3）穿坊式当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。4.泵站位置（1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管位：（干管或主干管中途）（2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较低处的污水抽升至地势较高地区的污水管道中：（局部低洼地区）（3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）泵站设置的具体位置，应综合考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并征得规划、环保、城建部门的同意。5．确定污水管道在街道下的具体位置在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等。此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础上，综合规划，统筹考虑，合理安排各种管线在空间的位置，以利施工和维护管理。由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。三、雨水管网布置布置原则1．充分利用地形，就近排入水体（1）雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。多采用正交式布置。（2）当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪谷线上：当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围。2.尽量避免设置雨水泵站当地形平坦，且地面平均标高低于河流的洪水位标高时，需将管道适当集中，在出水口前设雨水泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运行费用。3.根据城市规划布置雨水管道通常应根据建筑物的分布，道路布置及街坊或小区内部的地形，出水口的位置等布置16
16 3）穿坊式 当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统 时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。 4．泵站位置 （1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管 位；（干管或主干管中途） （2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较低处的污水抽升至地势较高地区 的污水管道中；（局部低洼地区） （3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一 个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽 升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端） 泵站设置的具体位置，应综合考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并 征得规划、环保、城建部门的同意。 5．确定污水管道在街道下的具体位置 在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电 力电缆、电讯电缆等。此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下 设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础上，综合规划，统筹考虑，合理安排各 种管线在空间的位置，以利施工和维护管理。 由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。 所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造 成危害，甚至污染生活饮用水。因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水 管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。 三、 雨水管网布置 布置原则 1．充分利用地形，就近排入水体 （1）雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附 近的池塘、河流、湖泊等水体中。多采用正交式布置。 （2）当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪谷线上；当地形平坦时，雨水 干管布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围。 2．尽量避免设置雨水泵站 当地形平坦，且地面平均标高低于河流的洪水位标高时，需将管道适当集中，在 出水口前设雨水泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站的流量减到最小， 以节省泵站的工程造价和经常运行费用。 3．根据城市规划布置雨水管道 通常应根据建筑物的分布，道路布置及街坊或小区内部的地形，出水口的位置等布置
雨水管道，使街坊或小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线和构筑物在相交处相互协调，以满足其最小净距的要求。市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考雨水的调蓄。在有连接条件的地方，可考虑两个管渠系统之间的连接。雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通或维修管道时破坏路面。当道路大于40m时，应考虑在道路两侧分别设置雨水管道。4.采用明渠或暗管的选择（1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨水。特点----卫生条件好、不影响交通，造价高。（2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地方，考虑采用明渠。特点---造价低；但明渠容易淤积，生蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大，使道路的竖向规划和横断面设计受限，桥涵费用也增加。在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠）排除雨水5.合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，使雨水不致漫过路口。