给水管网水力计算
自来水管网水力计算
自来水管网水力计算1）计算公式的选用1）管径计算公式①按经济流速计算管径：D=18.8*(Q/V)1/2式中：Q---管中流量（m3/h）；D---管道内径(mm)；V---管中流速（m/s）。
可参考下列范围取值：输水管和配水干管：V=0.5～1.2m/s；配水支管：V=0.75～1.0m/s；水泵吸水管：V=1.0～1.2m/s；水泵出水管：V=1.5～2.0m/s。
②按拟定的水力比降计算管径：式中：I---水力比降，其余符号见管网水头损失计算公式。
2）管网水头损失计算公式式中：Q---管中流量（m3/h）；D---管道内径(mm)；h f ---管道沿程水头损失（m）；L---管道长度（m）。
f、m、b---与管材有关的参数，见表3-1。
表3-1 不同管材的f、m、b取值范围注：当Q以m3/s计时，d以m计时，f取(f)对应列的值。
3）局部水头损失（h j）为简化计算，局部水头损失可按沿程水头损失的10％计算。
（2）确定管网控制点（管网中压力最低的节点）一般是离管网入口处较远、地面标高较高的节点，通过水力计算比较确定管网控制点。
（3）确定干管、支管干管：从控制点到管网入口处的最短距离的管线。
控制点→节点………节点→管网入口节点。
支管：非干管管线，要分别列出所经过的节点。
（4）节点出流量Q i计算先将配水管网总流量扣除集中出流节点流量（工业企业集中用水量）后分摊到各管段，再将分摊到各管段的流量分摊到各节点。
1）管段分摊流量通常采用以下几种方法计算①按每管段负担的供水户数分摊管段分摊流量按下式计算：式中：---计算管段分摊流量（L/s）；---工业企业集中用水量（L/s）；----配水管段负担的供水户数（户）；其余符号同前。
按表3-2格式计算。
表3-2 管段分摊出流量计算表②按每管段负担的供水人口数分摊管段分摊流量按下式计算：式中：----配水管段负担的供水人口数（人）；其余符号同前。
按表3-2格式计算。
给排水管网水力计算方法
给排水管网水力计算方法在给排水工程中，水力计算是非常重要的环节，特别是在设计给排水管网时。
给排水管网的水力计算涉及到流量、压力、速度等多个参数，需要综合考虑。
本文将介绍给排水管网水力计算的方法和步骤。
1. 给排水管网的定义给排水管网是建筑物内或城市管道系统中，传输水、废水的管道和相关附件的总称。
它由供水管网和排水管网组成。
供水管网主要是将清水输送给用户，而排水管网则主要负责排出污水和废水。
2. 给排水管网水力计算的目的在给排水管网水力计算中，主要是要计算出管道内的流量、速度和压力等参数。
这些参数可以帮助我们评估管道的输送能力，确定合适的管道规格和数量，保证给排水系统的正常运行。
3. 给排水管网水力计算的方法给排水管网水力计算一般采用以下两种方法：3.1 简化方法简化方法是指在管道的水力计算中，忽略管道的一些细节，按照一定的模型进行简化。
这种方法适用于一些简单的给排水管网，如单管计算、梯级计算等。
3.2 完整计算方法完整计算方法是指在管道的水力计算中，考虑管道的各种细节因素，包括流体的黏度、管道的弯头、三通、泵站等，以及管道长度、直径等因素。
这种方法适用于复杂的给排水管网，如城市供水、排水系统等。
4. 给排水管网水力计算步骤在进行给排水管网水力计算时，需要遵循以下步骤：4.1 确定管道参数管道参数包括管道长度、直径、材质、壁厚等。
这些参数将影响到管道的流量和阻力。
因此，在进行水力计算之前，需要准确地确定这些参数。
4.2 计算流量流量是指单位时间内通过管道横截面的液体体积。
在给排水管网水力计算中，通常是根据需求流量来计算，因此需要首先确定需求流量。
在确定需求流量后，可以根据流量公式计算出流量大小。
4.3 确定管道阻力管道阻力是指管道内液体流动时，流体与管道壁之间产生的阻力。
在给排水管网水力计算中，需要根据管道直径、材质和流量等参数来计算管道的阻力。
4.4 计算管道压力管道压力是指管道中液体的压强大小。
3给水管网系统水力计算
qcb
=
Qh
−∑ ∑l
qi
l/s⋅m
式中 Qh — —管网总最高时设计流 量，l / s；
∑ qi — —管网中大用水户集中流量的总和，l / s；
⎧双侧配水：取管道实长
∑ l — —配水干管计算总长度，m。⎪⎨单侧配水：取管道实长 的一半 ⎪⎩不配水：计算长度为零
则每一计算管段沿线流量记作qy为：
• 流量符号规定：
离开节点的管段流量为正，流向节点的为负
• 管网节点方程数=J-1
