给排水管网系统答案02-第3页
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给排水管网系统答案02-3
3、在优化设计数学模型中认为每条管段上都设有泵站；4、优化设计是总费用越低越好吗？技术要求和供水可；是的，它满足了管网输水的优良水力条件和管网输水的；5、为什么说，如果不考虑供水可靠性，任何管网优化；6、在已定设计流量下，管网优化问题是一个凸规划，；方便之处：已知设计流量下，以管段水头损失hi为自；7、节点虚流量和管段虚量的物理意义是什么？它们如；（在管段设
3、在优化设计数学模型中认为每条管段上都设有泵站，这样做的目的是什么？ 目的是为了满足管网水力调节和设计规范等要求，这是给水管网优化设计计算必须满足的 前提。4、优化设计是总费用越低越好吗？技术要求和供水可靠性等在优化设计数学模型中如何体现？是的，它满足了管网输水的优良水力条件和管网输水的安全可靠性。在管网优化设计数学 模型中的4大约束条件中体现。（水力约束条件，节点水头约束条件，供水可靠性和管段 设计流量非负约束条件，非负约束条件）5、为什么说，如果不考虑供水可靠性，任何管网优化的结果都会成为树状网？
按环状网分配流量列式求导得出的式子，由函数的极值法则可知，目标函数式为关于变 量qi的凹函数，只能求解出最大值而不是最小值，所以环状网不存在使目标函数最小的 优化管段流量分配，若不考虑供水可靠性则结果是树状网。6、在已定设计流量下，管网优化问题是一个凸规划，凸规划问题的求解有何方便之处？方便之处：已知设计流量下， 以管段水头损失hi为自变量的目标函数式为凸函数可以求 解优化管段水头损失，目标函数极值为最小值，因此环状管网优化设计在这种情况下就是 求解使年费用这算值达到最小的管段直径、水头损失或节点压力。7、节点虚流量和管段虚量的物理意义是什么？它们如何随着节点水头和管段压降的变化而变化？当考虑管段设泵站时，什么时候管段虚流量主要随着其压降而变化？（在管段设计流量分配完成后，近似分配管段虚流量就是近似确定设管段直径）物理意义就是为了使管网最优化，管网内的能量平衡，在管段或者节点设置的能量，可以 得到管网年费用制最小。一般来说，节点水头越高，管段压降越大，从节点流出的虚流量 就越大，反之越小。当管段设置泵站，当泵站的扬程大幅度改变，其他条件不变的时候。8、临界压降给出了管段设不设泵站的判断标准，你能从它的计算公式说明电价越高设泵站的可能性越小，管道造价越高设泵站的可能性越大吗？泵站的运行所用电费是年运行费用的主要部分，公式中的重力水头越高，虚流量越小，可 以节约管网建设费用，说明设泵站的可能性越小，管道造价高，可利用的重力水头越小， 管网的建设费用越大的，所以设置泵站的可能性越大。9、为什么说管段虚流量对流量对管径的影响没有其实际设计流量影响大？请用其计算公式说明。Di=(fq虚qin)1/a+m，实际设计流量对管段的影响相对虚流量对管段的影响多了一个n次方。10、为什么管网水力分析时只有一个控制点，而优化设计时则可能有多个控制点？而且水力分析时的控制点只是下控制点，而优化设计时的控制点既有下控制点，又有上控制点呢？管网水力分析时，没有虚流量，分析时会使其只有一个定压节点，整个管网压力水头不同， 只有一个点的压力最难满足，而且只要满足这个节点服务水头，其他的服务水头就能满足， 所以只有一个下控制点，而优化设计时，是使多个目标最优，解数学模型，且要计算虚流 量，多个水源点有多个，不利点可设置多个，所以优化时的控制点既有下控制点，又有上 控制点。11、试分析优化设计计算的节点虚流量平差算法与水力分析计算的节点流量平差算法的异同。用解节点方程法时，当未知节点压力给定了一个初值后，优化设计计算的节点虚流量接着 是根据当前节点压力计算各管段虚流量，再计算各节点虚流量闭合差，分别得出一般节点和泵站节点的校正压力，小于精度则完成，求出管段经济管径、节点压力和泵站扬程，水 力分析计算是算流量，而不是虚流量。12、管网中虚流量的分布规律如何？并请说明在输水管线优化设计和管网近似优化计算时是如何运用这些规律的。1、首先确定泵站管段，虚流量为q?i=Piqi ；2、与水塔相连的输水管，其虚流量亦可按 q?