第二章排水工程.ppt
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园园林林工工程程吉林农业大学园艺学院吉林农业大学园艺学院园林系规划设计教研室园林系规划设计教研室赵和祥赵和祥电话:
电话:
1584406493515844064935第二章第二章园林给排水工程园林给排水工程o城市中水的供、用、排三个环节就是通过给水系统和排城市中水的供、用、排三个环节就是通过给水系统和排水系统联系起来的。
水系统联系起来的。
o给水系统:
在城镇,为了给各生产部门及居民点提供在给水系统:
在城镇,为了给各生产部门及居民点提供在水质、水量和水压方面均符合国家规范的用水,需要设水质、水量和水压方面均符合国家规范的用水,需要设置一系列的构筑物,从水源取水,并按用户对水质的不置一系列的构筑物,从水源取水,并按用户对水质的不同要求分别进行处理,然后将水送至各用水点使用,这同要求分别进行处理,然后将水送至各用水点使用,这一系列的构筑物就交给水系统。
一系列的构筑物就交给水系统。
o排水系统:
为了使污水无害或变害为利,必须建造一系排水系统:
为了使污水无害或变害为利,必须建造一系列设施对污水进行必要的处理,这些处理与排除污水的列设施对污水进行必要的处理,这些处理与排除污水的系统就叫排水系统。
系统就叫排水系统。
o园林给排水工程是城市给排水工程的一个组成部分。
他园林给排水工程是城市给排水工程的一个组成部分。
他们之间有共同点,但又有园林本身的具体要求。
们之间有共同点,但又有园林本身的具体要求。
第一节第一节园林给水工程园林给水工程一、概一、概述述
(一)公园用水分类:
生活用水;养护用水;造景用
(一)公园用水分类:
生活用水;养护用水;造景用水;消防用水。
水;消防用水。
(二)公园用水根据用途不同对水质的要求也不相同。
(二)公园用水根据用途不同对水质的要求也不相同。
二、园林给水的特点:
用水点分散;高程变化大;水质二、园林给水的特点:
用水点分散;高程变化大;水质要求多样;茶室用水标准高;用水高峰可以错开。
要求多样;茶室用水标准高;用水高峰可以错开。
第一节园林给水工程三、水源与水质三、水源与水质
(一)水源:
城市自来水,地下水,附近江
(一)水源:
城市自来水,地下水,附近江河,山泉,处理后中水等。
河,山泉,处理后中水等。
(二)水源水质:
(二)水源水质:
1、地表水水质较差,需消毒净化后使用;、地表水水质较差,需消毒净化后使用;2、地下水水质较好,经简单消毒即可应用;、地下水水质较好,经简单消毒即可应用;3、城市自来水可直接应用;、城市自来水可直接应用;4、处理后的中水可作为园林植物养护用水。
、处理后的中水可作为园林植物养护用水。
第一节第一节园林给水工程园林给水工程四、给水系统的组成与设计四、给水系统的组成与设计
(一)给水系统的组成(取水点、取水构筑物、一
(一)给水系统的组成(取水点、取水构筑物、一级泵站、净水构筑物、清水池、二级泵站、输水级泵站、净水构筑物、清水池、二级泵站、输水管、水塔或高位水池、配水管网、配水点)管、水塔或高位水池、配水管网、配水点)
(二)给水管网的布置
(二)给水管网的布置1、给水管网的布置形式(树状、环状)、给水管网的布置形式(树状、环状)
(1)树枝式管网)树枝式管网简单省材,适于用水点分散,但简单省材,适于用水点分散,但事故率高维修时影响供水面积大。
事故率高维修时影响供水面积大。
(2)环状管网)环状管网有利供水及维修,但费材。
有利供水及维修,但费材。
给水系统的组成给水管网的布置形式树枝形树枝形环状形环状形第一节第一节园林给水工程园林给水工程2、管网的布置要点、管网的布置要点
(1)干管靠近主要供水点)干管靠近主要供水点
(2)干管靠近调节设施)干管靠近调节设施(3)保证不受冻,随形就势,避开复杂地形)保证不受冻,随形就势,避开复杂地形和难于施工地段。
和难于施工地段。
(4)干管尽量设于绿地下,尽量不穿园路。
)干管尽量设于绿地下,尽量不穿园路。
