市政给排水：给水管网设计之水力学基础
第3章-给水排水管网水力学基础
3.2.2 沿程水头损失计算公式的比较与选用
巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高，特别 是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计 算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm；
曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为 0.5≤e≤4.0mm；
对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流，沿程水头损失也可以用 达西公式：
适用：塑料管、 内衬与内涂塑料的钢管。
C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半 经验公式计算。常用：
1．舍维列夫公式
适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温10℃（给水管道计算）
2．海曾－威廉公式
适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）
用于：输配水管道、 配水管网水力平差计算。
3．柯尔勃洛克－怀特公式
适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式。
4. 巴甫洛夫斯基公式
适用：混凝土管(渠)、 已作水泥砂浆内衬的金属管道。明渠流
、非满流排水管道。
5．曼宁公式
曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例， 适用：明渠或较粗糙的管道计算。
式中 Sm——局部阻力系数 ；
3．沿程水头损失与。局部水头损失之和：
式中 Sg——管道阻力系数；
3.3 非满流管渠水力计算
水力计算目的：确定
3.3.1 非满流管渠水力计算公式
1．非满流管渠水力计算公式
常用的均匀流基本公式有：
式中 Q —— 流量（m3/s）； ω —— 过水断面面积（m2） v —— 流速（m/s）； R —— 水力半径（ｍ）；
其过水断面面积为A0，水力半径为R0，通过流量为 qo，流速为vo:
给水排水管网水力学基础
∑
当并联管道直径相同时
d1 = d 2 = d =
n m/n m ( Nd i )
= d N = di =
n (N ) m
di
3．4．2 沿线均匀出流的简化 干管配水情况
配水支管
Q 1 q1 q 3 Q2 q2
q5 q4
Q3
q7
配水干管
Q4
q6
t
假设沿线出流是均匀 的，则管道的任一断 面上的流量
管道的水力等效简化
n kq n l kq1n l kq 2 l = m = m = m d d1 d2
n kq N l = m dN
d = (∑ d )
i =1
N
m n i
n m
当并联管道直径相同时， 有：
d = (N ) di
n m
3.1 给排水管网水流特征 3．1．1 流态特征
Re ⎧层流： < 2000 ⎪ ⎪ 1.流态 ⎨过渡流 : 2000 < Re < 4000 ⎪ Re （给排水管网一般按紊 流考虑） ⎪紊流： > 4000 ⎩
第3章 给水排水管网水力学基础 －－管渠稳定流方程 谢才公式：
式中
v2 hf = 2 l C R
（m）
hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s； C――谢才系数； l――管渠长度，m； R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m， 对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流－达西公式：
n
kq n d m
N
l
kq n l i kq l = ∑ m m d i=1 d i d = (l /
m i=1 d i
∑
N
第3章-给水排水管网水力学基础讲解
图3.1 圆形管道非满管流和满管流示意图 （a）非满管流；（b）满管流
图3.2 圆形管道充满度示 意图
3.3.1 非满流管道水力计算公式 管渠流量公式：
q
Av
A
R
2 3
I
1 2
式中
A―过水断面面积（m2）；
n
I―水力坡度，对于均匀流，为管渠底坡。
N mn
d ( din ) m i 1
当并联管道直径相同时，等效直径：
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
沿程水头损失计算公式的指数形式为：
或
或 hf sf qn
式中，k、n、m─指数公式的参数。见表3.6； α―比阻，即单位管长的摩阻系数， α =k/Dm； sf―摩阻系数，sf= α l=kl/Dm。
沿程水头损失指数公式的参数
表3.6
3.3 非满流管渠水力计算
在排水管网中，污水管道一般采用非满管流设计，雨水管网一般采用 满管流设计，如图3.1所示。在两者的运行过程中，大多数时间内，均 处于非满管流状态。
第3章 给水排水管网水力学基础
3.1 给水排水管网水流特征
3.1.1 管网中的流态分析