3.2.2 压降方程
hij = [H i − H j ] =〔sij qinj〕ij
• Hi、Hj－管段两端节点i、j的水压高程，m • hij－管段水头损失，m • sij－管段摩阻 • qij－管段流量，m3／s。 • n＝1.852～2 • 管网的压降方程数=管段数P
∑L = 0.5L1−5 + 0.5L2−3 + 0.5L3−4 + L1−2 + L3−5 + L4−6 + L6−7 + L1−5
= 0.5×(600+ 600+ 600)+ 3×800+ 600+ 500
= 4400 (m)
2．配水干管比流 量
qcb
=
Qh
−∑ ∑l
qi
= 260−120 4400
k (qt
+
l
− l
x
ql )n
dx
=
k
(qt
+
ql )n+1
−
qtn +1
l
0
dm
(n + 1)d m ql
第3章-给水排水管网水力学基础
n
d (N)m di
kqNn l
d
m N
干管配水情况
3.4.2 沿线均匀出流的简化
给水管网中的配水管沿线向用户供水，如图3.6所示。假设沿线出流是 均匀的，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：
qx
qt
l
l
x
ql
沿程水头损失：
h f
l
k (qt
l
l
x
2y) D
或
y / D (1 cos ) / 2
2
式中，θ的单位为弧度。
过水断面面积、湿周 和水力半径依次为，
A D2 ( sin ) ，
8
D 和
2
R A D ( sin ) 4
设该管道的坡度为I，满管流时的过水断面面积、水力半径、流量和流速分别 为A0、R0、q0和v0，可得
A0 D2 / 4 ， R0 D / 4 ，
3.1.2 恒定流与非恒定流 由于用水量和排水量的经常性变化，给水排水管道中的流量和流速随时间变化，
水流经常处于非恒定流（又称非稳定流）状态。但是，非恒定流的水力计算 比较复杂，在管网工程设计和水力计算时，一般按恒定流（又称稳定流）计 算。 随着计算机技术快速发展与普及，国内外已经开始研究和采用非恒定流计算给水 排水管网，而且得到了更接近实际的结果。
hf
l v2
D 2g
式中 D──管段直径（m）；g──重力加速度（m/s2）； λ──沿程阻力系数， 8g。 C2
常用管材内壁当量粗糙度e（mm）
表3.1
3.2.3 局部水头损失计算
计算公式 ：
局部阻力系数ζ
式中，hm ──局部水头损失，m； ζ──局部阻力系数，见表3.5。
给水管网的水力计算
根据公式(gōngshì)（2-7）先求出平均出流概率U0，查表找 出对应的αc值代入公式(gōngshì)（2-6）求出同时出流概率U，再 代入公式(gōngshì)（2-5）就可求得该管段的设计秒流量qg，重复 上述步骤可求出所有管段的
第十三页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算 2.4.3 水表和特殊附件的局部(júbù)水头损失
水表口径 当用水较均匀时水表口径应以安装水表管段(ɡuǎn
duàn)的设计秒流量不大于水表的常用流量来确定，因为常用 流量是水表允许在相当长的时间内通过的流量。
当用水不均匀，且连续高峰负荷每昼夜不超过2~3h时， 螺翼式水表可按设计秒流量不大于水表的过载(guòzài)流量 确定水表口径，因为过载(guòzài)流量是水表允许在短时间 内通过的流量。
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2.4 给水管网的水力(shuǐlì)计算
2.4.4 求定给水系统(xìtǒng)所需压力
确定给水计算 管路水头损失、 水表和特殊附 件的水头损失 之后，
即可根据公式 （2-1）求得 建筑内部给水 系统所需压力。
公式(gōngshì)（2-1）：
第十九页，共30页。
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表2-
14
第十一页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算(jì suàn) 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算(jì suàn)
三通分水与分水器分水的局部(júbù)水头损失估算值 表 2-15
* 此表只适用于配水管,不适(bùshì)用于给水干管.