(5)按规定与其它管线保持距离)按规定与其它管线保持距离第一节第一节园林给水工程园林给水工程3、管网布置的一般规定、管网布置的一般规定
(1)埋深:
冰冻线下)埋深:
冰冻线下40cm处,不冻或轻冻地区处,不冻或轻冻地区不小于不小于70cm。
过深造价高,过浅易破坏。
过深造价高,过浅易破坏。
(2)阀门及消防栓:
节点处设阀门及阀门井。
直)阀门及消防栓:
节点处设阀门及阀门井。
直线距离线距离500m设阀门及阀门井;配水管安装消防设阀门及阀门井;配水管安装消防栓,间距栓,间距120m,距建筑不小于,距建筑不小于5m,离车行道不,离车行道不大于大于2m。
4、管材的选择(略)、管材的选择(略)第一节第一节园林给水工程园林给水工程给水工程设计给水工程设计(三)供水管网设计(三)供水管网设计1、用水量计算、用水量计算
(1)首先要计算各用水点的用水量。
根据国家标准计)首先要计算各用水点的用水量。
根据国家标准计算。
算。
(2)日变化系数和时变化系数)日变化系数和时变化系数日变化系数日变化系数kd=最高日用水量最高日用水量/平均日用水量平均日用水量城镇一般城镇一般1.22.0,农村,农村1.53.0时变化系数时变化系数kh=最高时用水量最高时用水量/平均时用水量平均时用水量城镇一般城镇一般1.32.5,农村,农村56(3)最高日最高时的用水量()最高日最高时的用水量(Q)计算:
)计算:
Q=平均时用水量平均时用水量kdkh(公园:
(公园:
kd:
23;kh:
46)管径设计时管径设计时Q是设计的基础数据。
是设计的基础数据。
给水管径设计给水管径设计(4)逐段计算主管、支管的管道流量)逐段计算主管、支管的管道流量流量:
单位时间内水流过某管道的量。
流量:
单位时间内水流过某管道的量。
Q=v,(l/s或或m3/h)2、经济流速的确定、经济流速的确定小管径小管径Dg=100400mm,v取取0.61.0m/s大管径大管径Dg=400mm,v取取1.01.4m/s3、确定管径、确定管径给水压力计算4、水头损失计算、水头损失计算
(1)沿程损失)沿程损失可用下式计算可用下式计算h沿沿=iL式中式中h沿沿沿程水头损失沿程水头损失L计算管道长度(计算管道长度(m)i1m长度管道的水头损失长度管道的水头损失
(2)局部水头损失)局部水头损失按沿程损失的百分比计算生活给按沿程损失的百分比计算生活给水系统取水系统取2530%;生产给水系统;生产给水系统20%;消防给水;消防给水系统系统15%。
给水压力计算(5)给水总压力计算(或水泵扬程)给水总压力计算(或水泵扬程)H=H1+H2+H3+H4式中式中H1饮水点与最不利配水点的地面高程饮水点与最不利配水点的地面高程H2配水点地面与出水口的高差配水点地面与出水口的高差H3出水口所需的工作水头出水口所需的工作水头H4水头损失(水头损失(H4=h沿沿+h局局)给水压力计算H2+H3的取值估算标准的取值估算标准平房:
平房:
10mH2O二层楼房:
二层楼房:
12mH2O三层楼房:
三层楼房:
16mH2O三层以上:
每层三层以上:
每层4mH2OH4=沿程损失沿程损失+局部损失局部损失或或H4=1.25沿程损失沿程损失(生活管网生活管网)hy=iL则则H4=1.25iL给水压力计算(6)供水水泵(或供水源)压力选择)供水水泵(或供水源)压力选择水泵选择:
扬程与总压力计算等同;流量与供水干水泵选择:
扬程与总压力计算等同;流量与供水干管流量等同。
管流量等同。
城市自来水水源选择与处理措施城市自来水水源选择与处理措施可通过供水压力(可通过供水压力(H)和市政供水管压力()和市政供水管压力(H0)比)比较采用相应措施较采用相应措施HH0较少时,加大管径、减少水头损失来满足较少时,加大管径、减少水头损失来满足HH0时,缩小管径、利用管压来处理来满足时,缩小管径、利用管压来处理来满足HH0较多时,增加加压设施处理较多时,增加加压设施处理给水管网设计实例(以树枝状管网设计为例)给水管网设计实例(以树枝状管网设计为例)一、资料收集一、资料收集o用水量资料:
