1、 某城市最高日用水量为15000m3/d，其各小时用水量见表1，管网中设有水塔，二级泵站分为两级供水，从前一日22点到清晨6点为一级，从6点到22点为另一级，每级供水量等于其供水时段用水量平均值。试绘制用水量变化曲线，并进行一下项目计算：
1） 时变化系数
2） 泵站和水塔设计供水流量 3）清水池和水塔调节容积
表1 某城市最高日各小时用水量 小时 用水量（m3） 小时 用水量（m3） 小时 用水量（m3） 小时 用水量m3） 0~1 303 12~13 778 6~7 804 18~19 875 1~2 293 13~14 719 7~8 826 19~20 820 2~3 313 14~15 671 8~9 782 20~21 811 3~4 314 15~16 672 9~10 681 21~22 695 4~5 396 16~17 738 10~11 705 22~23 495 5~6 465 17~18 769 11~12 716 23~24 359 【解】：水量变化曲线如图1所示 图1 水量变化曲线
1） 根据 Qh=Kh*Qd /24
其中，Qh=875m3 Qd=15000m3/d 所以，时变化系数Kh=
2） 日平均供水量百分数为 1/24=%，最高时用水量是18~19点，为875m3, 其用水量为全天用水量的%。
第一级平均用水量占全天用水量的百分数： 第二级平均用水量占全天用水量的百分数：
水泵站设计供水流量为：15000×%×1000÷3600=210 L/s 水塔设计供水流量为：15000×（%—%）×1000÷3600=33 L/s
所以，泵站泵站设计供水流量为210 L/s，水塔设计供水流量为33 L/s。
3）清水池调节容积为计算见图2中第5、6列，Q1为第（2）项，Q2为第（3）项，第5列为调节流量Q1—Q2,第6列为调节流量累计值∑（Q1—Q2），其最大值为，最小值为，则清水池调节容积为：—（）=（%）
水塔调节容积计算见图2中第7、8列，Q1为第（3）项，Q2为第（4）项，第7列为调节流量Q1—Q2,第8列为调节流量累计值∑（Q1—Q2），其最大值为，最小值为，则清水池调节容积为：—（）=（%）
表2 清水池与水塔调节容积计算表
小时 -1 0~1 1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7 7~8 8~9 9~10 10~11 11~12 12~13 13~14 14~15 15~16 16~17 17~18 18~19 19~20 20~21 21~22 22~23 23~24 累计 给水处理供水量（%） -2 100 供水泵站供水量（%） 设置水塔 不设水塔 -3 100 -4 100 清水池调节容积计算（%） 设置水塔 (2)-(3) ∑ 0 水塔调节容积计算（%） (3)-(4) ∑ ∑ 0 调节容积= 调节容积= 2、 接上题，城市给水管网布置如图2所示，各管段长度与配水长度见表3，各集中用户最高时用水量见表4。试进行设计用水量分配和节点设计流量计算。
图2 某城市给水管网图
表3 各管段长度与配水长度 管段编号 管段长度(m) 配水长度(m) 集中用水户名称 集中用水流量(L/s) 1 320 0 2 160 0 3 650 650 4 770 385 5 530 530 6 500 500 7 420 315 8 430 215 9 590 280 10 520 220 11 550 400 12 470 120 表4 最高时集中用水流量 火车站 学校 宾馆 医院 工厂A 工厂B 工厂C 所处位置节点编号 2 6 6 5 8 10 11 【解】：按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量[L/(s·m)] 由上题可知：qs1=210 L/s qs2=33 L/s
各管段沿线流量分配与各节点设计流量计算见表5，例如： 同理可得qm4、qm5、qm6、 qm7、 qm8 、qm9、 qm10 、qm11、 qm12
Qj1=qn1－qs1＋(qm1)=0－210＋×0=-210 L/s Qj2=qn2－qs2＋(qm2)=－33＋×(0)= L/s
Qj3=qn3－qs3＋(qm1+qm3+qm4)=0－0＋×(0++= L/s Qj4=qn4－qs4＋(qm2+qm3+qm6+qm11)=0－0＋×(0+++= L/s Qj5=qn5－qs5＋(qm4+qm5+qm12)=－0＋×++= L/s Qj6=qn6－qs6＋(qm5+qm6+qm7)=－0＋×++= L/s Qj7=qn7－qs7＋(qm7+qm8)=0－0＋×+= L/s Qj8=qn8－qs8＋(qm10+qm11)=－0＋×+= L/s Qj9=qn9－qs9＋(qm9+qm10)=0－0＋×（+）= L/s Qj10=qn10－qs10＋(qm8+qm9)=－0＋×（+）= L/s Qj11=qn11－qs11＋(qm12)=－0＋×= L/s、
表5 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算 管段或者管段配水节点编号 长度（m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 0 650 385 530 500 315 215 280 220 400 120 管段沿线流量（L/s) 0 0 11 节点设计流量计算（L/s) 集中流量 沿线流量 供水流量 节点流量 0 0 0 210 33 -210 合计 3615 3、 接上题，进行管段设计流量分配和管段直径设计。 【解】：1）管段设计流量分配
节点设计流量已经在上题中计算得出。观察管网图形，可以看出，有两条主要供水方向，一条从泵站节点（1）出发，经过管段[1]、[4]、[12]通向节点（11），另一条也是从供水泵站节点（1）出发，经过[1]、[6]、[8]通向水塔节点（10），先在图中将这两条线路标出来。
首先应确定枝线管段的设计流量，它们可以根据节点流量连续性方程，用逆树递推法计算。然后，从节点（3）出发，分配环状管网设计流量，[3]和[4]管段均属于主要供水方向，因此两者可分配相同的设计流量。管段[11]虽为垂直主要供水方向的管段，但其设计流量不能太小，必须考虑到主要供水方向上管段[6]发生事故时，流量必须从该管段绕过。另外，[8]和[9]共同承担（10）节点供水，如果其设计流量太大，必然造成管段[8]、[9]逆向流动。
管段设计流量分配结果如图3。
243 清水池210[1](3)20.3494.83[4]94.83(5)[12]24.86(11)24.86(1)-210供水泵站28.9441.03[5][3](4)30.45[2]20.4水塔(2)-20.4[6]42.75[7](6)24.7559.0314.33(7)10.42[8]42.22[11][9][10](8)19.3922.8313.0027.33(10)(9)9.83图3 管段设计流量分配结果
2）管段直径设计
管段经济流速采用表6第3列，其中[1]、[3]、[4]由于涉及流量较大，采用较高的经济流速。管段[11]虽然流量不大，但它是与主要供水方向垂直，对电费影响较小，所以也采用较高的经济流速。[5]、[6]管段设计流量中等，采用中等经济流速，[9]管段设计流量很小，采用较小的经济流速，管段[1]、[2]为输水管，为了提高供水可靠性，采用并行双管，根据经济流量计算出管径后，按邻近原则选取标准管径，见表6中第5列。
表6 管段直径设计表
管段或者节点编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 管段的设计流量（L/s) 210 13 经济流速（m/s) 1 1 1 1 计算管径（mm) 设计管径(mm) 500*2 200*2 300 300 300 300 200 200 200 200 200 200 4、 接上题，已知清水池最低水位标高，各节点地面标高与用户要求自由水压见表7，进行设计工况的水力分析计算，确定控制点，计算泵站扬程、水塔高度并选泵。 表7 节点设计数据 节点编号 地面标高（m） 要求自由水压（m） 节点编号 地面标高（m） 要求自由水压（m）
1 — 7 24 2 62 — 8 24 3 24 9 24 4 24 10 24 5 24 11 20 6 28
给排水作业
