给水管网设计与计算(2)

H7=H8+h9=41.5+0.97=42.47 m …
H1=12.00 （1）清水池 泵站 [1]320 （2） [2]650 （3） [3]550 [4]270 （4） 水塔（5）
[5] （6） [8]590
[6] （7）
[7]360 [9]490 （8）
由节点（8）求出其他节点水头：
设计工况水力分析计算结果 管段或节点编号 管段压降(m) 节点水头(m) 服务水头（m） 2 3.86 3 0.38 4 0.75 43.26 46 5 2.82 44.01 6 1.24 7 1.76 8 2.24 41.5 41.5 9 0.97 / /
kqin h pi ( H Ti H Fi ) m li Di
[练习1] 树枝网水力计算
某城市供水管网如图（水塔到节点0的管段两侧无用户），最高日最 高时用水量86.81L/s，节点４接某工厂，工业用水量 6.94L/s 。城市地形平坦，地面标高为5.OOｍ，全网要求最 小自由水压为16ｍ。进行计算: 1、管段设计流量（比流量-沿线流量-节点流量-管段流量） 2、主干管管径 3、节点水头和泵站扬程。 3
给水管网设计节点数据 节点编号 地面标高(m) 要求自由水压(m) 服务水头(m) 1 13.6 / / 2 18.8 24.0 42.8 3 19.1 28 47.1 4 22 24 46 5 32.2 / / 6 18.3 28 46.3 7 17.3 28 45.3 8 17.5 24 41.5
第六章 给水管网设计与计算(2)
管网计算步骤
1、求沿线流量和节点流量； 2、求管段计算流量； 3、确定各管段的管径和水头损失； 4、进行管网水力计算和技术经济计算； 5、确定水塔高度和水泵扬程。
6.4 泵站扬程与水塔高度设计
一、 几个概念 设计工况：即最高日最高时用水工况。管段流量和 节点水头最大，用于确定泵站扬程和水塔高度。 水力分析：确定设计工况时管段流量、管段流 速、管段压降、节点水头和自由水压。 水力分析前提，管网中必须有一个定压节点。
37.15 89.9 0.8 172 1 338
32.46 22.63 54.87 5 1 203 200 0.7 203 200 0.9 279 300 0.6 103 100
200*2 300
2、确定管段设计流量
采用哈代-克洛斯法求环流量，得到满足精度要求的管段设 计流量和管段压降。 第五章内容——环流量计算
2 600 0 300 1
15 0
250
水泵
450 4
0 23
650 5
190
8 6 205 7
解： 1．比流量 管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔到节点0的管 段两侧无用户不计入。 比流量： (93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s
2．沿线流量：
管段 0～ 1 1～ 2 2～ 3 1～ 4 4～ 8 4～ 5 5～ 6 6～ 7 合计 管段长度（m） 300 150 250 450 650 230 190 205 2425 沿线流量（L/s） 300×0.0358＝10.74 150×0.0358＝5.37 250×0.0358＝8.95 450×0.0358＝16.11 650×0.0358＝23.27 230×0.0358＝8.23 190×0.0358＝6.80 205×0.0358＝7.34 86.81
管段设计流量计算结果 管段或节点编号 管段流量(L/s) 管内流速(m/s) 管段压降(m) 2 3 4 37.15 0.59 0.75 5 98.72 1.4 2.82 6 7 8 9
81.08 8.77 1.15 3.86 0.28 0.38
21.14 25.13 0.67 1.24 0.8 1.76
节点服务水头：节点地面高程加上节点处用户的最低供水压 力。 用户最低供水压力：一层楼10m，二层楼12m，以后每增一 层，压力增加4m。 控制点：给水管网中压力最难满足的节点，其节点水头可作 为定压节点。
控制点的选择 一般离泵站最远，地势最高的节点为控制点。 可先随意假定，水力分析完成后，通过节点自由水压比较， 找到真正的控制点。
[5] （6） [8]590
[6] （7）
[7]360 [9]490 （8）
已知给水管网设计节点数据 节点编号 地面标高(m) 要求自由水压(m) 服务水头(m) 1 13.6 / / 2 18.8 24.0 42.8 3 19.1 28 47.1 4 22 24 46 5 32.2 / / 6 18.3 28 46.3 7 17.3 28 45.3 8 17.5 24 41.5
管网设计校核
①消防时 根据城镇和各类建筑的规模，确定同一时间发生的火 灾次数以及一次灭火用水量。按照满足最不利条件的原 则，将着火点放在控制点及远离泵站的大用户处。发生火 灾时，所需自由水头较小（10m），但由于水头损失增 大，水泵扬程不一定符合要求，这时需放大隔板管段的直 径，以减小水头损失，必要时应增设消防水泵。
例6.5 某给水管网如图所示，水源、泵站和水塔位置标于图 中，节点设计流量、管段长度、管段初步设计流量等数据也标 注于图中，节点地面标高及自由水压要求见表。 1）设计管段直径； 2）确定管段设计流量。 3）确定控制点，计算水泵扬程。
H1=12.00 （1）清水池 泵站 [1]320 [4]270 [2]650 （3） [3]550 水塔（5）
2 水塔 水泵 600 0 300 1
15 0
250
3
450 4
0 23
650 5
190
8 6 205 7
7．确定水塔高度 选定节点8为控制点
Ht Ho h ( Zt Zo ) 16.00 7.53 (5.00 5.00) 23.53 ( m )
8．支管水力计算：
-194.35
-194.35 （2） 14.55
[5] 89.9 （6）
-37.15 （4） 37.15
89.9 51.17
