的。
5、构成生成树的方案是唯一的吗？为什么？
不是，只要满足：保持原管网图的连通性和破坏所有的环或者回路，就可以构成生成树。 6、什么是给水排水管网关联矩阵和回路矩阵？ 反应节点和管段的连接关系的矩阵称关联矩阵，（特点：每条管段仅可能有起点和终点，每列的非零元素必为2，且符号相反。规模大非零元素所占比例就小。反应管网中的回路的矩阵成为回路矩阵。基本回路是相互独立的回路，成自然环，顺时针为正，逆时针为负。 7、为什么要建立管网水力方程组？矩阵方程的系数矩阵元素有什么规律？为了求出各个点的节点流量，管段压降或者平差设计出管段直径大小，管段流速，便于完成管网的设计。系数矩阵的元素，都只有1、-1和0。对于节点来说流入为负，流出为正，对于压降来说，起点减去终点的节点水头，对于环能量来说，顺时针为正，逆时针为负。习题85页 第五章给水管网水力分析和计算
1、分别就不设泵站和设泵站的管段，说明其水力特征由哪些因素确定？
管段的水力特性有流量，流速，扬程，摩阻，压降，不设泵站，水力特征主要由管道材料和本身的水所具有的机械能确定，设泵站，水力特征除了由管道材料和水本身的机械能，还有泵站的扬程，即泵站给水的能量确定。
2、给水管网水力分析的前提条件有哪些？为什么必须已知至少一个节点的水头？
节点流量或压力必须有一个已知，管网中至少有一个定压节点。作为充分条件，要求管网中至少有一个定压节点，即管网基准点，若无，整个管网没有参照基准压力，管网压力无确定解。
3、对于树状管网，可以通过列割集流量连续性方程组并变换后，将各管段流量表示成节点流量的表达式，但是为什么只有单定压节点树状管网能直接利用连续性方程组解出个管段流量？
对于树状管网，在管网规划布置方案，管网节点用水量和个管段管径决定以后，单定压节点一确定，管段的流量是唯一的，与管段流量对应的管段水头损失、管段流速及节点压力可以一次计算完成，若是多定压节点，树状网则会引起管网水力特性冲突。
4、对于多定压节点管网，如果只用各节点流量连续性方程和各环流量方程可进行水力分析吗？为什么？进行虚环假设有何意义？为什么说虚环能量方程实际上就是定压节点间路径能量方程？
不行，如果有多个定压节点，按两个压力同时计算，很容易引起矛盾，进行虚环假设，可以将多定压节点转化为单定压节点，可以利用流量的连续性和环能量方程最终得出个管段的水力特性。虚环能量方程是根据虚定压节点和原各实际定压节点组成的环，来列能量方程的，即定压节点间的路径能量方程。
5、结合一个实例，比较一下解环方程和解节点方程方法的未知数数目，一般情况下哪种方法未知数更多？解节点方程虽然未知数多，但仍被广泛采用，为什么？ 一般情况下，解节点方程未知数更多，因为现实中，管网的水力计算常常要确定水塔的高度，管道流量也未知，解节点方程先求个节点流量闭合差，从而校正压力，管网的水力计算和水塔高度确定结果也较为精确，所以仍被广泛使用。
6、单定压节点树状管网水力分析计算有何特点？为什么说其他计算比较简单？树状管网水力计算的特点：单定压节点一确定，管段的流量是唯一的，与管段流量对应的管段水头损失、管段流速及节点压力可以一次性计算得到，所以说计算比较简单。
7、你认为牛顿—拉夫森算法可能出现不收敛的情况吗？解环方程时，为什么说流量初分配得越准确，则计算工作量越少？
不可能，一定会收敛，初分配的越准，管道压降越准确，环能量越接近零，减少了计算工作
量。
8、为什么说哈代—克罗斯平差算法是水力分析最简单方法？它也是最高效的方法吗？ 它对牛顿拉夫森算法进行了改进，可以算是水力分析最简单的方法，也是最高效的方法，原因是它的3点改进：1、改各环平差为每次只平差一个环，2、优先平差闭合差较大的环， 3、改自然环平差为回路（大环）平差。
9、为什么说平差的过程实际上是闭合差在管网中传递且相互抵消的过程？对于解环方程时的环水头闭合差是如此，对于解节点方程时的节点流量闭合差也是如此吗？
是的也是如此，解节点方程时，根据拟定的节点水头算出各管段压降和流量，接着求出每个节点的流量闭合差，从而校正压力，实质上也是使环能量的平衡的过程。 习题112页
