第八章园林给排水工程

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1、第一节第一节 给水工程给水工程（二）园林给水特点（二）园林给水特点（五）给水系统的组成及布置形式（五）给水系统的组成及布置形式 二、园林给水管网的布置二、园林给水管网的布置（二）给水管网的布置形式（二）给水管网的布置形式 三、园林给水管网的水力计算三、园林给水管网的水力计算 居民生活用水定额居民生活用水定额 单位：L/人.d城市规模特大城市大城市中、小城市 用水分区最高日平均日最高日平均日最高日平均日一180-270140-210160-250120-190140-230100-170二140-200110-160120-18090-140100-16070-120三140-180110-15

2、0120-16090-130100-14070-110注：1居民生活用水指：城市居民日常生活用水，包括居民的饮用、烹调、洗涤等。2城市规模按中华人民共和国城市规划法分类 特大城市：市区和近郊非农业人口100万及以上的城市 大城市：市区和近郊非农业人口50万及以上，100万以下的城市 中等城市：市区和近郊非农业人口20万及以上，50万以下的城市 小城市：市区和近郊非农业人口20万以下的城市 3一区包括：贵、川、鄂、湘、黔、浙、闽、粤、桂、海、沪、云、苏、皖、渝 二区包括：黑、吉、辽、京、津、冀、晋、豫、鲁、宁夏、陕、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区 三区包括新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘

3、肃黄河以西地面。在给水系统的设计中，年限内的各种构筑物的规模是按最高日用水量来确定的，而给水管网的设计中是按最高日最高时用水量来计算确定的，最高日最高时管网中的流量就是给水管网的设计流量。1）最高日用水量）最高日用水量 Qd(m3/d)Qd=mqd/1000 M用水单位数（人.床等）qd用水定额（L/人.d等）3设计用水量的计算设计用水量的计算2）最高时用水量）最高时用水量Qh(m/h)Qh=Qd/T.Kh=Qp.Kh T建筑物或其他用水点的用水时间建筑物或其他用水点的用水时间 Kh小时变小时变化系数化系数 Qp平均时用水量平均时用水量(m3/h)在计算用水时间时，要切合实际，否则会造成误差过

4、大，在计算用水时间时，要切合实际，否则会造成误差过大，造成管网的供水不足或投资浪费。造成管网的供水不足或投资浪费。3）未预见用水量）未预见用水量 这类用水包括未预见的突击用水、管道漏水等，根据室外给水设计规范（GBJ13-86）规定，未预见用水量可按最高日用水量的15%25%计算。4）计算用水量）计算用水量 计算用水量=（1.15-1.25）Qh换算成管道设计所需的秒流量qg qg=(1.15-1.25)Qh 1000/3600 (L/S)（二）管段流量的确定（二）管段流量的确定 管网的水力计算主要针对干管网，管网是由多个管段组成，沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿线流量计

5、算得出的并且假设水的流量，管网水力计算，须求出沿线流量和节点流量，并求得各管段的计算流量。1沿线流量沿线流量 1）长度比流量：）长度比流量：假定用水量均匀地分布在全部干管上，得出单位长度的流量，称为长度比流量（线比流量）。qs=Qq/L式中 qs长度比流量（L/S.m）Q管网总用水量（L/S）q集中流量之和（L/S）L干管总长度（m）由长度比流量qs，计算出某一管段的沿线流量ql=qsl式中 ql沿线流量（L/S）l该管段的长度（m）2）面积比流量：）面积比流量：假定水量均匀分布在整个供水面积的情况下，单位供水面积上的流量，称面积比流量。qA=Q/q/A式中：qA面积比流量（L/S.m2）A供

6、水面积之和（m2）由面积比流量qA，计算出某一管段的沿线流量 ql=qA.A式中：A管段供水面积（m2）每一管段的流量包括沿线流量ql和流入下游管线的转输流量qt，ql逐渐减少至零，qt不变（图2-1-6 a）。沿线流量是沿管段变化的，难以确定供水管径和水头损失，有必要把沿线流量简化为从节点流出的节点流量，即沿线不再有流量流出，而是从管段的始、末两点流出（图2-1-6 b），这样管段的流量不再沿管线变化，就可由流量求出管径。简化的原理是求出一个沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失等于实际上沿管线变化的流量产生的水头损失。q=qt+1/2 ql 这样任一节点式的节点流量ql等于该节点相连各管

7、段的沿线流量ql总和的一半。qI=0.5q1求得节点流量后，管网的计算便只有集中于节点的流量（包括原有的集中流量），而管段的计算流量 q=qt+0.5q1 2节点流量节点流量管网各管段的沿线流量简化成节点流量后，每一管段就可拟定水流方向和计算流量Qj。树枝状管网树枝状管网各管段的计算流量容易确定，供水管网送水至每个用水点只能沿唯一一条管路通道，管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的，每一管段的计算流量等于该管段后的各集中流量和节点流量之和。3管段的计算流量管段的计算流量环状网环状网各管段的计算流量不是唯一确定解，不象树枝网那样容易确定。配水干管相互连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿二

