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第1章 绪论1

1.1 给水系统1

1.1.1 供水的重要性1

1.1.2 给水系统分类1

1.1.3 给水系统的组成和布置2

1.1.4 城市供水的历史3

1.1.5 供水现代化的内涵5

1.2 给水管网系统7

1.2.1 给水管网组件7

1.2.2 给水管网系统类型9

第2章 给水工程规划与设计12

2.1 给水工程规划12

2.1.1 给水工程规划原则12

2.1.2 给水工程规划工作程序13

2.1.3 规划年限和规划给水区域14

2.2 给水工程设计14

2.2.1 设计的前期工作14

2.2.2 扩大初步设计15

2.2.3 施工图设计16

2.3 城市用水量预测16

2.3.1 用水的定义及计量16

2.3.2 各类型用水量变化主要影响因素17

2.3.3 用水定额预测法18

2.3.4 数学模型法19

2.4 给水管网系统规划设计布置23

2.4.1 给水管网布置原则与形式23

2.4.2 影响给水系统布置的因素24

2.4.3 输水管渠定线26

2.4.4 给水管网定线28

2.4.5 管线穿越障碍物30

2.4.6 消防需求对配水系统设计的影响30

2.4.7 配水系统分析31

2.4.8 服务水压、水质要求31

2.5 设计用水量31

2.5.1 用水量定额32

2.5.2 用水量变化34

2.6 沿线流量和节点流量34

2.6.1 沿线流量34

2.6.2 节点流量35

2.7 给水工程技术经济分析方法38

2.7.1 静态年计算费用法38

2.7.2 动态年计算费用法38

第3章 有压管流体力学基础40

3.1 水流流态40

3.2 压力表示和计量41

3.2.1 压强表示41

3.2.2 压力计量42

3.3 质量守恒和动量守恒43

3.3.1 质量守恒43

3.3.2 动量守恒46

3.4 恒定流能量方程48

3.4.1 伯努利方程48

3.4.2 紊流49

3.4.3 沿程水头损失50

3.4.4 局部水头损失55

3.5 准恒定流56

第4章 给水管网水力计算58

4.1 给水管网水力特性分析58

4.1.1 给水管网模型58

4.1.2 管道系统守恒方程59

4.1.3 管段水力特性59

4.1.4 给水管网恒定流方程组求解条件60

4.2 基本管道系统水力分析60

4.2.1 串联和并联管道系统60

4.2.2 分叉管道系统63

4.3 管网水力分析66

4.3.1 哈代-克罗斯方法66

4.3.2 线性理论方法74

4.3.3 牛顿-拉夫逊方法和节点方程组75

4.3.4 梯度算法77

4.3.5 四种计算方法的比较78

4.3.6 延时模拟79

4.4 给水管网优化设计计算79

4.4.1 问题定义79

4.4.2 优化方法80

4.4.3 多目标优化问题84

第5章 水泵系统水力分析85

5.1 水泵的定义及分类85

5.2 离心泵的工作原理及其分类86

5.3 水泵的性能参数和基本术语87

5.4 水泵水力学90

5.4.1 水泵特性曲线90

5.4.2 系统特性曲线91

5.4.3 单台水泵运行工况点91

5.4.4 水泵并联运行91

5.4.5 变速泵93

5.5 比转数95

5.5.1 流量——比转数95

5.5.2 汽蚀比转数95

5.6 汽蚀余量96

5.6.1 汽蚀及其危害96

5.6.2 装置汽蚀余量96

5.6.3 必需汽蚀余量和安全裕量97

5.6.4 叶片泵安装高程的确定97

5.6.5 减轻汽蚀的措施98

5.7 泵组设计99

5.7.1 选泵步骤99

5.7.2 管路100

第6章 水力瞬变分析基础101

6.1 引言101

6.1.1 水力瞬变的原因101

6.1.2 瞬变的影响101

6.2 瞬变流分析模型103

6.2.1 刚性模型103

6.2.2 弹性模型104

6.3 瞬变的程度和速度109

6.3.1 特征时间109

6.3.2 儒科夫斯基方程110

6.3.3 速度和管道弹性111

6.3.4 弹性和刚性模型的比较111

6.3.5 波的反射和传输112

6.4 水泵的水力特性119

6.4.1 水泵特性的定义119

6.4.2 量纲和谐（一致性）原理119

6.4.3 异常水泵（四象限）特性120

6.4.4 水泵系统水力分析所需关键数据122

6.5 水锤防护措施122

6.5.1 水锤防护设备和方法122

6.5.2 水锤防护措施的选择125

第7章 给水管道材料和附件127

7.1 管材127

7.1.1 球墨铸铁管127

7.1.2 高密度聚乙烯管131

7.1.3 钢管132

7.1.4 聚氯乙烯管道133

7.1.5 预应力混凝土管134

7.1.6 玻璃纤维增强塑料夹砂管136

7.1.7 管材选择136

7.2 阀门138

7.2.1 截断阀139

7.2.2 调节阀142

7.2.3 泄水阀144

7.2.4 空气阀144

7.2.5 止回阀145

7.2.6 阀门井145

7.3 消火栓146

7.4 管线图与节点详图148

