《給水排水管網(wǎng)》教學大綱

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1、 《給水排水管網(wǎng)》教學大綱 一、基本信息 課程名稱 給水排水管網(wǎng) 課程編號 ENSE4131 英文名稱 Water and wastewater pipe network 課程類型 本專業(yè)推薦選修課 總學時 36 理論學時 36 實驗學時 0 實踐學時 0 學分 2 預修課程 流體力學 適用對象 環(huán)境工程 課程簡介 （200字左右） “給水排水管網(wǎng)”是環(huán)境工程設計、施工及相關(guān)科研工作的重要內(nèi)容之一。課程內(nèi)容包括給水排水管網(wǎng)的水力計算，給水排水管網(wǎng)的設計計算，給水排水管網(wǎng)附屬構(gòu)筑物，給水排水管網(wǎng)的施工、管理和養(yǎng)護等。課程重點討論排水管

2、網(wǎng)（污水、雨水、截流式）的管網(wǎng)布置、水力計算、設計過程及排水系統(tǒng)的施工、管理、維護與運行等內(nèi)容，對給水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設計也進行初步討論。通過本課程學習，學生具備獨立進行城鎮(zhèn)排水管道工程的規(guī)劃與設計能力。 二、教學目標及任務?? 本課程主要目標是培養(yǎng)學生具有城市及工業(yè)企業(yè)給水排水管道工程規(guī)劃、設計、施工與管理的知識和技能。通過本課程學習，使學生掌握給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設計原理，掌握給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設計計算理論、水力計算方法，掌握排水管網(wǎng)工程設計步驟與設計方法；熟悉管網(wǎng)系統(tǒng)運行管理的基本知識，熟悉給排水管道施工、維護和管理方面的基本知識；了解管網(wǎng)系統(tǒng)科學技術(shù)發(fā)展過程和方向。使

3、學生初步具備給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、設計和運行管理及相關(guān)科研工作的能力，能夠獨立進行城鎮(zhèn)排水管道工程的規(guī)劃與設計。 本課程支撐環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)要求1、2、3、4、6和11。 三、學時分配 教學課時分配 章節(jié) 章節(jié)內(nèi)容 講課 實驗 實踐 合計 緒論 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論 2 2 第一章 給水排水管網(wǎng)水力學基礎 4 4 第二章 給水排水管網(wǎng)模型 3 3 第三章 給水管網(wǎng)水力分析 3 3 第四章 給水管網(wǎng)工程設計 2 2 第五章 污水管網(wǎng)設計與計算 6 6 第六章 雨水管網(wǎng)設

4、計與計算 5 5 第七章 合流制管渠系統(tǒng)設計 3 3 第八章 排水管渠施工 3 3 第九章 給水排水管材和管渠系統(tǒng)上的構(gòu)筑物 3 3 第十章 給水排水管網(wǎng)的管理和養(yǎng)護 2 2 合計 36 36 四、教學內(nèi)容及教學要求? 緒論 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)概論 第一節(jié) 給水排水系統(tǒng)的功能與組成 習題要點：城鎮(zhèn)給水排水系統(tǒng)組成 第二節(jié) 給水排水系統(tǒng)工作原理 1. 給水排水系統(tǒng)的流量關(guān)系 2. 給水排水系統(tǒng)的水質(zhì)關(guān)系 3. 給水排水系統(tǒng)的水壓關(guān)系 習題要點：給水排水系統(tǒng)流量關(guān)系，3個水質(zhì)標準與3個變

5、化過程，水輸送的壓力方式 第三節(jié) 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與組成 1. 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能與特點 2. 給水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成 3. 排水管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成 習題要點：給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的組成 第四節(jié) 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)類型與體制 1. 給水管網(wǎng)系統(tǒng)類型 2. 排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制 習題要點：給水管網(wǎng)系統(tǒng)分類，合流制與分流制排水系統(tǒng) 本章重點、難點：給水排水系統(tǒng)的組成、流量關(guān)系，水輸送中的壓力方式，排水體制的特點。 本章教學要求：掌握給水排水系統(tǒng)的組成、流量關(guān)系，掌握水輸送中的壓力方式，掌握排水體制的特點；熟悉給水系統(tǒng)中水質(zhì)標準與水質(zhì)變化過程，熟悉給水管網(wǎng)系統(tǒng)類型；了解給水排水管