用水点、用水人数、用水标准。
为计算各用水量资料:
用水点、用水人数、用水标准。
为计算各用水点最高时用水量提供依据。
用水点最高时用水量提供依据。
o水源资料:
位置、管径、水压;自设水源水位、水质、水源资料:
位置、管径、水压;自设水源水位、水质、流量。
流量。
o高程:
各用水点高程高程:
各用水点高程o工作水头:
各用水点工作水头。
工作水头:
各用水点工作水头。
给水管网设计步骤(以树枝状管网设计为例)给水管网设计步骤(以树枝状管网设计为例)二、布置管网二、布置管网o确定给水干管的位置、走向确定给水干管的位置、走向o节点编号节点编号o丈量节点间长度丈量节点间长度三、计算各用水点的最高时用水量,并换算成设计秒流量。
三、计算各用水点的最高时用水量,并换算成设计秒流量。
o即即Qh=qNKh/24即即qo=Qh/3600(L/s)n计算管段间流量确定各段管径(查水力计算表根据流计算管段间流量确定各段管径(查水力计算表根据流量、经济流速确定)量、经济流速确定)o绘制用水点流量、节点、节间距离草图。
绘制用水点流量、节点、节间距离草图。
o编制管道水力计算表编制管道水力计算表节点流量计算表节点流量计算表管段管段编号编号流量流量(L/s)管段管段编号编号流量(流量(L/s)1A892A8C3BDC4BCB5DAB6DOA7C干管水力计算表干管水力计算表管段管段长度长度流量流量管径管径流速流速1000i水头损失水头损失OA23244.662500.925.791.7AB27231.102001.019.193.1BC14821.302000.694.530.8CD1609.301250.7910.62.18C1528.81250.739.251.41891403.8750.8825.83.612合计合计12.722给水管网设计步骤(以树枝状管网设计为例)给水管网设计步骤(以树枝状管网设计为例)四、求各用水点所需总水头四、求各用水点所需总水头1、求各点的水压线标高、求各点的水压线标高某点水压线标高某点水压线标高=前一点水压线标高该管段水头损失前一点水压线标高该管段水头损失2、求配水点的自由水头、求配水点的自由水头自由水头自由水头=该点水压线标高该点地面高程该点水压线标高该点地面高程3、最不利点自由水头、最不利点自由水头(H0)与总水头与总水头(H)比较。
比较。
H0H设计合理,否则应改变管道直径。
设计合理,否则应改变管道直径。
4、最不利点总水头(、最不利点总水头(H总总)与引水点自由水头()与引水点自由水头(H引引)比较)比较H引引H总总设计合理,否则应改变设计设计合理,否则应改变设计附表:
钢管水力计算表附表:
钢管水力计算表流量流量QL/s管管径径d(mm)5075100125流速流速v1000i流速流速v1000i流速流速v1000i流速流速v1000i0.500.264.990.700.379.091.00.5317.30.232.311.30.6927.90.303.691.60.8540.90.375.340.211.312.01.0661.90.467.980.261.942.31.2280.30.5310.30.302.482.51.3394.90.5811.90.322.880.210.9662.81.481190.6514.70.363.520.231.183.01.591370.7016.70.393.980.251.333.31.751650.7719.90.434.730.271.57第二节园林喷灌工程一、喷灌的特点一、喷灌的特点1、优点:
省水、省工、具有较强的适应性、便于操控、优点:
省水、省工、具有较强的适应性、便于操控等优点。
微灌和滴灌的发展比喷灌更加节水和更大的适等优点。
微灌和滴灌的发展比喷灌更加节水和更大的适应性。
应性。
2、缺点:
建设投资高,受风力影响较大,超过、缺点:
建设投资高,受风力影响较大,超过3、4级级风无法正常进行。