第六章给水管网工程设计
1、影响用水量的因素有哪些？附表1规定的生活用水定额考虑哪些影响因素？人口，水资源，气候，用水普及率，工业企业工艺流程、万元产值用水量等各种因素，可以影响用水量，生活用水定额考虑的主要影响因素有：城市规模、气候条件，不同城市人们的生活习惯，城市地理位置，水资源条件
2、为什么说最高日和最高时用水量都是平均流量的概念，它们分别是什么时间内的平均流量？计算它们有何意义？
因为用水量随季节和生活习惯等因素变化而变化，具有随机性，最高日和最高时用水量一般按定额乘以人数来定，定额和人数是综合各种影响因素或统计得出，所以塔门都是平均流量的概念，最高日用水量是用水量最多一年内，用水量最多一天内的平均流量，最高时用水量是用水量最多的一年内，用水量最多一天中，用水量最大的一小时内的平均用水量。计算它们可以为选泵提供依据，以及确定管网的管段直径。
3、设计时为什么要分析用水量的变化？在1小时时段内实际用水量是否保持不变？为什么在计算时不考虑1小时时段内的流量变化？
因为用水量是随时变化的，泵站供水不会随时改变，泵站供水与用户用水不可能随时一致，所以要分析用水量变化，为设计泵站和调节构筑物的设计提供依据。不是，1小时段内流量是变化的，只是1小时的水量变化对于影响泵的设计数据来说可以忽略不计，所以不考虑1小时内的流量变化。
4、你能证明调节容积计算公式吗？为什么被调节的两个流量在一个变化周期内的总和必须相等？
调节容积的公式实质上就是算出了两个系统最大的用水量之差，即调节池的容积，如清水池，最高日每小时给水供水量与供水泵站的供水量之差累加起来，累加的最大值加上累加的最小值的绝对值就是调节池的容积，也就推出了这个公式。因为这样才能保证实际提供的用水总量等于总的设计流量，满足系统的水量平衡。
5、你认为要使节点设计流量分配比较合理，需要注意哪些问题？ 1、分清和计算准确集中流量和沿线流量。（从管网中一个点取水且水量较大的归为集中流量，沿程用水小用户归为沿线流量）2、集中流量是根据集中用户最高日用水量计算及时变化系数计算，若该项用水最高时与管网用水最高时不同，则是当调小计算值。3、计算完成后要校核所有集中流量和沿程流量之和是不是等于最高时流量，误差在规定范围内即可，否则可以调节集中或沿程流量使流量达到平衡。
6、管段设计流量分配得目的是什么？树状管网管段设计流量分配有何特点？环状管网管段设计流量分配要考虑哪些原则？
目的是准确确定管段直径。树状管网设计流量分配特点：在节点设计流量全部确定后，管段设计流量可以利用节点流量连续性方程解出。环状网分配流量原则：1、从一个或多个水源
出发进行管段流量分配；2、遇到向2个或2个以上分配流量时，要向主要方向分配较多的流量次要方向分配较少流量，不能出现逆流；3、确定2条或2条以上平行的主要供水方向，并分配较大流量，垂直管段上也要分配一定流量，保证供水可靠性。
7、何为经济流速？它与哪些因素有关？为什么说平均经济流速是近似的经济流速？在设计管段直径时除了考虑经济性外，还要考虑哪些因素？
一定年限内，管网造价和管理费用之和最低的流速。由于实际管网的复杂性，情况也在不断变化，从理论上计算管网造价和管理费用相复杂，条件不具备时，用当地资料计算出的平均经济流速就是近似的经济流速。还要考虑管道技术问题，冲刷问题，避免水锤现象等等，满足小于最大设计流速和大于最低设计流速。
8、在设计工况水力分析时为何要暂时删除泵站所在的管段和假设控制点？如何找到真正的控制点？为何真正的控制点是唯一的？
为了方便设计，一般算出压降就直接算管径，若不删除泵站管段，它也有损失和扬程，不便于管段设计和泵站设计，假设控制点是为了方便找到真的控制点，找到满足管网全部所需的节点服务水头压力，为泵站扬程设计提供依据。因为水力特性已知，只会有一个节点最先“触地”，就是节点服务水头最难满足的点只一个，即控制点是惟一的。
9、管网设计校核时泵站所在管段还要删除吗？你能说明在各种工况校核时，哪些节点是定压节点，哪些节点是定流点？