6、網(wǎng)系統(tǒng)的功能與特點。 第一章 給水排水管網(wǎng)水力學基礎 第一節(jié) 給水排水管網(wǎng)水流特征 1. 流態(tài)特征 2. 水流的水頭與水頭損失 習題要點：層流與紊流，均勻流與非均勻流，壓力流與重力流，恒定流與非恒定流，水頭損失。 第二節(jié) 管渠水頭損失 1. 沿程水頭損失計算 2. 沿程水頭損失計算公式的比較與選用 3. 局部水頭損失計算 4. 水頭損失公式的指數(shù)形式 習題要點：謝才公式，沿程水頭損失與局部水頭損失公式。 第三節(jié) 非滿流管渠水力計算 1. 非滿流管渠水力計算公式 2. 非滿流管渠水力計算方法 習題要點：圓管非滿流水力表、圖的使用。 第四節(jié) 管道的水力等效

7、簡化 1. 串聯(lián)或并聯(lián)管道的簡化 2. 沿線均勻出流的簡化 3. 局部水頭損失的簡化 習題要點：等效長度，等效直徑，流量折算系數(shù)，當量長度。 第五節(jié) 水泵與泵站水力特性 1. 水泵水力特性公式及其參數(shù)計算 2. 并聯(lián)泵站水力特性公式 習題要點：泵站水力特性公式表達。 本章重點、難點：謝才公式，水頭損失計算公式的比較與選用，圓管非滿流水力表、圖的使用，水力等效簡化原則，泵站水力特性公式表達。 本章教學要求：掌握給水排水管網(wǎng)水流特征，掌握常見水頭損失計算公式的比較與選用，掌握圓管非滿流水力表、圖的使用；熟悉水力等效簡化原則，熟悉泵站水力特性公式表達。 第二章 給水排水管網(wǎng)

8、模型 第一節(jié) 給水排水管網(wǎng)的模型化 1. 給水排水管網(wǎng)的簡化 2. 給水排水管網(wǎng)的抽象 3. 管網(wǎng)模型的標識 習題要點：簡化原則，管段與節(jié)點的構(gòu)造、拓撲、水力屬性，管段與節(jié)點流量方向設定。 第二節(jié) 管網(wǎng)模型的拓撲特性 1. 管網(wǎng)圖的基本概念 2. 管網(wǎng)圖的關(guān)聯(lián)集與割集 3. 路徑與回路 4. 樹 習題要點：路徑，回路，樹。 第三節(jié) 管網(wǎng)模型的水力特性 1. 節(jié)點流量方程 2. 管段能量方程 3. 恒定流基本方程組 習題要點：節(jié)點流量方程與管段能量方程的表示。 第四節(jié) 管網(wǎng)模型的矩陣表示 1. 管網(wǎng)圖的矩陣表示 2. 恒定流基本方程組矩陣表示 習題要

9、點：管網(wǎng)圖的矩陣表示。 本章重點、難點：管段與節(jié)點的構(gòu)造、拓撲、水力屬性，管段與節(jié)點流量方向的設定，路徑，回路，樹，節(jié)點流量方程與管段能量方程的表示。 本章教學要求：掌握管段與節(jié)點的構(gòu)造、拓撲、水力屬性，掌握管段與節(jié)點流量方向的設定，掌握節(jié)點流量方程與管段能量方程的表示；熟悉路徑，回路，樹的概念與性質(zhì)；了解管網(wǎng)圖 的 基本概念，了解管網(wǎng)模型的矩陣表示。 第三章 給水管網(wǎng)水力分析 第一節(jié) 給水管網(wǎng)水力分析基礎 1. 給水管網(wǎng)水力分析的前提 2. 恒定流基本方程組的線形變換 3. 恒定流方程組求解方法概述 習題要點：解環(huán)方程，解節(jié)點方程 第二節(jié) 單定壓節(jié)點樹狀管網(wǎng)水力分析

