给水管网系统理论与分析PDF电子书下载

第1章 用水量预测 1

1.1 概论 1

1.1.1 用水量预测综论 1

1.1.2 建立预测模型的一般过程 3

1.2 指数平滑法 4

1.2.1 移动算术平均法 4

1.2.2 单指数平滑法 6

1.2.3 自动调整平滑参数的单指数平滑法 8

1.2.4 线性指数平滑法 10

1.2.5 二次曲线指数平滑法 12

1.2.6 季节性指数平滑法 15

1.3 自回归——移动平均模型 20

1.3.1 基本模型 20

1.3.2 自适应组合动态模型 21

1.4 灰色预测方法 25

1.4.1 概述 25

1.4.2 灰色模型 26

1.4.3 动态等维新息模型 30

1.4.4 应用分析 30

1.5 用水量预测精度与评价分析 31

第2章 给水管网水力计算 33

2.1 管网图形 33

2.2 树状网和环状网的关系 35

2.3 管网图形简化 36

2.3.1 管线省略 37

2.3.2 平行管线的合并 38

2.3.3 管网分解 39

2.3.4 并联串联管段的简化 39

2.4 环状网流量分析 39

2.4.1 最小平方和流量分配法 41

2.4.2 截面法分配流量 43

2.5 管道水头损失 44

2.5.1 圆管内水的流态 44

2.5.2 沿程水头损失公式 44

2.5.3 人工粗糙管的沿程阻力系数试验 46

2.5.4 管流水头损失问题的求解步骤 49

2.6 管线水头损失计算 49

2.6.1 流量和水头损失关系 49

2.6.2 常用水头损失公式 50

2.6.3 局部水头损失 53

2.6.4 串联和并联管线 54

2.7 管网计算的基础方程 55

2.7.1 节点方程（连续性方程） 55

2.7.2 压降方程 55

2.7.3 回路方程（能量方程） 56

2.7.4 虚环方程 57

2.8 管网计算方法 57

2.8.1 流量法 58

2.8.2 水压法 81

2.9 多水源管网计算 92

2.9.1 树状网 92

2.9.2 混合管网 98

2.9.3 环状网 99

2.10 串联分区给水管网计算 104

2.11 取用井水时的管网计算 106

2.12 管网最不利管段损坏时的计算 110

附录 112

第3章 给水管网计算机分析基础 120

3.1 计算机解管网问题的步骤 120

3.2 应用计算机进行管网计算的数值法 121

3.3 提供管网图形信息 123

3.3.1 管网“树” 124

3.3.2 确定管网的初始流量 126

3.3.3 给水管网实时模拟中水头损失公式的应用 127

3.4 管网水力计算的数学模式 128

3.4.1 管段 129

3.4.2 阀门 130

3.4.3 水泵 130

3.4.4 蓄水池 132

3.4.5 净水厂 133

3.5 输入管网图形方法 133

3.5.1 衔接矩阵 134

3.5.2 回路矩阵 136

3.6 管网基本方程组 138

3.7 解节点方程法 143

3.8 解环方程法 145

3.9 解管段方程法 150

3.10 小结 151

第4章 给水管网系统建模 153

4.1 给水管网模型的类型 154

4.1.1 管网宏观模型 154

4.1.2 管网简化模型 155

4.1.3 管网微观模型 155

4.2 建模所需信息 155

4.2.1 管网静态信息 156

4.2.2 管网动态信息 161

4.3 给水管网模型 165

4.3.1 建模过程 165

4.3.2 管网模型的校验 167

4.3.3 管网模型的校验标准 168

4.3.4 管网模型的维护更新 169

4.4 管网工况模拟仿真计算 169

4.4.1 给水管网工况模拟仿真计算的意义 169

4.4.2 给水管网工况模拟仿真计算内容 169

4.4.3 管网工况模拟仿真计算类型 170

4.5 给水管网模型的应用 171

4.5.1 掌握和分析管网运行工况 171

4.5.2 给水管网系统优化运行调度 172

4.5.3 给水管网系统优化改建扩建 172

4.5.4 给水管网系统紧急事故处理 172

4.5.5 给水管网系统水质分析与控制 172

4.6 给水管网改扩建模型实例分析 173

4.6.1 给水管网改扩建的理论依据 173

4.6.2 改建扩建方案计算 175

第5章 输水系统设计和计算 178

5.1 输水系统的基本形式 178

5.1.1 无压重力流输水管渠 179

5.1.2 无压和有压交替的重力输水管渠 179

5.1.3 压力输水管渠 180

5.2 压力输水管渠 181

5.2.1 压力输水管渠设计计算 181

5.2.2 决定输水管条数 183

5.2.3 压力输水管的扩建计算 186

5.2.4 事故流量计算 187

5.3 有压重力流输水管渠 189

5.3.1 管线高程与水压的关系 189

5.3.2 有压重力流输水管计算 190

5.3.3 重力输水管的扩建计算 192

5.3.4 水池位置选择 192

5.4 无压渠道 193

5.5 输水能量分析 194

5.5.1 输水管能量利用情况 194

5.5.2 中途增压泵站布置 195

5.6 输水管优化计算 197

5.6.1 重力输水系统 197

5.6.2 水泵加压系统 200

5.7 管线内的空气 201

5.8 输水管线附属设备 202

5.8.1 空气阀 202

5.8.2 放水管 203

5.8.3 水锤消除器 205

