,给水管网水力 计算,了解给水管网设 计的基本过程、思路和 步骤,加深对工程设计 的理解。 用水量计算包括内容; 最高日用水量,平均日 用水量,日变化系数, 时变化系数;用水量计 算方法。给水系统的流 量关系;取水构筑物、 一级泵站、二级泵站、 水塔、清水池作用容积 和设计流量计算;水系 统的水压关系;水泵扬 程的确定,水塔扬程的 确定。树状管网/环状 管网管段计算流量方 法及步骤;解环方程/ 解节点方程/解管段方 5 5 20 30