10、 習題要點：單定壓節(jié)點樹狀管網(wǎng)水力分析計算方法 第三節(jié) 解環(huán)方程水力分析方法 1. 環(huán)能量方程組的線形化 2. 環(huán)能量方程組求解 3. 哈代—克羅斯平差算法的改進 習題要點：牛頓-拉夫森算法，哈代-克羅斯算法及改進平差過程的措施 第四節(jié) 解節(jié)點方程水力分析方法 1. 節(jié)點流量連續(xù)性方程組的線形化 2. 恒定流節(jié)點流量連續(xù)性方程組求解 習題要點：牛頓-拉夫森算法，節(jié)點流量平差算法 本章重點、難點：解環(huán)方程的哈代-克羅斯算法及改進平差過程的措施。 本章教學要求：掌握單定壓節(jié)點樹狀管網(wǎng)水力分析計算，掌握解環(huán)方程的哈代-克羅斯算法及改進平差過程的措施；熟悉解環(huán)方程的牛頓-

11、拉夫森算法，熟悉解節(jié)點方程的牛頓-拉夫森算法，節(jié)點流量平差算法；了解恒定流基本方程組的線形變換。 第四章 給水管網(wǎng)工程設計 第一節(jié) 設計用水量及調(diào)節(jié)計算 1. 最高日設計用水量計算 2. 設計用水量變化及調(diào)節(jié)計算 習題要點：設計用水量計算，變化系數(shù)。 第二節(jié) 設計流量分配與管徑設計 1. 節(jié)點設計流量分配計算 2. 管段設計流量分配計算 3. 管段直徑設計 習題要點：流量分配計算，經(jīng)濟流速。 第三節(jié) 泵站揚程與水塔高度設計 1. 設計工況水力分析 2. 泵站揚程設計 3. 水塔高度設計 習題要點：控制點的確定，泵揚程計算與水塔高度計算。 第四節(jié) 管網(wǎng)設

12、計校核 習題要點：校核方法，特殊工況的校核。 本章重點、難點：設計用水量計算，設計流量分配計算，經(jīng)濟流速，泵站選泵。 本章教學要求：掌握設計用水量計算，掌握設計流量分配計算與經(jīng)濟流速的選取，掌握泵站選泵計算；熟悉設計用水量的變化及調(diào)節(jié)容積的計算，熟悉管網(wǎng)設計校核方法。 第五章 污水管網(wǎng)設計與計算 第一節(jié) 污水設計流量計算 1. 設計污水量定額 2. 污水量的變化 3. 污水設計流量計算 習題要點：污水設計流量計算。 第二節(jié) 管段設計流量計算 1. 污水管網(wǎng)的節(jié)點與管段 2. 節(jié)點設計流量計算 3. 管段設計流量計算 習題要點：管段流量計算。 第三節(jié) 污水管

13、道設計參數(shù) 1. 設計充滿度 2. 設計流速 3. 最小管徑 4. 最小設計坡度 5. 污水管道埋設深度 6. 污水管道的銜接 習題要點：《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）對設計參數(shù)的規(guī)定，各設計參數(shù)間的制約關(guān)系。 第四節(jié) 污水管網(wǎng)水力計算 習題要點：水力計算。 第五節(jié) 繪制管道平面圖和縱剖面圖 習題要點：圖紙繪制。 本章重點、難點：污水管網(wǎng)的水力計算，管段銜接，圖紙繪制；各設計參數(shù)間的制約關(guān)系，污水管線的平面布置。 本章教學要求：掌握污水管道的平面布置，掌握污水設計流量與污水管道的水力計算，掌握污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制，掌握設計參數(shù)間的制約關(guān)