给水管网水力计算
管网水力计算•管网水力计算都是新建管网的水力计算。
•对于改建和扩建的管网，因现有管线遍布在街道下，非但管线太多，而且不同管径交接，计算时比新设计的管网较为困难。
其原因是由于生活和生产用水量不断增长，水管结垢或腐蚀等，使计算结果易于偏离实际，这时必须对现实情况进行调查研究，调查用水量、节点流量、不同材料管道的阻力系数和实际管径、管网水压分布等。
1§树状网计算❖树状网特点1)管段流量的唯一性•无论从二级泵站起顺水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的管段流量，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。
每一节点符合节点流量平衡条件q i+∑q ij＝02)干线与支线的区分•干线：从二级泵站到控制点的管线。
一般是起点（泵站、水塔）到控制点的管线，终点水压已定，而起点水压待求。
•支线：起点的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地而标高与最小服务水头之和。
•划分干线和支线的目的在于两者确定管径的方法不同：•干线——根据经济流速•支线——水力坡度充分利用两点压差⎪⎭⎫⎝⎛=D v f i【例】某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为150L／(人·d)，要求最小服务水头为16m。
节点4接某工厂，工业用水量为400m3/d，两班制，均匀使用。
城市地形平坦，地面标高为5.00m，管网布置见图。
水泵水塔012348567450300600205650❖总用水量✓设计最高日生活用水量：50000×0.15=7500m3/d=312.5m3/h=86.81L/s✓工业用水量：两班制，均匀用水，则每天用水时间为16h工业用水量（集中流量）=400/16=25m3/h=6.94L/s ✓总水量：∑Q=86.81+6.94=93.75L/s❖比流量✓管线总长度∑L：∑L =2425m (其中水塔到0节点的管段两侧无用户，不配水，因此未计入∑L )✓比流量q s：q s=(Q－∑q)/∑L其中，∑q（集中流量）=6.94L/s, ∑L =2425m则q=(Q－∑q)/∑L=(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(m.s)s❖沿线流量✓沿线流量q1=q s L：管段管段长度（m）沿线流量（L/s）0～1 1～2 2～3 1～4 4～8 4～5 5～6 6～7300150250450650230190205300×0.0358＝10.74150×0.0358＝5.37250×0.0358＝8.95450×0.0358＝16.11650×0.0358＝23.27230×0.0358＝8.23190×0.0358＝6.80205×0.0358＝7.34合计242586.81❖节点流量✓节点流量q i =0.5∑q 1：注：节点4除包括流量23.80L/s 以外，还应包括工业用水集中流量6.94L/s 。
给水管网水力计算2
给水方式及管道布置
3.给水管道的敷设
第15页/共63页
给水管道的防护
1）防腐 防腐措施：管道除锈后，在外壁涂刷防腐涂料 进行防腐处理。
明装的焊接钢管和铸铁管外刷防腐漆一道， 银粉面漆两道;
镀锌钢管外刷银粉面漆两道；
暗装和埋地管道均刷沥青漆两道；
第16页/共63页
给水管道的防护
第8页/共63页
给水管道布置与敷设
2.布置要求
2）保证建筑物使用功能和生产安全。 管道不能穿过配电间，以免因渗漏造成电气 设备故障或短路； 不能布置在遇水易引起燃烧、爆炸、损坏的 设备、产品和原料的上方， 应避免在生产设备上面设置管道；
第9页/共63页
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给水管道布置与敷设
2.布置要求
3）保证给水管道的正常使用。
第11页/共63页
给水管道布置与敷设
3.给水管道的敷设
敷设要求： （1）引入管埋地敷设 • 在室外埋地敷设时要注意地面动荷载和冰冻的影响，
其管顶覆土厚度不宜小于0.7m，并且管顶埋深应 在冻土线0.2m以下。 • 建筑内埋地管在无动荷载和冰冻影响时，其管顶埋 深不宜小于0.3m。 • 给水横管穿承重墙或基础、立管穿楼板时均应预留 孔洞。暗装管道在墙中敷设时也应预留墙槽。横管 穿过预留洞时，管顶上部净空不得小于建筑物的沉 降量，其净空一般不小于0.1m。
qg——计算管段的给水设计秒流量（L/s）； q0——同一类型的1个卫生器具给水额定流量（L/s） n0——同一类型卫生器具/共63页
一、给水设计流量及生活给水设计秒 流量
例：某公共浴池内有淋浴器20个，浴盆8个，洗 脸盆10个，大便器（冲水箱）5套，污水池2个， 求给水进户总管中的设计秒流量。 解：通过查表确定各卫生器具的同时给水百分数 和当量数。
