第六章 给水管网计算10

绿地
Q=260L/s 17.50
1
600 5
7.95 7
居住区
27.05 600 6
500
30.22
居住区 居住区 居住区 居住区
800
800
800
57.5
62.28
57.5
2
600
工厂
3
600
工厂
4
3．沿线流量：
qy qcb li (l / s)
各管段沿线流量计算
管段编号
1-2 2-3 3-4 1-5 3-5 4-6 5-6 6-7
Q j 0.5 qy qi (l / s)
各管段节点流量计算
节 点
节点连的管段
沿线流量转化的节点流量(L/s)
1 1-2 , 1-5 2 1-2 , 2-3 3 2-3 , 3-4 , 3-5 4 3-4 , 4-6 5 1-5 , 3-5 , 5-6 6 4-6 , 5-6 , 7-6 7 6-7
✓ 简化要求：保证计算结果接近实际情况。即保留主要 的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的管线， 简化后基本能反映实际用水情况。
✓ 简化方法：分解： 只有一条管线连接的两管网，可 把连接管线断开，分解为两个独立的管网，分别计算； 有两条管线连接的分支管网，若它位于管网末端且连 接管线的流向和流量可确定时，可分解；合并：管径 较小、相互平行且靠近的管线。省略：略去水力条件 影响较小的管线即管径相对较小的管线，省略后计算 结果偏于安全但不经济。
节点总流量
节点流量包括两部分：由沿线流量划成节点流量和 该节点的集中流量
Q j 0.5 qy qi (l / s)
【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中 集中供应的工业用水量120 L/s（分别在节点2、 3、4集中出流40 L/s）。各管段长度（单位为m） 和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为一侧供 水，其余为双侧供水。试求：（1）比流量； （2）各管段的沿线流量；（3）各节点流量。
✓ 确定水塔高度、水泵扬程和水泵台数。
❖ 供水起点水压一定时（接分系统）
✓ 充分利用起点水压选定经济管径；
✓ 计算各管段水头损失；
✓ 由起点现有的水压条件推求各节点水压；
✓ 复核计算出的水压是否大于等于控制点所需水压，小 于或大于过多控制点水压，可调整个别管径，重新计 算管径和各点水压。
复核计算
复 核 计 算的目的 ⑴对新建管网： 需核算由基本计算确定的管径和水泵能否满足 其他最不利情况下的流量和扬程要求，是否需 调整水泵台数和型号； ⑵对现有管网： 分析计算各种用水情况的运转情况，找出管网 工作的薄弱环节，为加强管网管理、挖潜、扩 建或改建提供技术依据。
➢ 环状管网转化为枝状管网的充要条件： 枝状管网中基环数L=0,由欧拉定理知，P=J-1，
故转化为枝状管网的条件是每一基环中去掉一个 管段，最少去掉的管段数为基环数，节点数不变。
二 管网图形的简化
✓ 简化的目的：对城镇管网的核算及管网的扩建、改建 时，可将实际管网简化，以减少计算工作量。管网越 简化，计算工作量越小。
第六章 给水管网的设计计算
第一节 概述 第二节 管网图形的性质及简化 第三节 管段设计流量计算 第四节 管径确定 第五节 枝状管网水力计算 第六节 环状管网水力计算 第七节 输水管计算 第八节 应用计算机计算管网概述 第九节 给水管道的敷设 第十节 给水管道图
第一节 概 述
一、给水管网设计任务
二、给水管网计算内容
qy = qcb . Li（L /s ） 或 qy = qmb. .. wi （L/s ） 式中Li —— 该管段的计算长度， m； wi —— 该管段所负担的供水面积m2
二、节 点 流 量
❖ 管段中流量的组成：图6-5
转输流量——沿程不发生变化,即qzs ； 沿线流量——沿程直线减少， qy 。 图中管段从起端A到末端B流量由qzs+qy变为qy ，不便于 确定管径和水头损失，需进行简化。
式中 qi ——节点i的节点流量，L/s； qi j ——连接在节点i上的各管段流量，L/s.