14、系；熟悉《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）對污水管道水力設計參數(shù)的規(guī)定；了解污水管網(wǎng)投資估算，了解污水管網(wǎng) 的計算機設計。 第六章 雨水管網(wǎng)設計與計算 第一節(jié) 雨量分析與暴雨強度公式 1. 雨量分析 2. 暴雨強度公式 3. 匯水面積 習題要點：暴雨強度公式的理解。 第二節(jié) 雨水管網(wǎng)設計流量計算 1. 地面徑流與徑流系數(shù) 2. 地面集水時間與折減系數(shù) 3. 雨水管網(wǎng)設計流量計算 習題要點：推理公式的理解與應用。 第三節(jié) 雨水管網(wǎng)設計與計算 1. 雨水管網(wǎng)平面布置特點 2. 雨水管網(wǎng)設計步驟 3. 雨水管渠設計參數(shù) 4. 雨水管渠斷面設計

15、5. 設計計算實例 習題要點：雨水管網(wǎng)的平面布置，《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）對雨水設計參數(shù)的規(guī)定。 第四節(jié) 雨水徑流調(diào)節(jié) 習題要點：雨水調(diào)節(jié)池的設置與計算。 第五節(jié) 排洪溝設計與計算 1. 防洪設計標準 2. 洪水設計流量計算 3. 排洪溝設計要點 習題要點：排洪溝設計，水力最優(yōu)斷面。 本章重點、難點：雨水管網(wǎng)的設計流量及水力計算，圖紙繪制，排洪溝斷面設計；雨水管線的平面布置，雨水管網(wǎng)設計流量計算。 本章教學要求：掌握雨水管道的平面布置，掌握雨水設計流量與雨水管道的水力計算，掌握雨水管道平面圖和縱剖面圖的繪制，掌握設計參數(shù)間的制約關(guān)系；熟悉《室外排

16、水設計規(guī)范》（GB50014-2006）對雨水管道水力設計參數(shù)的規(guī)定，熟悉排洪溝斷面設計；了解雨水管網(wǎng)投資估算，了解雨水管網(wǎng)的計算機設計。 第七章 合流制管渠系統(tǒng)設計 第一節(jié) 合流制管渠系統(tǒng)的使用條件和布置特點 習題要點：合流制管渠系統(tǒng)的使用條件，截流式合流制管渠系統(tǒng)的布置特點。 第二節(jié) 合流制排水管渠的設計流量 1. 第一個溢流井上游管渠的設計流量 2. 溢流井下游管渠的設計流量 習題要點：截流式合流制管渠的設計流量。 第三節(jié) 合流制排水管網(wǎng)的水力計算要點 習題要點：截流式合流制管渠的水力計算內(nèi)容及參數(shù)選取。 第四節(jié) 合流制排水管網(wǎng)的水力計算示例 習題要點：

17、截流式合流制管渠的水力計算。 本章重點、難點：截流式合流制管渠系統(tǒng)設計計算。 本章教學要求：掌握截流式合流制管渠系統(tǒng)設計的方法步驟，掌握截流式合流制排水管渠的設計流量計算及截流式合流制排水管渠的水力計算要點；了解截流式合流制管渠系統(tǒng)的使用條件和布置特點，了解城市舊合流制排水管渠系統(tǒng)的改造途徑。 第八章 排水管渠施工 第一節(jié) 排水管渠的施工方法 第二節(jié) 開槽施工 1. 放線 2. 開挖管槽及支護 3. 管槽排水 4. 管道基礎制作 5. 管道鋪設 6. 管道接口 7. 閉水試驗 8. 管槽覆土 習題要點：開槽施工的程序與注意事項。 第三節(jié) 頂管施工 1.