给水管网水力计算-给水管网水力计算
确定给水计算管路水头损失、水表和特殊附件的水头损 失之后，即可根据公式求得建筑内部给水系统所需压力。
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.4 求给水系统所需压力
确定
给水计算管路水之后头损失 水表和特殊附件的水头损失
根据公式
求得建筑内部给水系统所需压力
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.5 水力计算的方法步骤
[ 例题]某5层10户住宅，每户卫生 间内有低水箱坐式大便器 1套，洗 脸盆、浴盆各 1个，厨房内有洗涤 盆 1个，该建筑有局部热水供应。 右图为该住宅给水系统图，管材为 镀锌钢管。引入管与室外给水 管网连接点到最不利配水点的高差 为 17.1m 。室外给水管网所能提供
式中
hy ——沿程水头损失， kPa； L ——管道计算长度， m； i——管道单位长度水头损失， kPa/m，按下式计算：
i
后退
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.2 给水管网和水表水头损失的计算
式中
i —— 管道单位长度水头损失， kPa/m ；
dj —— 管道计算内径，m； qg—— 给水设计流量，m3/s ； C h —— 海澄-威廉系数：
最大流量和最小流量之间的范围。流量范围分为二个区 间，二个区间的误差限各不相同。 (７)公称压力：
水表的最大允许工作压力，MPa 。
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水表的常用术语
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(８)压力损失： 水流经水表所引起的压力降低，MPa 。
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于
2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。
给水处理管网水力计算
19
方程组的第一部分称为闭合差：
0 0 0 F1 (q10 , q2 , q3 , , q P ) h1
F2 (q , q , q ,, q ) h2
0 1 0 2 0 3 0 P
FL (q , q , q ,, q ) hL
0 1 0 2 0 3 0 P
26
初步拟定的水压一般不满足连续性方程：
1 ( H1 , H 2 , H 3 ,, H J S ) 0
2 ( H1 , H 2 , H 3 ,, H J S ) 0
J S ( H 1 , H 2 , H 3 , , H J S ) 0
27
初步拟定水压与实际水压的差额为ΔＨ， 实际水压应满足连续性方程：
F1 (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
F2 (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
FL (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
17
初步分配流量与实际流量的的差额为 Δq，实际流量应满足能量方程：
13
8．确定水塔高度和水泵扬程
Ht Ho h ( Zt Zo) 16.00 5.00 7.53 5.00 23.53 (m)
水泵扬程需要根据水塔的水深、吸水 井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管 水头损失计算确定。
14
6.2 环状网计算原理（不讲）
6.2.1 环方程组解法 环状网在初步分配流量时，已经符合连续性 方程qi+∑qij=0的要求。但在选定管径和求得各 管段水头损失以后，每环往往不能满足∑hij=0或 ∑sijqijn=0的要求。因此解环方程的环状网计算 过程，就是在按初步分配流量确定的管径基础上， 重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满 足连续性方程组和能量方程组时为止，这一计算 过程称为管网平差。
02-4给水管网的水力计算
第2章建筑内部给水系统2.4给水管网的水力计算在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径：给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。
υπ42dq g =πυgq d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ；d j ——计算管段的管内径，m ；υ——管道中的水流速，m/s 。
（2-12）当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。