4、流量分配
流量分配
枝状管网 环状管网 多水源管网
枝状管网
• 特点
单水源枝状管网，从配水源供水到任一节点仅一 条线路（只有一个水流方向），故每一管段只有 一个唯一确定的流量分配值。 • 流量分配
单水源枝状管网，任何一个管段的计算流量等于 该管段以后所有节点的节点流量的总和。 • 示例
3、面 积 比 流 量
❖假定沿线流量 q1’ 、 q2’ …..均匀分布在整个 供水面积上，则单位供水面积上的配水流量
称为面积比流量，记作qmb
❖计算公式:
Q Qmb
Qi (L / s.m2 ) w
Σw——给水区域内需沿线配水的供水面积总和m2 其余符号意义同前。
4、注 意 事 项
❖比较：面积比流量因考虑了管线供水面积（人数） 多少对管线配水流量的影响，故计算结果更接近 实际配水情况，但计算复杂。
当供水区域的干管分布比较均匀，管距大致相同 时，两者计算结果相差很小。采用长度比流量简 便。
❖当供水区域内各区卫生设备情况或人口密度差异 较大时，各区比流量应分别计算，且分区越多， 计算结果越准确。
❖同一管网，比流量大小随用水流量变化而变化。 故管网在不同供水条件下的比流量需分别计算。
5、沿线流量的计算
符号意义：
L
Q ——管网总用水量， l/s ；
ΣQi ——管网中大用户集中流量的总和， l/s； ΣL——配水干管计算总长度， m；所谓计算长度是 指不配水的管段（如输水管线、穿越广场、公园等无沿 线配水的 管线），其计算长度为零，只有单侧配水的 管线（如沿河岸等地段敷设的只有一侧配水的管线）按 实际长度的一半计入。
A.按最高日最高时用水流量，求 各节点流量；
B.进行流量分配； C.确定各管段的管径和水头损失； D.推算出管网系统的水压关系；
（2）两 种 情 况
❖ 供水起点水压未知时：
✓ 按经济流速选定管径；
✓ 由管段流量、管径和管长计算各管段水头 损失；
✓ 由控制点的地形标高和要求的水压标高推求各节点的 水压；
第二节 管网图形的性质及简化 一 管网图形的性质 二 管网图形的简化
一、管网图形的性质
有关管网的基本概念： 节点 管段 环 欧拉定理
节点
• 配水源节点： 泵站、水塔或高地水池等；
• 管段的交汇点或水流条件变化点； • 不同管径或不同管材的连接点
（如图6-1）
Fra Baidu bibliotek
管段
➢管段： 两个 相邻节点之间的管道称为管段。 ➢管线： 若干管段顺序连接时称为管线。
或 Q-q1= q1-2+q1-5+q1-7 Q-q1已知， q1-2 、 q1-5和q1-7有多种组合。需 人为假定各管段的流量分配值（流量预分 配）。
流量分配的步骤和方法
1.确定控制点的位置，并由配水源、控制点、大用户及调 节构筑物的位置确定管网主要流向；
2.参照主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿最近的 路线输水到大用户和边远地区；
（2）各干管的流量沿主要流向逐渐减少；
（3）分配时应满足节点流量平衡条件。
多水源管网
流量分配原则与要求同单水源; 供水分界点:由两个或两个以上水源同时供水的节点。
解：1．配水干管计算总长度
L 0.5L15 0.5L23 0.5L34 L12 L35 L46 L67 L15
0.5 (600 600 600) 3800 600 500
4400 (m)
2．配水干管比流 量
qcb
Qh
qi l
260 120 4400
0.03182 l / s m
3.从配水源到控制点、大用户及调节构筑物之间选定主要 的平行供水路线（主要干管），条数视管网的布置定；
4.根据管网中各管线的地位和功能分配流量。应满足：
（1）平行管线分配相近流量，以免主要管线损坏时，其 余管线负荷过重，使管网流量减少过多；主要干管和次 要干管汇合时，主要干管多分些；干管之间的连接管， 不要分配过大流量。
❖从配水源流向任一节点的流量 可从不同方向供给（如图6-8）。 故每一管段无唯一的流量分配值， 而有多种组合。
示例
图6-8，流入1节点的流量q0-1 = Q （泵站供 水量），流离1节点的流量有q1 、 q1-2 、 q1-5 和q1-7 由公式得：-Q+q1+q1-2+q1-5+q1-7= 0