=Piqi估算Pi取个泵站最大值；3、管网中间的节点一般不是控制点Q?ij=0；4、各管段 虚流量的方向永远与设计流量的方向保持一致；5、对于多条管段虚流量流入或流出节点， 它们的徐流量分配比例可参考其设计流量的比例；6、虚流量只能从哪些可能成为下控制 点的节点流出，用水量越大或者水压越高，虚流量越大，反之越小，在虚流量初步分配后 要对所有下控制点流出的虚流量横向比较一下，若有明显不合理，则要加以调整。第八章给水管网运行调度与水质管理1、你认为计算机和信息技术能够从哪几个方面帮助更好地完成给水管网调度任务？应用于管网水力水质实时模拟和管网运行优化调度与智能控制等，实现调度与控制的优 化、自动化和智能化；实现与水厂过程控制系统、供水企业管理系统的一体化。2、通信、控制与传感技术在给水管网调度系统中各有什么作用？实现给水管网的程序逻辑控制和运行调度管理。通信作用：对管网中有代表性的测压点及 测流点进行水压和水量遥测，对所有水库和水塔进行水位遥测，对各水厂的出厂管进行流 量遥测。控制作用：对所有泵站和主要阀门进行遥控，对泵站的电压、电流和运转情况进 行遥讯，根据人工或计算软件产生科学调度方案，发出供水运行的调度指令。传感技术作 用：在供水调度室内对各测点的工艺参数集中监测，并用数字显示，连续监测和自动记录， 还可以发现记录事故情况。效果：1、在调度室内能连续监测各种参数，使能合理进行调度；2、监测速度快，几秒钟内即可发出警报，以便迅速采取措施，避免发生事故；3、能代替值班人抄表和检查设备，为自动记录生产运行设计和调度指令操作创造 条件。管网调度系统组成：1、数据采集与通信网络系统2、数据库系统：地理信息系统、实时 状态数据、调度决策数据、管理数据3、调度决策和执行系统。3、给水管网计算机调度系统建设中，哪些属于硬件建设，哪些属于软件建设？
软件建设：数据库系统（地理信息系统、管网模型、实时状态数据、调度决策数据、管理 数据）、供水企业管理系统、调度决策系统、水厂过程控制系统、调度执行系统、数据采 集与通信网络系统；硬件建设：给水处理厂、供水泵站、给水管网系统。4、为什么要进行用水量预测？你认为如何才能提高用水量预测的精度？是给水管网系统运行调度的基础。只有正确地预测调度各时段的用水量，才能得出该时段 最优的调度决策。5、在给水管网优化调度数学模型中，如何理解目标函数只与各泵站扬程有关？
数学模型是关于泵站优化供水量的非线性数学规划问题，而要按照用水量预测和优化算法 规则改变泵站供水量，通过水力平差得出新的泵站供水扬程，归根结底还是泵站扬程，所 以可以理解目标函数至于各本站扬程有关。6、给水管网水质模型是以水力学模型为基础的，你认为关于水力模型的那些假 设会给水质模拟计算造成误差？节点连续性方程，实际上节点处还有流量的损失，可能实际到管段的流量与节点流量之和并不满足流量连续方程。7、管网中节点的“水龄”可以通过那些方法改变？减短管道长度，加大管内液体流速，加大节点流量，可以缩短节点“水龄”8、管网安全运行的目标是什么？如何通过运行调度保证管网安全？目标是满足管网供水服务范围内的用水量、服务压力和水质要求条件下，尽可能降低供水 成本，节约电能，稳定供水压力，降低管网漏损，保障管网运行安全。方法：根据管网中用水量变化曲线，科学地开启或关闭泵站中的水泵设备和水池及水塔调 节设施，使泵站的供水量和供水压力曲线尽可能与管网用水量和用水压力保持一致，实现 管网运行调度目标，保证给水系统的运行安全可靠性。第九章污水管网设计与计算1、污水量标定额一般如何确定，生活污水量计算方法与生活用水量计算方法有何不同？采用当地的用水定额结合建筑内部给水排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定，按 当地用水定额的80-90%计算。工业企业生活污水量标定额根据工艺特点确定，并与国家 相关规定相协调。工业废水量定额一般以单位产值，数量或单位生产设备所排出的废水量 表示。不同：在计算生活用水量时，采用最高日用水量定额和相应的时变化系数，而在计 算生活污水量时，采用平均日污水量定额和相应的总变化系数。2城市污水设计总流量计算采用什么方法？生活污水总流量的计算也是直接求和吗？采用直接求和的方法，包括居民生活污水设计流量，公共设施污水设计流量，工业废水设 计流量，工业企业生活污水量和沐浴污水设计流量。是，居民生活污水和企业生活污水的 和，先查表定额根据流量算出总变化系数，计算各自污水量后求和。3、在污水管道设计时，管道底坡（简称管道坡度）与水力坡度是等同的吗？为什么？是的，污水流一般是无压力管，此时水力坡度是表示单位长度的水头损失，在污水中也就 是水的位能损失，也就是单位距离的落差，即坡度，所以这种情况它们2者相等。4、污水管的起点埋深如何确定？在没有确定管径前，起点埋深一定能确定吗？