风无法正常进行。
二、喷灌系统的组成与分类二、喷灌系统的组成与分类1、喷灌系统的组成:
水源、动力系统、管道系统、喷、喷灌系统的组成:
水源、动力系统、管道系统、喷头头第二节园林喷灌工程第二节园林喷灌工程2、喷灌方式分类:
(按喷灌方式分)、喷灌方式分类:
(按喷灌方式分)
(1)移动式:
天然水源;动力(电动机或汽油发动机)、水)移动式:
天然水源;动力(电动机或汽油发动机)、水泵、管道、喷头。
喷灌系统可移动具有建设投资少,机动性强泵、管道、喷头。
喷灌系统可移动具有建设投资少,机动性强的优点;但后期管理强度大。
适用于天然水网丰富的地区。
的优点;但后期管理强度大。
适用于天然水网丰富的地区。
(2)固定式:
泵站、干管、支管均固定并埋于地下,喷头可)固定式:
泵站、干管、支管均固定并埋于地下,喷头可临时安装或伸缩活动。
具有操作方便,节约劳力,便于实现自临时安装或伸缩活动。
具有操作方便,节约劳力,便于实现自动化和遥控操作;但建设投资较大。
适用于需要经常灌溉和灌动化和遥控操作;但建设投资较大。
适用于需要经常灌溉和灌溉期较长的草坪、大型花坛、花圃、庭院绿地、高尔夫球场溉期较长的草坪、大型花坛、花圃、庭院绿地、高尔夫球场等。
等。
(3)半固定式:
泵站、干管固定,支管及喷头可移动。
特点)半固定式:
泵站、干管固定,支管及喷头可移动。
特点介于以上两点之间。
介于以上两点之间。
第二节园林喷灌工程第二节园林喷灌工程三、固定式喷灌系统设计三、固定式喷灌系统设计
(一)设计所依据的资料
(一)设计所依据的资料1、地形图:
面积、位置、地势、地形图:
面积、位置、地势2、气象资料:
气温、雨量、风向风速、气象资料:
气温、雨量、风向风速3、土壤资料:
土壤质地、持水能力、吸水能力、土层厚度、土壤资料:
土壤质地、持水能力、吸水能力、土层厚度4、植被情况:
作物种类、面积、耗水量、根系深度、植被情况:
作物种类、面积、耗水量、根系深度5、水源条件:
、水源条件:
6、动力条件、动力条件:
固定式喷灌系统设计固定式喷灌系统设计
(二)设计灌水定额
(二)设计灌水定额11、灌水定额的概念:
指一次灌水的水层深度(单位、灌水定额的概念:
指一次灌水的水层深度(单位mmmm)或一次灌水单位面积的用水量(单位或一次灌水单位面积的用水量(单位mm33/ha/ha)。
)。
22、计算公式:
、计算公式:
m=0.1h(pm=0.1h(p11-p-p22)/)/式中:
式中:
mm设计灌水定额(设计灌水定额(mmmm)土壤容重(土壤容重(g/cmg/cm33)hh计算土层深度(计算土层深度(cmcm)即根系活动层深度。
)即根系活动层深度。
pp11土壤含水率上限(重量土壤含水率上限(重量%)可取田间持水量的)可取田间持水量的80%100%80%100%;pp22土壤含水率下限(重量土壤含水率下限(重量%)可取田间持水量的)可取田间持水量的60%70%60%70%;喷灌水利用系数,一般取喷灌水利用系数,一般取0.70.90.70.9。
常见土壤容重和田间持水量表常见土壤容重和田间持水量表土壤质地土壤质地容重(容重(g/cm3)田间持水量田间持水量重量(重量(%)体积(体积(%)紧砂土紧砂土1.451.6016222632沙壤土沙壤土1.361.5422303242轻壤土轻壤土1.401.5222283036中壤土中壤土1.401.5522283035重壤土重壤土1.381.5422283242轻粘土轻粘土1.351.4428324045中粘土中粘土1.301.4525353545重粘土重粘土1.321.4030354050固定式喷灌系统设计固定式喷灌系统设计(三)设计灌水周期(三)设计灌水周期1、计算公式、计算公式T=m/W式中:
式中:
T灌水周期(灌水周期(d)m灌水定额(灌水定额(mm)W作物日平均耗水量或土壤水分作物日平均耗水量或土壤水分消耗速率(消耗速率(mm/d)喷灌水利用系数取喷灌水利用系数取0.70.92、常用周期:
树木、常用周期:
树木510天;草坪、花卉天;草坪、花卉13天。
天。
第二节园林喷灌工程第二节园林喷灌工程(喷灌设计喷灌设计)(四)喷头布置与喷洒方式选择(四)喷头布置与喷洒方式选择1、喷洒方式:
、喷洒方式:
正方形或面积较大喷灌区域多用全圆喷洒式正方形或面积较大喷灌区域多用全圆喷洒式;固定式喷灌系统地块边角、地面坡度较大的地块固定式喷灌系统地块边角、地面坡度较大的地块风力较大时等应采用扇形喷洒式风力较大时等应采用扇形喷洒式2、喷头布置:
、喷头布置:
喷头组合的原则喷头组合的原则(不留空白、喷洒均匀不留空白、喷洒均匀);布置方式:
见下图布置方式:
见下图喷头组合方式喷头组合方式喷头组合间距参考值喷头组合间距参考值平均风速(平均风速(m/s)喷头间距喷头间距L支管间距支管间距b3.00.8R1.3R3.04.50.8R1.2R4.55.50.6RR5.5不宜喷灌不宜喷灌固定式喷灌系统设计固定式喷灌系统设计(五)喷灌强度与喷灌时间(五)喷灌强度与喷灌时间1、喷灌强度:
单位时间喷洒于田间的水层深(、喷灌强度:
单位时间喷洒于田间的水层深(mm/h)。
)。
2、计算公式、计算公式=CPs式中:
式中:
喷灌系统中的组合喷灌强度喷灌系统中的组合喷灌强度Ps喷头性能中给出的喷灌强度喷头性能中给出的喷灌强度C换算系数换算系数固定式喷灌系统设计3、土壤允许喷灌强度计算、土壤允许喷灌强度计算土壤允许喷灌强度(土壤允许喷灌强度(0)=土壤渗吸速度土壤渗吸速度坡地打折系数坡地打折系数4、设计要求、设计要求0=CPs即即0=CPs5、根据土壤允许强度和换算系数计算喷头的喷灌强度、根据土壤允许强度和换算系数计算喷头的喷灌强度即:
即:
Ps=0/C或根据喷头喷灌强度或根据喷头喷灌强度Ps计算喷头喷水量计算喷头喷水量QP。
Ps=1000QP/R2即:
即:
QP=PsR2/1000(R为喷头射程为喷头射程m,属设计者选定值,属设计者选定值)6、根据计算的、根据计算的Ps、QP、R值确定喷头类型。
值确定喷头类型。
QP喷头喷水量(喷头喷水量(m3/h)R喷头射程(喷头射程(m)几种土壤渗吸速度近似值几种土壤渗吸速度近似值土壤类别土壤类别渗吸速度(渗吸速度(mm/h)良好表面良好表面表面板结表面板结粗壤土粗壤土202512细沙土细沙土123010细沙壤土细沙壤土128粉壤土粉壤土107黏壤土黏壤土86黏土黏土52龟裂的黏土龟裂的黏土2525坡地上允许喷灌强度的打折系数坡地上允许喷灌强度的打折系数坡度坡度%沙土沙土壤土壤土黏土黏土051.001.001.00680.900.870.779120.860.830.6413200.820.800.55200.750.600.39固定式喷灌系统设计单喷头喷洒喷灌强度计算单喷头喷洒喷灌强度计算C值表值表扇形中心角扇形中心角C扇形中心角扇形中心角C36001.024001.5030001.218002.0027001.34固定式喷灌系统设计固定式喷灌系统设计l单行多喷头喷单行多喷头喷洒强度计算洒强度计算C值查表方法值查表方法计算计算K值值K=a/Ra喷头间距喷头间距mR喷头射程喷头射程m查查KC关系关系曲线图确定曲线图确定C值。
值。
固定式喷灌系统设计l多行多喷头喷洒喷灌强度计算多行多喷头喷洒喷灌强度计算计算公式:
计算公式:
=1000QP/ab式中:
式中:
喷灌强度(喷灌强度(mm/h)QP喷头喷水量(喷头喷水量(m3/h)a喷头间距(喷头间距(m)b相邻支管间距(相邻支管间距(m)固定式喷灌系统设计7、喷灌时间的确定、喷灌时间的确定概念:
指为了达到既定的灌水定额,喷头在每个位置上概念:
指为了达到既定的灌水定额,喷头在每个位置上所需的喷洒时间(所需的喷洒时间(h)计算公式计算公式:
t=mS/1000QP式中:
式中:
t喷灌时间(喷灌时间(h)m设计灌水定额(设计灌水定额(mm)S喷头有效控制面积(喷头有效控制面积(m2)QP喷头喷水量(喷头喷水量(m3/h)固定式喷灌系统设计固定式喷灌系统设计(六)管道设计(六)管道设计1、直径计算、直径计算干管流量计算干管流量计算干管流量干管流量:
Q=nQP式中:
式中:
n同时工作的喷头数量(个)同时工作的喷头数量(个)QP喷头喷水量(喷头喷水量(m3/h)计算时化成秒流量。
)计算时化成秒流量。
根据经济流速确定管径。
根据经济流速确定管径。
第二节园林喷灌工程第二节园林喷灌工程2、管道的水头损失计算、管道的水头损失计算
(1)干管沿程水头损失计算)干管沿程水头损失计算根据管道内的流量和管径,从水力计算表中查出单位管长根据管道内的流量和管径,从水力计算表中查出单位管长的水头损失值,乘以管道长度得出管道全长的沿程水头损失的水头损失值,乘以管道长度得出管道全长的沿程水头损失值。
值。
(2)支管沿程水头损失计算)支管沿程水头损失计算多口系数多口系数支管水流量由于装有若干竖管和喷头逐渐减少,假定流量支管水流量由于装有若干竖管和喷头逐渐减少,假定流量不变,按进口最大流量计算水头损失,然后乘以多口系数不变,按进口最大流量计算水头损失,然后乘以多口系数F校校正,得出支管沿程水头损失。
正,得出支管沿程水头损失。
(3)局部水头损失)局部水头损失按沿程水头损失的按沿程水头损失的10%计算。
计算。
支管沿程水头损失计算支管沿程水头损失计算o计算公式:
计算公式:
hf=SofLQ2(谢才公式的简化式)(谢才公式的简化式)式中:
式中:
hf沿程水头损失(沿程水头损失(mH2O)Sof_沿程阻力系数(按管径和粗糙系数查表获沿程阻力系数(按管径和粗糙系数查表获得)。
得)。
L管道长度(管道长度(m)Q管中流量(管中流量(m3/s)支管沿程损失支管沿程损失hfF(多口系数)(多口系数)粗糙系数的确定可查管材粗糙系数粗糙系数的确定可查管材粗糙系数n值表(张建林值表(张建林p73)沿程阻力系数可查单位管长阻力系数表(张建林沿程阻力系数可查单位管长阻力系数表(张建林p7374)各种管材的粗糙系数各种管材的粗糙系数n值表值表管道种类管道种类n值值各种光滑的塑料管(各种光滑的塑料管(PVC、PE管等)管等)0.008玻璃管玻璃管0.009石棉水泥管、新钢管、新的铸造很好的管石棉水泥管、新钢管、新的铸造很好的管0.012铝合金管、镀锌管、锦塑软管、涂釉缸瓦管铝合金管、镀锌管、锦塑软管、涂釉缸瓦管0.013旧钢管、旧铸铁管、离心浇筑的混凝土管旧钢管、旧铸铁管、离心浇筑的混凝土管0.014普通混凝土管普通混凝土管0.015每米管长沿程阻力系数每米管长沿程阻力系数Sof值表值表管内管内径径d(mm)粗糙系数粗糙系数n0.0080.0090.0100.0110.0120.0130.0140.01525227940288200355900431000512500602500697500774000401838502327028700348004140048600562506460050560070608710105501260014750171201959075658824.8101512211480173820152270804705917298841057124014401638多多口口系系数数F值值表表孔口孔口数数N多口系数多口系数FX1X1/2m2m1.90m1.875m2m1.90m1.87520.6250.50030.5180.42240.4690.39350.4400.37860.4210.36970.4080.36380.3980.35890.3910.355100.3850.353m2适用谢才公式;适用谢才公式;m1.90适用于斯柯贝公式;适用于斯柯贝公式;m1.875适用于哈适用于哈威公式威公式【例例】设有一长设有一长56m的喷灌支管,管径为的喷灌支管,管径为50mm的的PVC管,管上装有管,管上装有4个喷头,第一喷头距干管个喷头,第一喷头距干管8m,喷头间距,喷头间距16m,喷,喷头喷水量头喷水量4.5m3/h。
求该支管的沿程水
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