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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