8、条或二条以上的管路通道供给，各管环每条配水干管管段的水流方向和流量值都是不确定的，可先人为拟定各管段的流量分配。环状网最高日最高时的流量分配，将影响据此选择的管径大小，要全面顾及经济和安全供水的要求适当分配，以下是环状给水管网的配水原则。1）顺着管网主要供水方向，使进水点尽量沿最近路线输送到大用水点和边远用水点，以节省投资。2）顺主要供水方向的几条平行干管所分配的计算流量应差别不大，避免各干管管径相差悬殊而留下安全隐患（即万一大管出现意外而造成供水困难）。3）必须满足每一节点进出水流量平衡，假定离开节点的流量为正，流向节点的流量为负，即每一节点必须满足所有流量的代数和为零 （也适合树枝状管网）

9、，可用公式表示。qj+Qj=0式中：qj某节点的节点流量（L/S）Qj某节点连接各干管计算流量的代数和（L/S）图为某环状管网最高日最高时的节点流量，初步分配的管段计算流量和管径。（三）管径确定（三）管径确定 管内流速管内流速的确定，应从技术和经济两方面因素恰当选用。从技术上说，给水管为防止流速过大而致管道爆裂，一般流速不得大于2.5-3m/s；浑水输水管为防止泥砂等淤积，流速不得小于0.5m/s。从经济上说，应根据当地的管网造价和输水电价，选用经济合理的流速。一般情况下，经济流速可参照下述范围数值。d=100-350mm时，Ve=0.6-1.1m/s d=350-600mm时，Ve=1.1-

10、1.6m/s d=600-1000mm时，Ve=1.6-2.1m/s（四）水头损失计算（四）水头损失计算 水力计算是在前面计算的基础上，根据管道材料和管段长度进行各段水头损失计算，结合整个管网地形情况等，保证管网中供水最不利点的水压，从而确定引水点的水压或加压装置所需扬程及水塔高度。1水压及水头损失水压及水头损失在给水管网上安装一个压力表，可测到一个读数，这数字就是该点的水压水压。水压通常用kg/cm2或Kpa来表示，1kg/cm2=100Kpa，为了便于计算，也把水压称为“水柱高”，力学上又称“水头”，其单位换算关系为1kg/cm2=10m水头=100Kpa。水流在运动过程中单位质量液体的机

11、械能的损失称为水头损失水头损失，水头损失包括沿程水头损失和节点水头损失。1）沿程水头损失：）沿程水头损失：沿程阻力是发生于水流全部流程的磨擦阻力，为克服这一阻力而引起的水头损失称为沿程水头损失，用hy表示。hy=il式中hy管段的沿程水头损失(m)i单位管段长度的水头损失，或称水力坡降(mH2O/m)l管段长度（m）2）局部水头损失：）局部水头损失：水流因边界的改变而引起断面流速分布发生急骤的变化而产生的阻力为局部阻力，为克服阻力而引起的水头损失称为局部水头损失，通常用hj表示。（五）管网水力计算（五）管网水力计算 1管网设计和计算步骤管网设计和计算步骤图纸、资料的收集公园或风景区的设计图纸、

12、说明书等。了解各用水点的用水要求、标高等等，公园周边城市给水管网情况，包括位置、管径、流量、水压及引用的可能性等等，如大型公园或风景区采取自设取水设施，必须了解水源的水质状况、流量变化以及取水点、储水位置等。布置管网，可以是树枝网或环状网或两者结合。在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、走向，并对节点进行编号。定出干管的总计算长度以及各管段的计算长度。根据输水路线最短的原则，定出各管段的水流方向。确定管网总流量，求出比流量，各管段沿线流量和节点流量。根据管网的总流量，作整个管网的流量分配，并根据经济流速，确定每一管段的管径。除满足经济流速外，要保证公园消防要求。由于初步流量分配不当，使环状管

13、网的闭合环内水头损失不能满足hi=O，就产生闭合差hi。经进行平差计算，并将原有的流量分配逐一加以修正，以消除hi。利用平差后各管段的水头损失和各点地形标高，算出水塔高度和水泵的扬程。树枝网因每一管段计算流量是确定值，水力计算工作较为简单，从供水量最不利点（即水力控制点）算起，沿线返回，一直算到进水点或二级泵房，算出各管段水头损失、各节点的自由水头以及引水点的水压要求等。公园引水点所需水压值（或水泵扬程）H：H=H1+H2+H3+H4 （mH2O）式中，H1：引水点与供水最不利点之间的高程差（m）H2：计算配水点与建筑物进水管的高差（m）H3：计算配水点所需流出的水头（水压）值(mH2O)，随