18、機頭 2. 工作坑和接收井 3. 管節(jié)頂進與接口 習題要點：頂管施工的程序與注意事項。 第四節(jié) 盾構(gòu)施工 習題要點：盾構(gòu)施工的使用場合。 第五節(jié) 井點降水 1. 真空泵抽水系統(tǒng) 2. 水射泵抽水系統(tǒng) 3. 井點的布置形式與要求 4. 井點的施工 第六節(jié) 排水管渠工程的施工準備和驗收 1. 排水管渠工程的施工準備 2. 排水管渠工程的驗收工作 本章重點、難點：排水管渠的施工方法，開槽施工。 本章教學要求：掌握排水管渠的施工方法及特點，掌握排水管渠的開槽施工方法；了解頂管施工和盾構(gòu)施工法，了解井點降水，了解排水管渠工程的施工準備和驗收。 第九章 給水排水管材

19、和管渠系統(tǒng)上的構(gòu)筑物 第一節(jié) 給水排水管道材料 1. 給水管道材料 2. 排水管道材料 習題要點：給水排水管道材料類別及特點。 第二節(jié) 給水管網(wǎng)附件與附屬構(gòu)筑物 習題要點：常見給水管網(wǎng)附件與附屬構(gòu)筑物類別。 第三節(jié) 排水管渠系統(tǒng)上的附屬構(gòu)筑物 習題要點：排水管渠系統(tǒng)上的主要附屬構(gòu)筑物。 本章重點、難點：給水與排水管材類別與特點、給水與排水管渠系統(tǒng)上主要的構(gòu)筑物。 本章教學要求：熟悉給水與排水管材類別與特點，了解雨水口、連接暗井、溢流井、檢查井、跌水井、換氣井、倒虹管、防潮門、出水口等構(gòu)筑物。 第十章 給水排水管網(wǎng)的管理和養(yǎng)護 第一節(jié) 給水排水管網(wǎng)檔案管理 第

20、二節(jié) 給水管網(wǎng)監(jiān)測與檢漏 1. 管網(wǎng)水壓和流量測定 2. 管網(wǎng)檢漏 習題要點：給水管網(wǎng)水壓和流量測定方法，管網(wǎng)檢漏方法。 第三節(jié) 管道防腐蝕與修復 1. 管道防腐蝕 2. 管道清垢和涂料 習題要點：給水管道防腐蝕方法，管道清垢方法，防腐涂料類別。 第四節(jié) 排水管道養(yǎng)護 1. 排水管渠清通 2. 排水管渠修復 3. 排水管道滲漏檢測 習題要點：排水管渠清通與修復方法。 本章重點、難點：排水管道養(yǎng)護。 本章教學要求：熟悉排水管渠清通與修復方法；了解給水管網(wǎng)水壓和流量測定方法，管網(wǎng)檢漏方法，管道防腐蝕與修復。 五、考核方式及要求?? 采用閉卷考試，題型主要包括選

21、擇題、判斷題、簡答題與案例題。最終成績由卷面考試成績（占60—70％）和平時成績（占30—40％）組成。平時成績包括課堂紀律、污水設計作業(yè)、雨水設計作業(yè)等。 六、推薦教材及教學參考書? 教? 材：《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》，嚴煦世，劉遂慶編著，中國建筑工業(yè)出版社，2007年第2版，標準書號ISBN978—7—112—04827—4。 參考書： 《排水工程》，孫慧修，郝以瓊，龍騰銳編著，中國建筑工業(yè)出版社，1999年第4 版，標準書號ISBN7—112—03895—2。 《水污染控制工程》，高廷耀，顧國維，周琪編著，高等教育出版社，2007年第3版，標準書號：ISBN978—7—04—020903—7。 《室外排水工程設計規(guī)范》（GB50014-2006） 《實用給水排水工程施工手冊》，孫連溪主編，中國建筑工業(yè)出版社，1998年=，標準書號ISBN7—112—03523—6。 大綱修訂人：楊新萍 大綱審定人：李榮 修訂日期：2015年4月30日