而流速过小，又将造成管材的浪费。
考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。
但最大不超过2m/s。
工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。
生活给水管道的水流速度 表2-122.4.2 给水管网和水表水头损失的计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。
１. 给水管道的沿程水头损失（2-13）——沿程水头损失，kPa；式中 hyL——管道计算长度，m；i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算：2.4 给水管网的水力计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ；dj——管道计算内径，m；q g——给水设计流量，m3/s；Ch——海澄-威廉系数：塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140；铜管、不锈钢管C h = 130；衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130；普通钢管、铸铁管Ch = 100。
（2-14）设计计算时，也可直接使用由上列公式编制的水力计算表，由管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，查出管径和单位长度的水头损失。
“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。
给水管网水力计算基础
给水管网水力计算基础(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--给水管网水力计算基础为了向更多的用户供水，在给水工程上往往将许多管路组成管网。
管网按其形状可分为枝状[图1(a)]和环状[图1(b)]两种。
管网内各管段的管径是根据流量Q 和速度v 来决定的，由于v d Av Q )4/(2π==所以管径v Q v Q d /13.1/4==π。
但是，仅依靠这个公式还不能完全解决问题，因为在流量Q 一定的条件下，管径还随着流速v 的变化而变化。
如果所选择的流速大，则对应的管径就可以小，工程的造价可以降低；但是，由于管道内的流速大，会导致水头损失增大，使水塔高度以及水泵扬程增大，这就会引起经常性费用的增加。
反之，若采用较大的管径，则会使流速减小，降低经常性费用，但反过来，却要求管材增加，使工程造价增大。
图 1管网的形状 (a)枝状管网；(b)环状管网因此，在确定管径时，应该作综合评价。
在选用某个流速时应使得给水工程的总成本(包括铺设水管的建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及经常抽水的运转费之总和)最小，那么，这个流速就称为经济流速。
应该说，影响经济流速的因素很多，而且在不同经济时期其经济流速也有变化。
但综合实际的设计经验及技术经济资料，对于一般的中、小直径的管路，其经济流速大致为：——当直径d ＝100~400mm ，经济流速v ＝； ——当直径d>400mm ，经济流速v=~s 。
一、枝状管网枝状管网是由多条管段而成的干管和与干管相连的多条支管所组成。
它的特点是管网内任一点只能由一个方向供水。
若在管网内某一点断流，则该点之后的各管段供水就有问题。
因此供水可靠性差是其缺点，而节省管料，降低造价是其优点。
技状管网的水力计算．可分为新建给水系统的设计和扩建原有给水系统的设计两种情况。
1．新建给水系统的设计对于已知管网沿线的地形资料、各管段长度、管材、各供水点的流量和要求的自由水头(备用水器具要求的最小工作压强水头)，要求确定各管段管径和水塔水面高度及水泵扬程的计算，属于新建给水系统的设计。
给水管网水力计算
注：节点4除包括流量23.80L/s以外，还应包括工业用
水集中流量6.94L/s。
4.48 7.16
3
水塔
水泵
93.75 600
5.37 88.38 0 300 1
23.80+6.94 60.63 11.63 450 4 650 16.11 5 7.52
2
11.63
8
6 3.67 7 205 7.07 3.67
计 算 方 法 分 类
量。
2.1 环方程组解法
连续性方程qi+∑qij＝0的要求 初步分配流量
满足∑hij＝0或∑sijqijn＝0
？？ 管径和各管段水头损失
平差
不满足∑hij＝0或∑sijqijn＝0，如何解决？
管网平差
按初步分配流量确定的管径基础上，重新分配各管段的 流量，反复计算，直到同时满足连续性方程组和能量方 程组时为止，这一计算过程称为管网平差。
FL qm , qm 1 , , q p 0
0 0 0