14、阀门类型而定，一般可取1.5-2mH2O高。H2+H3是表示计算用水点处的构筑物从地面算起所需的水压值，可参考以下数值：按建筑物的层数确定从地面算起的最小保证水头值：平房 10 mH2O 二层 12 mH2O 三层 16 mH2O 以后每增加一层增加4 mH2O H4水管沿程水头损失与局部水头损失之和H4=hy+hj 有条件时，适当考虑一定的富裕水头 2树枝网的水力计算树枝网的水力计算 首先找出管网供水最不利点，图2-1-8节点4是供水最远最高的控制点，定出了管线0-1-2-3-4是整个管网的主干管线，按经济管径方法选定管径，并从铸铁管水力计算表查得管段的水力坡度1000i和算出水头损失h(见

15、下表)仍以图2-1-8为例：树枝管网各管段的水力坡度和水头损失树枝管网各管段的水力坡度和水头损失管段编号管长(m)流量(m/s)管径(mm)水坡度1000i水 头 损 失(m)流速m/s0-158049.02506.783.891.011-260033.720010.606.361.092-332012.01506.552.100.693-47205.810013.29.500.751-56503.27518.812.220.742-63905.510012.04.680.72注：水头损失计算未包括局部水头损失 按点4满足自由水头He=16w，则节点4的水压高程为44.69+16.00=60.

16、59。再根据各管段的水头损失和各点的地面高程，可依次算出点3、2、1的水压高程和自由水头，列入下表。节点编号地面高程（m）水压高程(m)自由水头（m）142.9578.6535.70243.8172.2928.48343.8870.1926.31444.6960.6916544.2466.4322.19644.6767.6122.94计算最高日最高时引入点的水压或水塔高度：Hp=H1+H2+H3+H4=(44.69-42.08)+16+(3.89+6.36+2.10+9.50)=40.46(m)支干管段“1-5”、“2-6”的管径，应是在满足支干管各用户不低于要求的自由水头的前提下（如He=1

17、6m），尽量利用可用的水头值来选择较小管径，降低管网造价。以管段1-5为例。节点5的水压高程不低于44.24+16=60.24m，而1点的高程为78.65m，管段“1-5”之间的可资用水头为78.65-60.24=18.41m，管段“1-5”的管长为650m，则可选用1000i尽量接近但不超过18.410.65=28.32的较小管径，但考虑为支干管，管径不宜太小，故管段“1-5”选用d=75mm，1000i=18.8，小于28.32，符合要求，同样选“2-6”管径d=100mm，列入前两表中。最后的结果绘成图2-1-11。环状网由于管路四周环通，各管段的初步流量分配是某些原则指导下的人为任意分

18、配，完全可以用其他分配方案来取代。理论上，环状网中引水点通过管网沿不同管线输到任一用户的各条路线的总水头损失应相等，但由于环状网初步分配流量任意性，根据其选用的相应管径，并结合管段长度计算出水头损失值，往往出现某些管环中二点间沿不同方向计算的管路水头损失差距h（称为闭合差）较大的不合理现象。这表明初次分配流量不恰当，应当在满足qi+Qj=0的前提下，适当调整某些管段的流量分配，争取最后结果达到每个管环的闭合差h=0，这样的计算过程叫做环状网的平差。环状网水力计算中，一般假定管环中水流方向为顺时针方向的管线水头损失为正值，逆时针方向为负值，若两个方向不相等，出现差值h，称闭合差。如h0，说明沿顺

19、时针方向的流量嫌多；相反，h0，说明逆时针方向的流量偏多，由此出发，适当调整管段流量。每次调整不要太大，不超过2L/S，进行平差。人工计算靠经验计算，分析环状管网中各管段造成闭合差的作用大小，选择恰当的管环平差路线与闭合差方向相反的校正流量值q，争取消除各环闭合差，逐次平差计算，最后能使各环闭合差减小到满足要求为止。一般工程实践中，环状网水力平差计算只要达到每一小环的闭合差h0，所以顺时针方向流量嫌大，应适当减少顺时针方向的流量。设调整2L/S，则各管段的流量为：管段1-2 39-2=37 L/S 管段2-4 10-2=8L/S 管段1-3 10+2=12L/S 管段3-4 3+2=5L/S

