给水排水工程中的水压关系

给水系统必须保持足够的压力，以便将水送到各个用水点，满足用户对水量和水压的要求。

一、城市给水管网的最小服务水头和控制点

最小服务水头即给水管网上用户接管点处应为用户提供的最小水压力。我国《室外给水设计规范》中规定：当按建筑层数确定生活饮用水管网上的最小服务水头时，从地面算起，一层为10m（0.1MPa），二层为12m（0.12MPa），二层以上每增高一层增加4m（0.04MPa）。一般应根据各城市规定的标准层数来确定管网的最小服务水头，不应将市内个别或少数高层建筑所需的水压作为城市给水管网的设计依据，否则将导致投资和运行费用的巨大浪费。

控制点即管网中控制水压的点。此点一般位于距水厂最远处或地形最高处，只要此点的压力在最高用水时能够达到城市管网的最小服务水头要求，整个管网各供水点的水压就均能满足要求。

二、一级泵站扬程

无论何种情况下，水泵扬程Hp均可由静扬程H0、控制点所需的最小服务水头Hc与水头损失Σh之和表示，即

只是在不同的情况下，H0、Hc及Σh的含义不尽相同。

一级泵站的作用是将原水送到净水构筑物中去，其扬程Hp的计算见下式（见图4-3）：

式中：H0为静扬程，m，即水厂第一个处理构筑物（一般为混合池或配水井）的最高水位与水泵吸水井最低水位的高程差；hs、hc分别为由一级泵站输水量Q1确定的水泵吸水管和水泵压水管（从水泵到水厂的第一个水处理构筑物）的水头损失，m。

图4-3　一级泵站扬程计算

1-吸水井；2-一级泵站；3-混合池

在一级泵站扬程计算中，Hc相当于零。

三、二级泵站扬程和水塔高度

二级泵站的作用是从清水池中抽取清水，加压后通过管网直接送入用户或将水送入水塔。由于有些管网中设置水塔，而有些则不设，故二级泵站扬程的计算也有些差异。

1.管网中不设置水塔

管网中不设置水塔时，由二级泵站直接向用户送水。如果二级泵站能够将水送到控制点，并能满足最小服务水头的要求，则可满足整个管网的水压要求。二级泵站扬程计算见下式（见图4-4）：

式中：Zc为控制点C的地面标高与清水池最低水位的高程差，m；Hc为控制点C所需的最小服务水头，m；hs、hc、hn分别为最高时水量下的水泵吸水管、输水管和管网中的水头损失，m。

图4-4　无水塔管网的水压线

1-最小用水时；2-最高用水时(www.xing528.com)

2.管网中设置前置水塔

这种情况下，二级泵站将水送到水塔中，由水塔向管网供水。水塔的设置高度应满足控制点的水压要求。水塔的水柜底面高于地面的高度Ht应按下式计算（见图4-5）：

图4-5　前置水塔管网的水压线

1-最高用水时；2-最小用水时

式中：Zc为管网控制点的地面标高，m；Zt为水塔处的地面标高，m；Hc为控制点C要求的最小服务水头，m；hn为按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网的水头损失，m。

从上式看出，水塔处的地面标高Zt越大，则水塔的高度Ht越小，建造水塔的费用越低，这就是水塔建造在高地的原因。

二级泵站扬程Hp应保证将水送到水塔：

式中：Zt为水塔处的地面标高与清水池最低水位的高程差（在图4-5中，以清水池最低水位为地面标高零点），m；Ht符号意义同前；H0为水塔水柜的水深，m；hs、hc分别为二级泵站在最大一级供水时，水泵吸水管和二级泵站到水塔的输水管中的水头损失，m。

3.管网中设置对置水塔

这种管网在最高供水时，由二级泵站和水塔同时向管网供水，两者有各自的供水区，形成供水分界线，参见图4-6。在供水分界线上，水压最低。设C点为分界线上水压最低点，亦即控制点，则二级泵站扬程可按无水塔管网的公式计算，只是水泵吸水管、输水管和管网中的水头损失均应按水泵最大一级供水时的流量计算。水塔高度计算与前置水塔时的相同，只是式中的hn为最高供水时，由水塔供水量引起的水塔到分界线上C点的水头损失。

图4-6　对置水塔管网的水压线

在设置对置水塔时，当二级泵站供水量大于用水量时，多余的水量通过整个管网流入水塔，这种流量称为转输流量。在最大转输流量时，由于输水距离长，水头损失大，有可能要求二级泵站的扬程比最高用水时大，因此设置对置水塔时，必须进行最大转输流量时水泵扬程的校核。最大转输时水泵扬程H′p为

式中：Zt为水塔处地面标高与清水池最低水位的高程差，m；hs、hc、hn分别为最大转输流量时水泵水长管、输水管和管网中的水头损失，m；其他符号意义同前。

4.管网中设置网中水塔

当城市中部地形较高或有大用水户时，可在管网中间设置水塔，这种水塔称为网中水塔。根据水塔距二级泵站的远近，网中水塔管网供水又分为两种情况：一种是水塔距二级泵站较近，二级泵站供水量超过它与水塔间管网的需水量，这部分管网均由二级泵站供水，因此不会出现供水分界线；另一种是水塔距二级泵站较远，二级泵站的供水量不能满足其与水塔间管网的需水量，此时这部分管网需由二级泵站和水塔同时供水，管网中会出现供水分界线，如同对置水塔的情况；而水塔后的管网则由水塔供水。管网的最不利点，可能在二级泵站与水塔之间，也可能在水塔后的最高最远点，因此二级泵站扬程和水塔高度，应根据具体情况，参照前置水塔和对置水塔的有关公式进行计算。

5.二级泵站扬程的校核

输、配水管网的管径和二级泵站扬程是按设计年限内最高日最高时的水量和水压要求确定的，但还应满足特殊情况下的水量和水压要求。因此，在特殊供水情况下，应对管网的管径和二级泵站扬程进行校核，以确保供水安全。通过校核，当二级泵站扬程不能满足特殊供水要求时，有时需将管网中个别管段的直径放大，有时则需另选合适的水泵或设专用水泵。

特殊供水情况主要有三种：消防时、最大转输时和最不利管段发生故障时。在这三种情况下，由于管网中的流量发生了变化，有可能使管网的水头损失增加，从而使二级泵站扬程增大，因而需要进行校核。校核时，二级泵站扬程仍可按前述方法计算，只是需要注意控制点的位置，并重新确定管网中的流量。具体校核方法详见第五章第六节。