初步分配流量qi(0)增加校正流量与（实际流量的的差额）
为Δqi，将qi(0) + Δqi带入上式有
使管段流量逐渐接近于实际流 量，从而使闭合差逐渐减小， 最后趋于0
F1 q10 qi , q20 q2 , , qh0 qh 0
86.81
节点流量 节点流量qi=0.5∑q1：
节点 0 1 2 3 4 5 6 7 8
合计
节点流量（L/s） 0.5×10.74＝5.37 0.5×(10.74+5.37+16.11)＝16.11 0.5×(5.37+8.95) ＝7.16 0.5×8.95＝4.48 0.5×(16.11+23.27+8.23)＝23.80 0.5×(8.23+6.80)＝7.52 0.5×(6.80+7.34)＝7.07 0.5×7.34＝3.67 0.5×23.27＝11.63
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干管各管段的水力计算
干管各管段水头损失hij=aLijqij2的确定
以表6 — 3中管段0 — 1为例：
3 L 0—1 300m，q 0—1 0.08838m / s，v 0.70m/ s；
若我们在计算的过程中采用的是舍维列夫公式，则： v 0.70m/ s，查表5 — 3则：a的修正系数K 1.085 ，则有：
• 表示各环在初步分配流量时的管段水头损失代数和， 或称为闭合差⊿h0
h
( 0)
i
si qi
( 0)
n1
qi
( 0)
hi
计算步骤：
确定各管段的流量； • 根据经济流速选取标准管径； • 计算各管段的水头损失； • 确定控制点； • 计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬程或水塔高度； • 确定各支管可利用的剩余水头； • 计算各支管的平均水力坡度，选定管径
2§环状网水力计算原理
计 算 方 法 分 类
环方程组解法： 在初步分配流量后，调整管段流量以满足能量方程， 得出各管段流量。 解节点方程组： 应用连续性方程和压降方程，得出各节点的水压。 解管段方程组： 应用连续性方程和能量方程，得出各管段的流 量。
2 2 h 0—1 aKL0—1q 0 0 . 2232 1 . 085 300 0 . 08838 0.56m —1
v 0.70m/ s 1.20m/ s，D 400mm ，查表5 — 2则：a 0.2232 ，
支管各管段的水力计算
起端水位 管段 （ m） 1～ 3 26.70 4～ 7 管段 1～ 2 2～ 3 4～ 5 5～ 6 6～ 7 24.95 流量(L/s) 11.64 4.48 18.26 10.74 3.67 终端水位 （m） 21.00 21.00 管径(mm) 150(100) 100 200(150) 150 100 允许水头损失 （m） 5.70 3.95 水力坡度 0.00617 0.00829 0.00337 0.00631 0.00581 管长 平均水力坡 度 （m） 400 0.01425 625 0.00632
比流量qs： qs=(Q－∑q)/∑L
其中， ∑q（集中流量）=6.94L/s, ∑L =2425m
则 qs=(Q－∑q)/∑L=(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(m. s)
沿线流量 沿线流量q1=qsL：
管段 管段长度（m） 沿线流量（L/s）
0～1 1～2 2～3 1～4 4～8 4～5 5～6 6～7
F1 q1 , q2 , , qh 0
F2 qg , qg1 , , q j 0
FL qm , qm1 , , q p 0
初步分配的流量一般不满足能量方程：
F1 q1 , q2 , , qh 0
0 0 0 F2 q g , q g1 , , q j 0
H4 H7 H4 H7 24.95 16 5 0.00632 L 4—7 L 4—5 L 5—6 L 6—7 230 190 205
允许水头损失：h1~3=5.70m,
h4~7=3.95m
也就是说，经过水力计算后，支线水头损失不能超过允 许的水头损失
支管计算时注意的问题：
86.81
注：节点4除包括流量23.80L/s以外，还应包括工业用
水集中流量6.94L/s。
4.48 7.16
3
水塔
水泵
93.75 600
5.37 88.38 0 300 1
23.80+6.94 60.63 11.63 450 4 650 16.11 5 7.52
2
11.63
8
6 3.67 7 205 7.07 3.67
行计算，直到满足要求为止。由于标准管径的规格不多，可
供选择的管径有限，所以调整的次数不多。
水塔高度
• 水塔水柜底高于地面的高度 H H h Z
t c n t
Z c 16 7.53 5 5 23.53m
H t — —水塔水柜底到地面的 高度； H c — —控制点最小流出水头 ，采用 16.00m； Z t — —水塔地面标高， 5m； Z c — —控制点地面标高， 5m。