根据3个因素决定：防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道(一般管底在冰冻 线以上0.15m)，防止地面荷载而破坏管道（车行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m），满足 街区污水连接的要求（污水出户连接管最小埋深0.5-0.7m，支管最小埋深0.6-0.7m），不 一定，从3个因素出发得到3个不同的管底埋深或覆土厚度，最大值即是。5、污水管网中管段是如何划分的？何谓本段流量？在工程上，将连接用户的污水管道称为连接管，将主要承担污水输送功能的大型管道称为 污水干管（主干管和干管），连接管和输送干管之间的管道称污水支管。从管段沿线街坊 流来的污水量称本段流量。（在设计计算中，将污水管网中流量和管道敷设坡度不变的一段管道称为管段，将该管段 的上游端汇入污水流量和该管段的收集污水量作为管段的输水流量，包括本段流量，转输 流量，集中流量（本段集中，转输集中））（污水管网中分计算管道和不计算管段，当设计污水流量小于一定值时，已经选管径的选 择余地，可以不通过计算直接采用最小管径，则为不计算管段。） 6、在污水管道衔接的各种方法中，哪种方法在什么情况下会使下游管段埋深最大？管顶平接（衔接方式：水面平接D不变地势平坦；管顶平接D增加地势较陡，管底平接 管径变小（设计流量逐段增加，设计管径也应逐段增大，但当坡度小的管道接到坡度大的 管道时，管径可以减小，范围不得超过50-100mm））7、在平坦或反坡地区与较大坡度地区的污水管道设计中，哪种情况一般采用最大充满度设计？在平坡或反坡地区（根据流量在该图中确定一个横坐标，该坐标处垂直线首先于较小坡度 处与某管径最小流速相交，该管径即为最大可用管径，随着坡度增加，该垂线将逐一与较 小管径的最大充满度相交，当管径较小，坡度显著增加是不经济的，要采用最大充满度） （在一定设计流量下采用较大的管径，当管径大到一定值时，流速必然小于最小流速，必 然要加大坡度，显然是不经济的，此时采用最大管径）8、如果在污水管道设计中要考虑从经济性因素，那么平坦或反坡地区与较大坡度地区哪一个更容易考虑？为什么？较大坡度地区，因为较大坡度的话，管径的坡度可以按地面坡度和相关标准于地面平行铺 设，降低了埋深成本，较为经济。9、请解释附图1中不同管径的两类曲线含义是什么？你认为此图有哪些用途？如何使用？含义是，一定设计流量下，或是坡度要求下，所对应的管径大小，可以作为污水管道直径 选择来用，尤其在平坡或反坡地区的管道设计，方法：根据流量在该图中确定一个横坐标， 该坐标处垂直线首先于较小坡度处与某管径最小流速相交，该管径即为最大可用管径，随着坡度增加，该垂线将逐一与较小管径的最大充满度相交，此为最小管径。（当管径较小，坡度显著增加是不经济的，所以采用最大充满度）10、为了使污水管网设计满足规范并尽可能降低造价，有哪些原则应该遵循？ 原则：小管径，大坡度，高流速，少设提升泵站。尽可能沿道路河岸布管，减短管线长度；尽量利用地形，按满足最小流速下的最小设计坡度，使埋深也满足要求；按不同情况（上游不形成回水，不造成淤积，尽可能减少埋深）选择合适的管道衔接，可以选择满足最大充满度要求的最小管径；遇特殊情况，选较大管径（如平坡或反坡）减少埋深，和检修次数。污水管设计主要内容：设计基础数据（面积，设计人口数，污水定额，防洪标准），污水管道系统的平面布置，污水管道设计流量计算和水力计算，污水管道系统上附属构筑物设计（污水泵站、倒虹管、管桥等），污水管道在接到横断面上位置的确定，绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。1:500--200.规定最大设计流速：1、污水量很难精确计算留有余地2、有利于管内通风排除有害气体防爆炸3、便于管道的疏通和维护