0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+9.55+25.45)=22.28 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+25.45+19.09)=27.05 0.5(25.45+19.09+15.91)=30.22 0.5(15.91)=7.95
❖ 简化方法:
将变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量， 即节点流量。
❖ 简化依据:
找出一个虚构的沿程不变的流量（折算流量qif ），使它 通过管段所产生的水头损失与该管段通过变化流量时 所产生的水头损失相同，而不影响计算结果。
➢ 简化结果:qif =qzs+αqy ，α为折算系数，取0.5，即 将管段沿线流量平分到管线两端，一节点与多条管 线相连时，各条管线都有一半的沿线流量分到该节 点。
➢ 沿线流量转化的节点流量：管网中任一节点的节点 流量，应等于连接于该节点的各管段的沿线流量总 和的一半，
即 qi=0.5 Σqy （L /s ） 或 qi=0.5qcb ΣLi（L/s ） 或 qi=0.5 qmb Σwi （L /s ）
ΣLi——与该节点相连的各管段的计算长度总和，m; Σwi——与该节点相连的各管段所担的配水面积总和m2
如，q4-7 =q7 q4-5=q5 q1-4=q4+q4-5+q4-6+q4-7=q4+q5+q6+q7
二级泵站
q45 Q5 q3 4 Q4 Q5
q23 Q3 Q4 Q5 Q8 Q11
环状管网
特点 示例 流量预分配的原则：经济性 和可靠性。 流量分配的步骤和方法
特点
❖各管段的流量与以后的节点流 量无直接关系；
合计
管段计算总长度 （m）
800 0.5×600=300
0.5×600=300 0.5×600=300
800 800 600 500
4400
比流量 (L/s.m) 0.03182
沿线流量 (L/s)
25.45 9.55 9.55 9.55 25.45 25.45 19.09 15.91
140.00
4．节点流量计算：
一、给水管网设计任务
1.确定各设计管段流量 2.选定各管段的管径 3.按各种最不利条件下的流量计算各管
段的水头损失 4.求出各供水点的水压 5.由控制点水压加该点至供水起点的水
头损失定出起点所需供水压力和流量。
二、给水管网计算内容
1、设计计算 ⑴计算步骤 ⑵两种情况 2、复核计算
（1）计 算 步 骤
沿线流量：用水量较小的居民用水。 故管网真实的配水情况很难掌握。 （3）简化方法： 比流量法——假定小用户的流量沿线均匀分布。
2、长 度 比 流 量
➢ 假定沿线流量q1’ 、 q2’ ……均匀分布在所有的配水干管 上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量 。
➢ 计算公式： Qcb Q Qi (L / s.m)
如图６－２（b) (c)
第三节 管段设计流量计算
一、沿线流量 二、节点流量 三、流量分配
一、沿 线 流 量
1.管网的配水情况 2.长度比流量 3.面积比流量 4.注意事项 5.沿线流量的计算
1、管网的配水情况
（1)水→输水管→干管→分配管→接户管 （2）流量分类：
集中流量：用水量大且集中流出，如工厂、医 院、旅馆等大用水量单位。
集中 流量 (L/s)
40 40 40
节点总 流量 (L/s)
17.50 57.50 62.28 57.50 27.05 30.22
7.95
合 计
140.00
120.00 260.00
三、流 量 分 配
1、目的:确定管网中每一管段的计算流量。 2、依据:节点流量平衡条件:流入任一节点的
流量必须等于流离该节点的流量。 符号规定：流入节点的流量为负，流出为正。 3、公式: qi + Σ qi j =0
环
环：起点和终点重合的管线。
基环：在一个环中不包含其他环时， 如环Ⅰ、Ⅱ。
大环：两个或两个以上的基环合成的 环。
虚环：将配水源节点用虚管线与虚节 点连接而形成。虚环数等于配水源数 （或虚管段数）减一。
欧拉定理
➢欧拉定理： P=J+L-1
符号意义： J ——平面图形的节点数（含虚节点） P ——管段数（含虚管段） L ——基环数（含虚环）