管道的阻力系数和实际管径、管网水压分布等。
1§ 树状网计算
树状网特点 1)管段流量的唯一性 • 无论从二级泵站起顺水流方向推算或从控制点起向二级泵 站方向推算，只能得出唯一的管段流量，或者可以说树状 网只有唯一的流量分配。每一节点符合节点流量平衡条件 qi+∑qij＝0
2)干线与支线的区分 • 干线：从二级泵站到控制点的管线。一般是起点 （泵站、水塔）到控制点的管线，终点水压已定， 而起点水压待求。 • 支线：起点的水压标高已知，而支线终点的水压标 高等于终点的地而标高与最小服务水头之和。 • 划分干线和支线的目的在于两者确定管径的方法不 同： • 干线——根据经济流速 v • 支线——水力坡度 充分利用两点压差 i f D
参照水力坡度和流量选定支线各管段的管径时，
– 应注意市售标准管径的规格， – 注意支线各管段水头损失之和不得大于允许的水头损失
【例】支线4—5—6—7的总水头损失为3.28m，而允许的水头
损失按支线起点（H4）和终点（H7）的水压标高差计算为H4 －H7 =24.ห้องสมุดไป่ตู้5－(16+5)=3.95m，符合要求，否则须调整管径重
干管各管段的水力计算
因城市用水区地形平坦，控制点选在离泵站最远的干管线 上的节点8。控制点的选择？按照经济流速确定管径（或 界限流量）。
管段 水塔~0 0~1 1~4 4~8 流量（L/s） 93.75 88.38 60.63 11.63 流速(m/s) 0.75 0.70 0.86 0.66 管径(mm) 400 400 300 100 水头损失（m） 1.27 0.56 1.75 3.95 Σh＝7.53
为什么要进行管网平差 实际管网中的流量分配总是自动的满足连续性方程和 能量方程，如果初分流量不能满足能量方程，那只能说明 我们初分的流量在管网的实际流量中永远都不会发生，所 以就不能根据这个初分流量进行后面的水力计算。这就要 求对初分流量进行调整，使之符合实际情况。
环方程组解法
原理：在初步分配流量的基础上，逐步调整管段流量以满足 能量方程。 L个非线性能量方程的求解
【例】某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为 150L／(人· d)，要求最小服务水头为16m。节点4接某工厂， 工业用水量为400m3/d，两班制，均匀使用。城市地形平坦， 地面标高为5.00m，管网布臵见图。
3 2
水塔
水泵
600
0
300 1
450 4 5
650
6
8
7 205
总用水量
管网水力计算
• 管网水力计算都是新建管网的水力计算。 • 对于改建和扩建的管网，因现有管线遍布在街道下，非但
管线太多，而且不同管径交接，计算时比新设计的管网较
为困难。其原因是由于生活和生产用水量不断增长，水管 结垢或腐蚀等，使计算结果易于偏离实际，这时必须对现
实情况进行调查研究，调查用水量、节点流量、不同材料
hn — —水塔到控制点管路“ 水塔 ~ 8”管路水头损失；
水泵扬程
H p Z t H 吸 H t H 0 h c h s 5 4.70 23.53 3.00 3.00 29.83m H p — —水泵扬程； Z t — —水塔地面标高； H 吸 — —泵站吸水井最低水位 标高，采用 4.70m； H t — —水塔水柜底高于地面的高度； H 0 — —水塔水深，采用 3.00m； h c、h s — —水泵吸水管、泵站到水塔输水管水头损失， h c h s 3.00m。
86.81
节点流量 节点流量qi=0.5∑q1：
节点 0 1 2 3 4 5 6 7 8
合计
节点流量（L/s） 0.5×10.74＝5.37 0.5×(10.74+5.37+16.11)＝16.11 0.5×(5.37+8.95) ＝7.16 0.5×8.95＝4.48 0.5×(16.11+23.27+8.23)＝23.80 0.5×(8.23+6.80)＝7.52 0.5×(6.80+7.34)＝7.07 0.5×7.34＝3.67 0.5×23.27＝11.63
F1 F1 F1 0 0 F1 q1 , q2 , , q h0 q q q 1 2 h0 q q 2 q h 1 F F F 0 0 0 2 2 2 F2 q , q , , q q g q g 1 q j 0 q q g 1 q j g
0
0
0
FL qm , qm 1 , , q p 0
初步分配流量qi(0)增加校正流量与（实际流量的的差额）
为Δqi，将qi(0) + Δqi带入上式有
使管段流量逐渐接近于实际流 量，从而使闭合差逐渐减小， 最后趋于0
0
0
0
0 0 F1 q1 qi , q20 q2 , , qh qh 0
0 0 0 F2 q q , q q , , q g g g1 g1 j q j 0
0 0 0 FL qm qm , qm 1 qm1 , , qp qp 0
将函数展开F展开，保留线性项有：
2.1 环方程组解法