一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔25～50m也应设置雨水口。见P40图2.11。在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100～150m，降低了整个管渠工程的造价。6.雨水出水口的布置（1）分散出水口：当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。（2）集中出水口式：当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。7：排洪沟的设置对傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。8.调蓄水体的设置选择适当的水体或洼地作为调蓄池调节洪峰流量。第三部分给水排水工程技术经济分析方法数学分析法：是将工程方案构成工程费用最小化数学模型，将工程费用作为函数，技术经济分析法就工程技术要求作为约束条件，通过数学最优化求解计算，使目标函数达到最方案比较法：通过多方案的比较，从有限个方案中需求经济效果最佳的方案。技术经济分析：是在满足工程建设目标的条件下（技术上可行），计算方案的经济费用。通常采用工程项目的年计算费用来表达，年平均费用最低的工程方案为最佳。年费用的计算方法有静态年计算费用法和动态年计算费用法一、静态年计算费用法17
17 雨水管道，使街坊或小区内大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。 雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线和构筑物在相交处相互协调，以满 足其最小净距的要求。市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考雨水的调蓄。在有连 接条件的地方，可考虑两个管渠系统之间的连接。 雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化带下，不宜布置在快车道下，以免 积水时影响交通或维修管道时破坏路面。当道路大于 40 m 时，应考虑在道路两侧分别 设置雨水管道。 4．采用明渠或暗管的选择 （1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨 水。 特点-卫生条件好、不影响交通，造价高。 （2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地方，考虑采用明渠。 特点-造价低；但明渠容易淤积，孳生蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大，使 道路的竖向规划和横断面设计受限，桥涵费用也增加。 在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠）排除 雨水 5．合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除 雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，使雨水不致漫过路口。 一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔 25～ 50 m 也应设置雨水口。见 P40 图 2.11。 在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端， 通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约 100～150 m，降低了整个管渠工程 的造价。 6．雨水出水口的布置 （1）分散出水口：当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单， 宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。 （2）集中出水口式：当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时， 出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。 7．排洪沟的设置 对傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨 水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以 内排泄下来的洪水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。 8．调蓄水体的设置 选择适当的水体或洼地作为调蓄池调节洪峰流量。 第三部分 给水排水工程技术经济分析方法 数学分析法：是将工程方案构成工程费用最小化数学模型，将工程费用作为函数， 技术经济分析法 就工程技术要求作为约束条件，通过数学最优化求解计算，使目标函数达到最优解。 方案比较法：通过多方案的比较，从有限个方案中需求经济效果最佳的方案。 技术经济分析：是在满足工程建设目标的条件下（技术上可行），计算方案的经济费用。 通常采用工程项目的年计算费用来表达，年平均费用最低的工程方案为最佳。年费用 的计算方法有静态年计算费用法和动态年计算费用法 一、静态年计算费用法
W=+yT式中W一年计算费用，元a,C一工程项目投资额，元T一投资偿还期，α，一般由项目的性质资来源情况确定Y一年运行费，元a。方法简单，确定T比较困难，且此法不能反映资金的时间价值因素，经济概念不够清晰。二、动态年计算费用法是针对不同时间的经济因素的变化，对项目在一定时期内发生的投资、运行成本等费用折算成当前的现值作为经济比较的指标，称为折现计算。投资资金的时间价值计算常采用复利法（1）当资金的现值为P，利率为i%，则n年后的资金终值F为F= (1+i%)"p（2）已知n年后的资金终值为F，则现值P为FP==αF(1+i%)"式中α一折现系数将资金的终值折算为现值称为贴现，其相应的利率称为贴现率。（3）当资金现值为P，利率为i%设在年内各年平均分摊资金现金4则各年分摊资金现值的计算方法如下A第一年：4=(1+i%)A第二年：A=(1+1%)第n年：4=(+1%为保证现金值P回收，有：A4(1+i%)"-1YP-Z(A+A++A) =[(1+i%）（1+i%)2(1+i%)"]% ( +1% )1%(1+ %) pA=OP=!(1+i%)n-1式中9一资金回收系数，表示资金现金在n年内每年平均分摊的份额动态法更能反映项目经济效益的真实性。工程项目的年计算费用值为i%(1+i%)7W=oC+y=!C+Y(1+i%)T -1【例】某给水工程项目建设投资为5800万元，年运行费用为245万元，求：1）投资偿还期为20年的静态计算费用值；2）利率为5.5%，还款期为20年的动态年费用值。【解】静态年计算费用值为：18