5.9 输水管材选择 206

第6章 管网优化计算 209

6.1 优化设计目标 209

6.2 管网优化计算的基础式 211

6.2.1 目标函数 211

6.2.2 约束条件 213

6.2.3 优化计算中的变量关系 213

6.3 管段流量未分配的管网优化计算 216

6.4 流量已分配的管网优化计算 219

6.4.1 拉格朗日未定乘数法 219

6.4.2 线性规划法 222

6.4.3 无条件极值法 223

6.5 管网技术经济计算的课题和计算 225

6.5.1 管网技术经济计算的课题 226

6.5.2 流量已分配时的环状网优化计算 230

6.5.3 管段水头损失已知时的环状网优化计算 234

6.5.4 不同流量分配对费用函数的影响 234

6.5.5 重力流管网优化计算 235

6.5.6 管网的近似优化计算 238

6.5.7 优化计算时用水量变化和水塔作用的考虑 240

6.6 管网系统可靠性 242

6.6.1 可靠性指标 243

6.6.2 管网系统各组分可靠性指标的确定 245

6.6.3 管网系统备用 247

6.6.4 调节水池 250

6.6.5 管网各组分故障时对流量的影响 251

6.6.6 管网设计时的可靠性考虑 253

6.7 管网可靠性优化计算 255

第7章 给水管网改建和扩建 261

7.1 现状资料的收集 261

7.1.1 给水构筑物现场调查 261

7.1.2 测定管线水力阻力 262

7.1.3 离心式水泵特性测试 266

7.1.4 管网测压 268

7.2 管网改建和扩建 270

7.2.1 确定计算流量 271

7.2.2 确定自由水压 271

7.2.3 新敷平行管线的管径选择 271

7.2.4 泵站和管网的水力联系 272

7.3 水泵及泵站改建和扩建 276

7.3.1 水泵分级工作图 276

7.3.2 水泵的计算流量和扬程选择 276

7.3.3 水泵选用 278

7.3.4 水泵工作情况 279

7.3.5 原有水泵工作的改进 283

7.3.6 多泵站的最优流量分配 284

7.3.7 调速水泵 285

7.4 调节构筑物 287

7.4.1 给水系统扩建时调节构筑物的设置问题 287

7.4.2 调节构筑物的工况分析 289

7.4.3 高位水池、水塔位置和最优容量的选择 291

7.5 给水管网改扩建实用优化设计 293

7.5.1 实用优化设计目标 295

7.5.2 目标函数 297

7.5.3 约束方程 300

7.5.4 实用优化设计算法—MDOD法 303

7.5.5 给水管网改扩建实用优化设计模型的求解 306

7.6 管网微观模型的建立和工况分析 308

7.6.1 建立管网工况微观仿真模型 308

7.6.2 管网工况分析 312

7.6.3 给水管网改扩建实用优化方案 313

7.7 多环优化法 317

7.7.1 选择最合适的管网图形和最优参数 319

7.7.2 配水源位置和流量的选择 322

7.7.3 扩建管网定线 322

7.7.4 环状网改建的优化 323

第8章 给水系统优化调度 327

8.1 优化调度的基本概念 327

8.1.1 实现给系统优化运行的基本调控方式 328

8.12 给水系统的在线控制和离线控制 329

8.1.3 给水系统的微观数学模型与宏观数学模型 329

8.1.4 用水量预测 330

8.2 给水系统优化调度模型 331

8.2.1 优化调度模型分类 331

8.2.2 优化调度模型的建立 332

8.3 优化调度实例一 334

8.3.1 优化调度模型中控制参数的决定 334

8.3.2 模型求解 335

8.4 优化调度实例二 335

8.4.1 DQ市日用水量预测 335

8.4.2 实用优化调度模型 337

8.4.3 模型参数的确定 339

8.4.4 计算结果及分析 345

8.4.5 DQ市供水管网优化调度系统软件的设计 347

8.5 优化调度实例三 347

8.5.1 实用宏观仿真模型 347

8.5.2 变速泵开机台数的确定 348

8.5.3 混合泵站的优化调度 350

8.5.4 混合供水系统的优化调度方法 351

8.5.5 直接优化调度系统的应用 355

8.6 优化调度实例四 360

8.6.1 测压点压力宏观模型 361

8.6.2 管网直接优化调度模型 368

8.6.3 CF市给水管网优化调度模型 369

第9章 给水管网水质计算 376

9.1 概述 376

9.2 “生长环”的成因 376

9.3 余氯衰减速度系数 378

9.4 管网中的三卤甲烷 380

9.5 管网水质模型 381

9.5.1 管网水质模型的作用 381

9.5.2 稳态水质模型 381

9.5.3 动态水质模型 382

9.6 水质模型校核 383

9.6.1 常用的模型校核方法 383

9.6.2 管网系统水质数据的采集 384

9.6.3 水质模型校核框架 384

9.7 给水管网水质计算实例 386

9.7.1 现场概况 386

9.7.2 数据采集 386

9.7.3 余氯衰减系数的确定 387

9.7.4 管网系统水力模拟 389

9.7.5 管网系统水质模拟 389

9.7.6 管网余氯衰减系数的敏感性分析 390

9.7.7 水质模拟的误差分析 391

结语 394

主要参考文献 396

术语索引（汉英） 399

术语索引（英汉） 409