6.27 20.77 [6] 32.46 [7]360 22.63
（7） [9]490 （8）
[8]590
35.03
54.87 82.33
5.00
27.65
管网设计工况水力分析
[解 ] 1、管段直径设计 根据管段初步设计流量和经济流速，计算管径作为参考，选 择接近的标准管径。
给水管网设计数据 3 6.27 0.2 / 200 4 5 管段编号 1 2 89.9 1 338 300 6 7 8 9 设计流量(L/s) 194.35 经济流速(m/s) 1 计算管径mm) 352 设计管径(mm) 300*2
水泵
93.75 600
11 .6 15 4 0
6 .2 18 0 23
5．管径确定 按经济流速确定管径（可以先确定管径，核算流速是 否在经济流速范围内）。 6. 干管水头损失计算
管段 水泵～0 0～ 1 1～ 4 4～ 8 流量（L/s）流速（m/s）管径（mm） 水头损失（m） 93.75 88.38 60.63 11.63 0.75 0.70 0.86 0.66 400 400 300 100 1.27 0.56 1.75 3.95 Σh＝7.53
qs Qq l
ql qs l
Qt 0.5 ql Q集中
（7）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径 （8）根据流量和管径计算各管段压降(环状网中已和 流量同步计算）
树状网：根据流量直径计算压降。 环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进 行水力平差，对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的 允许范围内。
47.57 43.71 4.77 -3.39
44.71 42.47 -1.59 48.1 46.3 -2.83 45.86 45.3
所有节点水头加上3.39m 50.96 47.1 42.8 47.1
计算水泵扬程需要
泵站扬程： h pi ( H Ti H Fi ) h
kqin h pi ( H Ti H Fi ) m li Di (50.69 12) 41.35m
（9）确定控制点，根据管道压降求出各节点水头和 自由水压。 （10）确定水泵扬程和水塔高度
6.5 管网设计校核(p137)
给水管网按最高日最高时设计，能满足一般供水要 求，但须对特殊工况进行水力校核 两种校核方法：水头校核法，流量校核法。 校核工况包括： 1）消防工况校核 2）水塔转输工况校核 3）事故工况校核
（忽略局部水头损失）
0.19435 1.852 10.67 ( ) 320 1.852 4.87 110 0 .3 2
考虑局部水头损失： 水泵吸压水管道设计流速一般为1.2~2.0m/s，局部阻力系数可 按5.0~8.0考虑，沿程水头损失忽略不计，泵站内部水头损失 为： 2
2 hm1 8 1.63m 2 9.81
则水泵扬程应为： Hp=41.35+1.63，取43m； 按2台水泵并联工作，单台水泵流量为： Qp=194.35/2=97.2(m/s)=349.8（t/h)，取350t/h。 查水泵样本，选型。
总结：给水管网设计和计算的步骤
（1）管网定线 （2）计算干管的总长度 （3）计算干管的比流量 （4）计算干管的沿线流量 （5）计算干管的节点流量 （6）定出各管段的计算流量 树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和 环状网：根据一定原则先人为拟定
管段 1～2 2～3 4～5 5～6 6～7 流量(L/s) 11.64 4.48 18.26 10.74 3.67 管径(mm) 150(100) 100 200(150) 150 100 水头损失(m) 1.85(16.8) 2.07 0.64(3.46) 1.45 1.19
终端水位（m） 允许水头损失（m） 管长（m） 平均水力坡 管段 起端水位（m） 度 1～3 26.70 21.00 5.70 400 0.01425 4～7 24.95 21.00 3.95 625 0.00632
63.69 2.5 0.9 2.24 0.32 0.97
3、确定控制点
假定节点（8）为控制点，根据管段能量方程求出其他节点 水头和自由水压。 H8 H7 H4 H6 H3 H2
H1=12.00 （1）清水池 泵站 [1]320 （2） [2]650 （3） [3]550 [4]270 （4）
水塔（5）
3．节点流量计算
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 86.81
4．管段流量计算 根据节点流量采用逆推法求管段流量
4.48 7.16 5.37 88.38 0 300 1
4. 48 3 0 5 2 2 23.80+6.94 11.63 60.63 11.63 450 4 8 650 16.11 5 10. 74 6 3.67 7 190 205 7.52 7.07 3.67
二、 泵站扬程设计
完成设计工况水力分析后，泵站扬程可以根据所在管段的 水力特性确定。泵站扬程计算公式：
h pi ( H Ti H Fi ) (h fi hmi )
Hfi——泵站所在管段起端节点水头 Hti——终端节点水头 hfi——沿程水头损失 hmi——局部水头损失 局部损失可忽略不计，上式也可写为：
47.57 43.71 42.8 47.1
44.71 42.47 46.3 45.3
差值3.39最大 节点（3）、（4）、（6）、（7）压力无法满足服务水头要 求，节点（3）和要求自由水压差值最大，所以控制点为节点 （3），应根据节点（3）自由水压重新进行水力分析。
节点水头调整
控制点确定与节点水头调整 节点编号 节点水头(m) 供压差额（m） 节点水头调整(m) 服务水头（m） / 1 / / 12 2 3 4 43.26 -2.74 46.65 46 5 44.01 / 47.4 6 7 8 41.5 0 44.89 41.5