18 －年运行费，元 。 －投资偿还期， ，一般由项目的性质和投资来源情况确定； －工程项目投资额，元； 式中 －年计算费用，元 ＝ ＋ Y a T a C W a Y T C W / / ; 方法简单，确定 T 比较困难，且此法不能反映资金的时间价值因素，经济概念不够清 晰。 二、动态年计算费用法 是针对不同时间的经济因素的变化，对项目在一定时期内发生的投资、运行成本等费 用折算成当前的现值作为经济比较的指标，称为折现计算。 投资资金的时间价值计算常采用复利法 F i P P i n F ＝（＋ ）n （）当资金的现值为 ，利率为 ，则 年后的资金终值 为 1 % 1 % 将资金的终值折算为现 值称为贴现，其相应的 利率称为贴现率。 式中 －折现系数 ＝ （ ＋ ） ＝ （ ）已知 年后的资金终值为 ，则现值 为 F i F P n F P n 1 % 2 1 2 2 3 % 1 % 1 % P i n A A A i A A i （ ）当资金现值为 ，利率为 ，设在 年内各年平均分摊资金现金 ，则各年分摊资金现值的计算方法如下 第一年： ＝ （＋ ） 第二年： ＝ （＋ ） 1 % n n A n A i 第 年： ＝ （＋ ） 为保证现金值 P 回收，有： 1 2 2 1 % 1 1 % 1 % 1 % % 1 % n n n n A A A i P A A A A i i i i i （＋ ） ＝ （ ＋ ＋ ＋ ）＝ ＋ （＋ ）（＋ ） （＋ ） （＋ ） 式中 －资金回收系数，表示资金现金在 年内每年平均分摊的份额。 （＋ ） （＋ ） n P i i i A P n n 1 % 1 % 1 % 动态法更能反映项目经济效益的真实性。工程项目的年计算费用值为 C Y i i i W C Y T T ＋ （＋ ） （＋ ） ＝ ＋ ＝ 1 % 1 % 1 % 【例】某给水工程项目建设投资为 5800 万元，年运行费用为 245 万元，求：1）投资 偿还期为 20 年的静态计算费用值；2）利率为 5.5%，还款期为 20 年的动态年费用值。 【解】 静态年计算费用值为：
W=+y=5800+245=535万元/a20T动态年计算费用值为：W= 0C+Y=5.5%(I+5.5%)305800+245=0.084×5800+245=730.34万元/a(1+5.5%)20 1【本讲课程的小结】今天我们学习了给水排水管网系统的规划布置以及经济分析方法。重点学校了管网的定线方法。【本讲课程的作业】复习本节所学内容19
19 Y a T C W 245 535 / 20 5800 ＝ ＋ ＝ ＋ ＝ 万元 动态年计算费用值为： 20 20 5.5% 1 5.5% 5800 245 0.084 5800 245 730.34 / 1 5.5% 1 W C Y a （＋ ） ＝ ＋ ＝ ＋ 万元 （＋ ） 【本讲课程的小结】今天我们学习了给水排水管网系统的规划布置以及经济分析方法。 重点学校了管网的定线方法。 【本讲课程的作业】 复习本节所学内容
课程名称：《给水排水管网系统》第3周，第1次讲摘要授课题目（章、节）第三章给水排水管网水力学基础第一节给水排水管网水力特征与管渠水头损失计算本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握给水排水管网水力学特征，管渠水头损失计算公式。【重点】给水排水管网水力学特征，管渠水头损失计算公式。【难点】管渠水头损失计算公式容内第一部分给排水管网水流特征一、流态特征用雷诺数Re来判断Re=vD/v层流：Re<20001.流态过渡流：2000Re<4000紊流：Re>4000（给排水管网一般按紊流考虑）阻力平方区（粗糙管区）hα2（管径D较大或管壁较粗糙）2.紊流过渡区hv1.2~2(管径D较小或管壁较光滑）h ocp1.75水力光滑区二、恒定流与非恒定流水量变化一非恒定流（复杂）一按恒定流计算三、均匀流与非均匀流给排水管网中的水流参数往往随时间和空间变化，是非均匀流。长距离输水管水力计算时可视为均匀流，忽略局部水头损失四、压力流与重力流1.压力流：管道阻力hrαcn(管道内壁粗糙度)、1(管长)、V；与H(埋深)、无关（压能克服水流阻力）2．重力流：靠水的位能克服水流阻力3.1.5水流的水头与水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能。分为位置水头、压力水头和流速水头（位能、压能、动能)。H=Z+P/+v2/2gz+上》六,忽略兴2g2g水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能.分为沿程水头损失和局部水头损失。沿程阻力：流体受固定边界限制做均匀流动时，流动阻力只有沿程不变的切应力称为沿程阻力。沿程阻力产生的水头损失为沿程水头损失。局部阻力：当流体的固定边界发生突变，引起流速分布变化，而集中发生在较短范围内的阻力称为局部阻力，由局部阻力引起的水头损失为局部水头损失。第二部分管渠水头损失计算20
20 课程名称：《给水排水管网系统》 第 3 周，第 1 次讲 摘 要 授课题目（章、节） 第三章 给水排水管网水力学基础 第一节 给水排水管网水力特征与管渠水头损失计算 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】掌握给水排水管网水力学特征，管渠水头损失计算公式。 【重 点】给水排水管网水力学特征，管渠水头损失计算公式。 【难 点】管渠水头损失计算公式 内 容 第一部分 给排水管网水流特征 一、流态特征 用雷诺数 Re 来判断 Re=vD/ν 紊流： （给排水管网一般按紊 流考虑） 过渡流 层流： 流态 Re 4000 : 2000 Re 4000 Re 2000 1. 1.75 1.2 2 2 2. h v h v D h v D 水力光滑区 过渡区 （管径 较小或管壁较光滑） 阻力平方区（粗糙管区 ） （管径 较大或管壁较粗糙） 紊流 ～ 二、恒定流与非恒定流 水量变化－非恒定流（复杂）－按恒定流计算 三、均匀流与非均匀流 给排水管网中的水流参数往往随时间和空间变化，是非均匀流。长距离输水 管水力计算 时可视为均匀流，忽略局部水头损失 四、压力流与重力流 1．压力流：管道阻力 hf∝n(管道内壁粗糙度)、l(管长)、v；与 H(埋深)、I 无关 （压能克服水流阻力） 2．重力流：靠水的位能克服水流阻力 3．1．5 水流的水头与水头损失 水头是指单位重量的流体所具有的机械能。分为位置水头、压力水头和流速水头(位 能、压能、动能)。 H＝Z＋P/γ＋v 2 /2g 2 2 , 2 2 P v v Z g g 忽略 水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能.分为沿程水头损失和局部水头损失。 沿程阻力：流体受固定边界限制做均匀流动时，流动阻力只有沿程不变的切应力 称为沿程阻力。沿程阻力产生的水头损失为沿程水头损失。 局部阻力：当流体的固定边界发生突变，引起流速分布变化，而集中发生在较短 范围内的阻力称为局部阻力，由局部阻力引起的水头损失为局部水头损失。 第二部分 管渠水头损失计算