20、调整后按新流量计算h=+0.04，符合要求，不必再进行修正。最后结果见 图2-1-12（c）。上面举例是单环平差计算，如果是多环，则计算很麻烦，有时必须借助计算机进行，保证每个小环的h0.5m，每个大环的h12001薄型钢筒预应力混凝土管，性能好，价格适中，但目前产量较低2钢管性能可靠，价贵，在必要时使用，但要注意内外防腐3质量可靠的预应力钢筋砼管是较经济的管材管材选用管材选用 6.管件管件 给水管的管件种类很多，不同的管材有些差异，但分类差不多，有接头、弯头、三通、四通以及管堵、活性接头等等。每类又有很多种，如接头分内接头、外接头、内外接头、同径或异径接头等等。右图为钢管部分管件图。（1）（

21、）（3）外接头）外接头 （2）异径外接头）异径外接头 （4）内外螺丝）内外螺丝 （5）内接头）内接头 （6）外螺丝）外螺丝 （7）（）（8）弯头）弯头 （9）异径弯头）异径弯头 （10）三通）三通 （11）异径三通）异径三通 （12）管堵）管堵 （13）四通）四通 （14）异径四通）异径四通 7.阀门阀门 阀门的种类很多，园林给水工程中常用的阀门按阀体结构形式和功能可分为截止阀、闸阀、蝶阀、球阀、电磁阀等。按照驱动动力分为手动、电动、液动和气动4种方式，按照公称压力分为高压、中压、低压3类，园林中大多为中低压阀门，以手动为主。（二）管网附属设施（二）管网附属设施 1.地下龙头地下龙头 一般用于

22、绿地浇灌之用，它由阀门、弯头及直管等组成，通常用DN20或DN25。把部件放在井中，埋深300-500mm，周边用砖砌成井，大小根据管件多少而定。地下笼头的服务半径50m左右。2阀门井阀门井 阀门是用来调节管线中的流量和水压，主管和支管交接处的阀门常设在支管上。一般把阀门放在阀门井内，平面尺寸由水管直径及附件种类和数量定，一般阀门井内径1000mm-2800mm（管径DN75-1000时），井口一般DN600-800mm，井深由水管埋深决定。3排气阀井和排水阀井排气阀井和排水阀井 排气阀装在管线的高起部位，用以排出管内空气。排水阀设在管线最低处，用以排除管道中沉淀物和检修时放空存水。4消火栓消

23、火栓 分地上式和地下式，地上式易于寻找，使用方便，但易碰坏，地下式适于气温较低地区，一般安装在阀门井内。在城市室外消火栓间距在120m以内，公园或风景区根据建筑情况而定。消火栓距建筑物在5m以上，距离车行道不大于2m，便于消防车的连接。5其他其他 给水管网附属设施较多，还有水泵站、泵房、水塔、水池等等。（三）给水管网的敷设（三）给水管网的敷设城市给水管线基本上埋在道路、绿地下，特殊情况时（如过桥时）才考虑敷设在地面上。在公园绝大部分都在绿地下，部分穿越道路、广场时才设在硬质铺地下，在风景区，部分由于山势，溪河等影响，在气候温暖地区，为节省土方工程，有时设在地面上。1.给水管线敷设原则给水管线敷

24、设原则水管管顶以上的覆土深度，在不冰冻地区由外部荷载、水管强度、土壤地基与其他管线交叉等情况决定。金属管道一般不小于0.7m，非金属管道不小于1.0m-1.2m。冰冻地区除考虑以上条件外，还须考虑土壤冰冻深度，一般水管的埋深在冰冻下的深度：管径d=300-600mm时，为0.75d，d600mm时为0.5d。在土壤耐压力较高和地下水位较低时，水管可直接埋在天然地基上。在岩基上应加垫砂层。对承载力达不到要求的地基土层，应进行基础处理。给水管道相互交叉时，其净距不小于0.15m，与污水管平行时，间距取1.5m，与污水管或输送有毒液体管道交叉时，给水管道应敷设在上面，且不应有接口重叠，当给水管敷设在

25、下面时，应采用钢管或钢套管。给水管与其他构筑物间距可参考给排水设计手册。熟悉设计图纸：熟悉管线的平面布局、管段的节点位置、不同管段的管径、管底标高、阀门井以及其他设施的位置等等。清理施工场地：清除场地内有碍管线施工的设施和建筑垃圾等。施工定点放线：抽沟挖槽：根据给水管的管径确定挖沟的宽度 D=d+2L 式中 D沟底宽度（cm）d水管设计管径（cm）L水管安装工作面（cm）（一般为30-40cm）基础处理：水管一般可直接埋在天然地基上，不需要作基础处理；遇岩基或承载力达不到要求的地基土层，应作垫砂或基础加固等处理。管道安装：覆土填埋：管道安装完毕，通水检验管道渗漏情况再填土，填土前用砂土填实管底和固定管道，不使水管悬空和移动，防止在填埋过程中压坏管道。修筑管网附属设施：2.给水管线施工给水管线施工