不淤最小流速0.6，明渠0.4，不被冲刷坏金属10，非金属5。最小设计坡度200的0.004,300,0.003，在圆管中确定最小管径的最小坡度采用的充满度0.5最大埋深，干燥土壤不得超过7-8，多水、流砂、石灰层不得超过5.管道衔接原则：1、尽可能提高下游管道的高程减少管道埋深，减低造价2、避免上游管道中造成回水而造成淤积。污水定线原则：1、应尽可能地在管线埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出2、考虑因素：地形，用地布局，排水体制和线路数目，污水厂和出水口位置，水文地质条件，道路宽度，地下管线及其建筑物位置，污水分布情况。 第十章雨水管渠设计和优化计算1、暴雨强度与哪些因素有关？为什么降雨历时越短、重现期越长，暴雨强度越大？暴雨强度是单位时间内单位面积上的降雨量，即降雨量在该时间段内的增量除以该时间长 度，所以降雨历时越短，暴雨强度越大。重现期越长，经验频率就越小，暴雨强度就会越 大。2、折减系数的含义是什么？为什么计算雨水管道设计流量时，考虑折减系数？
含义是管道内水的容积占管道总容积的比例，因为实际雨水管道中的水流并非一直是满 管流，各管段中的“洪峰”流量不会同时出现，当有一根管道出现时，其上游的管道也许就不会出现，而且沿线流量不是集中接入管道的，是分散接入，下游节点处可能出现满管 流的状态，所以计算雨水管道设计流量时，考虑折减系数。3、为什么污水管道的设计流量在没有确定管径前可以计算出来，而雨水管道不能？污水管道设计流量是根据本段流量、转输流量和集中流量之和计算的，在没有确定管径前 就可以计算出来，而雨水管道设计流量要知道暴雨强度，也就是要知道集水时间，集水时 间一部分是地面集水时间，还一部分是雨水在管道中留到设计断面的时间，所以设计流量 前必须确定管径。4、下游雨水管道的设计流量可能比上游管道小吗？为什么？如果出现这种情况怎么办？可能，随着计算管段数量的增加，集水面积就不断增大，但降雨强度则逐渐减小，就会 出现这种情况，若出现这种情况，应设定下游管段计算流量等于其上游管段计算流量。5、你认为计算雨水设计流量的推理公式有何缺陷？什么情况下其计算会不正确？随着计算管段数量的增加，集水面积就不断增大，但降雨强度则逐渐减小，这种情况下，计算会不正确，下游管段的计算流量会小于上游。6、为什么雨水和合流制排水管网的管渠要按满流设计？因为雨水和合流制排水管网的流量变化很大，平常时期的一般都满不了管，但是一旦到 遇到暴雨或洪涝季节雨水量会暴涨，为了安全和能及时排水等条件下，所以按满管流设计。7、试比较设计规范规定的污水、雨水和合流制管渠的设计参数，其确定方法有何异同？污水管渠设计参数考虑是多方面的，尽量在规范要求下，满足经济流速，最大充满度下的最小流速，最小管径，最小埋深等，按非满管设计。雨水管渠的设计参数有设计充满度，设计流速，最小坡度，最小管径，主要是根据暴雨轻度，降雨历时等一些水文资料作参考，考虑工程投资，针对其变化量大，泥沙多，防堵疏通来确定的。与污水的考虑重点和依据不同，而且是按满管流设计。合流制管渠的设计参数要生活污水和雨水分别算出来再相加，重点考虑因素：变化量大，要及时排放，污染是否在规定允许范围内。与污水和雨水的管渠设计参数确定不同，两者因素综合考虑，还有污染允许方面的考虑。（污水的设计参数主要的是根据城市规模，地方环境等条件按规范选取平均日污水量定额，算出总变化系数，再进行计算算出最高日最高时的污水设计流量；雨水设计参数主要有暴雨强度公式，这个是根据每个地方季节气候不同而定了不同的公式（给排水设计手册确定），降雨重现期，不得低于0.33年，重要的取10-20年（按地区安全要求和历年的水文资料确定），地面积水时间，一般采用5-15min（按距离长短、地形坡度和地面覆盖情况而定），包含各类专业文献、文学作品欣赏、各类资格考试、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、高等教育、给排水管网系统答案02等内容。　
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