可以不删除，管网的设计已初步完成，管径，水泵扬程都已知，校核时只要算出特定情况下所校核点的水压或水量是否满足要求即可。校核消防工况时，设置的最不利火灾节点为定流节点（算出它的压力是否能满足要求）；水塔转输流量校核时，水塔所在点定为定压节点（通过水力分析，得到该节点流量，判断是否满足水塔进行流量要求P139）；事故工况校核，一般采用水头校核法，所校核点为定流点。（算各节点水头是否高于服务水头） 10、分区供水有哪几种形式？在哪些情况下应该采用分区供水方式？
串联分区和并联分区，地形是决定性因素，当城市狭长时，采用并联分区。与此相反，城市垂直于等高线方向延伸时，串联分区更为适宜；水厂位置也影响其分区，水厂靠近高区是，宜采用并联分区，水厂远离高区时，宜采用串联分区，以免到高区的输水管太长。 11、泵站供水的能量有哪几部分组成？哪些部分可以通过分区供水得到降低？由3部分组成：1、保证最小服务水头所需的能量；2、克服管道摩阻所需要的能量；3、未利用的能量，它是因为各用水点的水压过剩而浪费的能量。 12、如何绘制泵站供水能量分配图？
1、纵坐标上按比例绘出各节点地面标高Zi和所需最小服务水头Hi，得到若干以qi为底、Hi+Zi为高的矩形面积。（这些面积的总和等于保证最小服务水头所需的能量E1） 2、在纵坐标上再会出各管段的水头损失h1、h2、h3等，纵坐标高度为H。
（每一管段流量Qij和相应水头损失hij所形成的矩形面积总和等于客服水管摩阻所需的能量E2）（以qi为底，过剩水压△Hi为高的矩形面积之和E3(未利用而浪费的能量)）点水力属性：节点流量，节点水头，自有水头（管段，节点两类元素） 管网恒定流方程组求解条件：
节点流量或压力必须有一个已知，管网中至少又一个定压节点（R=0时，整个管网的节点压力没有参照基准压力，管网无确定解） 供水管网设计原则：
供水管网设计流量=最高日最高时设计用水量；对于多水源给水管网系统，供水调节能力强，设计时，直接使供水泵站设计流量之和=最高时用水流量，但成本要确定；对于单水源，可以采用不设水塔或者设置水塔。 管网设计流量分配原则：
（1）从水源或多个水源出发进行管段设计流量计算，按水流沿最短线路流向拟定水流方向； (2)当向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主要供水方向或大用户用水分配较大的流量，向次要用户分配较少的流量；(3)顺主要供水方向延伸的几条平行干管所分配的计算流量应大致接近；(4) 每一节点满足进、出流量平衡。 选择流速和确定管径应考虑以下原则：
1）大管径可取较大的流速，小管径可取较小的管径 2）管段设计流量占整个管网供水流量比例较小时取较大的经济流速（3）从供水泵站到控制点的管线上的管段可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速（4）管线造价较高而电价相对较低时取较大的经济流速，反之去较小的经济流速 5）重力供水时，个管段的经济流速或管径按充分利用地形高差来确定 6）根据经济流速计算出的管径如果不符合市售标准管径是，可以选用相近的标准管径；（7）当管网有多个水源或设有对置水塔时，在各水源或水塔供水的分界区域设计流量可能特别小，选择管径时要适当放大，因为当各水源供水流量比例变化或水塔传输（即进水）时，这些管段可能需要送较大的流量 8）重要的输水管，另外对于较长距离的输水管，输水管分为三段以上，并安装切换阀门，以便事故时能实现局部隔离，保证达到规范要求70%以上供水量要求。 分区供水形式：
分区供水形式（并联，串联）分区；在给水区很大，地面高差显著，远距离输水时用分区供水泵站供水能量的组成：保证最小服务水头所需能量 E1，克服水管摩阻所需能量 E2，未利用能量 E3，（E1，E2 泵站供水能量的组成可通过分区供水得到降低）如何绘制泵站供水能量分配图：