第8章 给水管网水质变化150

8.1 水质感官问题150

8.1.1 色度问题151

8.1.2 嗅和味问题152

8.1.3 感官问题确定方法154

8.2 剩余消毒剂的损耗155

8.2.1 消毒方法155

8.2.2 消毒剂损耗速率156

8.2.3 消毒剂损耗的缓解156

8.2.4 消毒副产物的生成156

8.3 管道内腐蚀157

8.3.1 腐蚀类型157

8.3.2 腐蚀的影响因素158

8.3.3 腐蚀指标159

8.3.4 腐蚀的控制159

8.4 生物膜159

8.4.1 来源160

8.4.2 协助生物膜生长的因素160

8.4.3 抑制生物膜生长的运行因素161

8.5 污染事件162

8.5.1 交叉连接和回流162

8.5.2 渗透和析出162

8.5.3 侵入和渗入162

8.5.4 蓄水设施污染162

8.6 水质检测162

8.6.1 常规检测163

8.6.2 抽样监测163

第9章 蓄水设施166

9.1 蓄水设施的作用166

9.2 蓄水设施位置选择和水压线167

9.2.1 水池168

9.2.2 水塔169

9.2.3 分区配水系统170

9.3 水池容积171

9.3.1 容积计算171

9.3.2 调节容积171

9.3.3 清水池消防贮量172

9.3.4 安全贮量173

9.4 水塔和水池构造175

9.4.1 水塔175

9.4.2 水池176

9.5 水质问题177

9.5.1 化学问题177

9.5.2 微生物问题178

9.5.3 物理问题179

9.6 蓄水设施内水质的混合和停留180

9.6.1 理想流态180

9.6.2 分层现象180

9.6.3 停留时间181

9.6.4 蓄水设施模拟182

9.7 检测和维护事项183

9.7.1 检测183

9.7.2 维护184

第10章 计算机模型185

10.1 引言185

10.1.1 给水管网模型特点185

10.1.2 计算机模型的历史186

10.1.3 计算机模型的应用187

10.2 计算机模型的内容188

10.3 水质模型191

10.3.1 控制方程组191

10.3.2 求解方法193

10.3.3 数据需求194

10.3.4 模型校验195

10.3.5 模型假设和局限性196

10.4 计算机模型使用步骤196

10.4.1 地图和记录197

10.4.2 管网简化198

10.4.3 给水管网模型数据需求201

10.4.4 用水量分配201

10.5 EPANETH软件202

10.5.1 软件特征202

10.5.2 图形用户界面203

10.5.3 计算器模块205

10.5.4 程序员工具箱205

第11章 给水管网模型校验207

11.1 影响模型准确程度的因素207

11.2 给水管网模型校验分类209

11.3 给水管网模型校验步骤210

11.3.1 明确模型使用意图211

11.3.2 模型参数的初步估计211

11.3.3 收集校验数据212

11.3.4 模拟结果评价212

11.3.5 模型的宏观校验214

11.3.6 敏感性分析215

11.3.7 模型的微观校验215

第12章 给水管网测控技术216

12.1 配水系统监视216

12.1.1 监视设备216

12.1.2 监视器的数量和位置217

12.2 SCADA系统对系统性能的监视218

12.3 配水系统的控制219

第13章 维护和修复221

13.1 引言221

13.2 管道数据管理222

13.2.1 给水管网技术档案222

13.2.2 管网故障信息收集222

13.3 输水能力维护222

13.3.1 水压问题的诊断223

13.3.2 水压问题的校正223

13.3.3 管道修复技术224

13.4 给水管网水质保障措施227

13.4.1 新铺管道消毒227

13.4.2 蓄水设施消毒229

13.4.3 防回流污染技术229

13.4.4 配水系统冲洗233

13.5 信息系统维护234

第14章 漏损控制技术236

14.1 引言236

14.2 漏水事故原因分析237

14.2.1 真实漏损的原因237

14.2.2 表观漏损的原因239

14.3 供水管网数据收集和检漏技术239

14.3.1 流量测试技术239

14.3.2 常用检漏方法240

14.3.3 常用的检漏仪器242

14.4 给水管网漏损评定标准和方法242

14.4.1 我国《城市供水管网漏损控制及评定标准》242

14.4.2 IWA水量平衡和供水服务性能指标244

14.4.3 供水水量平衡软件248

14.5 系统改善策略249

14.5.1 真实漏损的处理249

14.5.2 表观漏损的处理251

14.5.3 漏损控制措施的优先性排序252

14.6 爆管因素及其危害253

14.6.1 爆管的原因分析253

14.6.2 爆管危害255

第15章 供水系统安全256

15.1 供水系统脆弱性256

15.2 水安全计划257

15.3 突发事件下的应急供水技术措施259

参考文献261