以区域中有 4 个节点为例：如何绘制泵站供水能量分配图 1）将节点流量 q1、q2、q3、q4 等值顺序按比例绘在横坐标上。各管段流量可从节点流量求出。2）纵坐标按比例绘出各节点的地面标高 Z 和所需的最小服务水头 H，得到若干以 q 为底、H+Z 为高的矩形面积，这些面积的总和等于保证最小服务水头所需的能量 E1。 3）每一管段流量和相应水头损失所形成的矩形面积总和，等于克服水管摩阻所需能量 E2。 4）剩下的面积以 流量为底，过剩水压为高的矩形面积之和，这就是 E3。
污水管网设计的主要任务：污水管网总设计量及各管段设计流量计算；各管段直径，埋深，衔接设计与水力计污水管网设计的主要任务；污水提升泵站设置与设计；污水管网施工图绘制Kd:设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值（时变化：最高日最高时/该日平均时污水量日变化系数Kd污水量）（总变化系数：最高日最高时/平均日平均时污水量） 污水管道最小覆土厚度，要求：防止管道内污水冰冻或土壤冰冻膨胀顺坏管道；防止地面荷载而破坏管污水管道最小覆土厚度，满足 3 要求道；满足街区污水连接管衔接的要求管道衔接遵循的原则：①避免上有管道形成回水，造成淤积②在平坦地区尽可能提高下游管道标高，以减小埋管道衔接遵循的原则深（衔接方法衔接方法：水面平接，管顶平接）
调节管渠高峰径流流量的方法：管渠容量调洪法；人工调节或天然河流蓄洪，节约造价名词解释: 时变化系数：最高时用水量与平均时用水量的比值Kh=24Qh/Qd（最高日即时365）时变化系数定线：在污水管道规划设计时，在城市总平面图上进行管道系统平面布置，也称-定线居民生活用水量：指的是居民日常生活所需用的水，包括饮用、洗涤、冲厕、洗澡等。居民生活用水量综合生活用水量:指的是居民日常生活用水量以及公共建筑和设施用水量的总称。综合生活用水量城市综合用水量：给水排水系统：是人们的生活，生产和消防提供用水和排除废水的总称给水排水系统排水工程系统：用来废水收集，处理和排放工程设施排水工程系统污水管网系统：排除城市污水或工业废水的管网系统（雨水：排除雨水）污水管网系统排水体质：不同排除方式所形成的排水系统（合流，分流）排水体质充满度：管道水深与管道直径的比值充满度节点服务水头：节点地面高程加上节点所连接用户的最低供水压力
节点服务水头控制点：给水管网用水压力最难满足的节点控制点比流量：假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量比流量沿线流量：干管的流量，于比流量与管段长度的乘积。沿线流量分配流量：利用求出的节点流量对各管段进行流量的分配。分配流量闭合差：管网环内各管段水头损失的代数和闭合差最大转输时：在多水源管网中，最高日内二级泵站供水量与用水量之差为最大值的时候最大转输时 水量平衡：冷却用水量和损耗水量、循环用水量补充水量以及排水量保持平衡水量平衡排放系数：污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关系，该比例为排放系数设计流速：与设计流量，设计充满度相对应的水流平均速度（最小/大：管道不产生淤积/冲刷） 第七章给水管网优化设计
1、给水管网优化设计的目标函数年费用值由哪些部分组成，它忽略了哪些费用项目？本章介绍的计算方法是静态法还是动态法？
部分：管网建设投资费用，管网每年折扣和大修费用、管网年运行费用。忽略了管网建设投资费用内的一些费用和年运行费用内的一些费用。比如说，泵站和水塔设施造价，泵站的正常运行工作间日常用水消耗的费用等。动态法。（以年费用折算值为目标函数，以节点连续方程，节点自由水压大于所需的服务压力建立一系列方程求解）
2、从能量变化系数的计算公式可以看出，它随着用水量变化系数的增大而减小，这是不是说明用水量变化越大，泵站的运行电费越少？为什么？
不是，只能说明用水量变化越大，能量变化系数越小，但泵站最大时的用电电价会增大，本站最大时中和效率会降低，这些因素也会促使泵站运行费用越少。 给排水管网系统答案02_给水排水管网系统
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