在水力学中，水在圆管中的流动有层流、紊流及过渡流三种流态，可以根据雷诺数 Re进行判别，其表达式如下：
Re
VD
式中，V－管内平均流速（m/s）；D－管径(m)；ν－水的运动粘性系数，当水温为 10oC时，ν＝1.308 x 10-6m2/s，当水温为30oC时，ν＝0.804 x 10-6m2/s，当水温为 50oC时，ν＝0.556 x 10-6m2/s。 当Re小于2000时为层流，当Re大于4000时为紊流，当Re介于2000到4000之间时， 水流状态不稳定，属于过渡流态。
第三章给水排水管网水力学基础选编
已知
流量q 求
管径D 水力坡度I
充满度h/D 流速v
1）先由下式计算q/q0，反查表3.7的充满度h/D；
q q0
1 nM
q 2 1 A0 A0 R 0 3 I 2
D 2
4
R0
D 4
5
q q0
43
nM q
81
D3I 2
3.208nM q D I 2.667 0.5
2）根据充满度h/D，查表3.7得A/A0，然后用下式计算流速v。
压力流与重力流
压力流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，无 自由液面，满管流动，又称管流。
压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要依靠水 的压能克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程度有关、管道长 度和流速有关，与管道埋设深度和坡度无关。
重力流：水体沿流程一部分与固体壁面接触，另一 部分与空气接触，具有自由液面。非满管流动，又 称明渠流。
根据水力等效的原则：
k qnl dm
k q1nl d1m
k q2 nl d2m
kqN nl dNmn 经变换：d Nhomakorabea
N
m m din
i1
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
例3 已知钢筋混凝土排水管n=0.013，设计流 量q=100L/s，充满度h/D=0.65，最大水力坡度 为I=7%，求最小管径D。
第3章给水排水管网水力学基础
目录
3.1给排水管网水流特征 3.2管渠水头损失计算 3.3非满流管渠水力计算 3.4管道的水力等效简化 3.5水泵与泵站水力特性
3.1 给水排水管网流动特征
流态特征
水的三种流态
层流 Re<2000 紊流 Re>4000 过渡流 Re 2000~4000 其中Re 称为雷诺数
（4）曼宁公式
巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于 明渠或较粗糙的管道计算。
C6 R nM
nM——曼宁公式粗糙系数。
沿程水头损失计算公式的比较与选用
柯尔勃洛克-怀特公式具有较高的精度;
巴甫洛夫斯基公式具有较宽的适用范围， 1.0≤e ≤5.0mm;
曼宁公式适用于较粗糙的管道, 0.5≤e ≤4.0mm;
非均匀流急 缓变 变流 流
满管流动 1）如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯， 为均匀流，管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水 头损失公式计算； 2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非 均匀流，采用局部水头损失公式计算。
非满管流或渠流，只要长距离截面不变，可以近似 为均匀流。
水力半径R=R(D,h/D)
hD
采用谢才公式计算水头损失，将曼宁公式代入并转换：
v
1
21
R3I 2
由流量和流速关系得： nm
q
1
21
AR3I 2
nm
水力坡度
v
1
2
1
R 3 (D, h / D)I 2
nm
q
1
2
1
A(D, h / D)R3 (D, h / D)I 2
nm
5个水力参数q、D、h、I、v, 已知其中3个就可以求出 另一个。
给水排水管网水力学基础教学课件
02 水力学基础理论
流体性 质
理解流体性质是水力学研究的基础， 包括液体的物理性质和流动特性。
VS
流体是气体、液体和固体的总称，它 们具有不同的物理性质和流动特性。 在给水排水管网中，主要涉及液体（ 水）的流动，因此需要了解液体的物 理性质，如密度、粘度、压缩性和热 传导性等。此外，还需要了解液体的 流动特性，如牛顿流体和非牛顿流体 的行为。
流体动力学主要研究液体在运动状态下的规律和能量转换。在给水排水管网中， 流体动力学可用于分析管道内水流的速度、流量和流向等。通过掌握流体动力学 的基本原理，可以更好地理解给水排水管网中的水流现象和能量转换。
流动阻力与水头损失
流动阻力与水头损失是给水排水管网中常见的水力学问题，涉及到水流在管道中的能量损失。
流量监测与控制
预警与应急响应
实时监测管网中水流状况，根据需求 进行流量调节，确保供水稳定和排水 通畅。
建立预警系统，及时发现管网故障和 异常情况，迅速启动应急预案，降低 事故影响。
水质监测与保护
定期检测管网中水质指标，采取相应 措施保障供水水质安全，同时防止水 体污染。
给水排水管网维护与保养
定期检查与维修
水头损失计算
沿程水头损失 由于流体在管道中流动时克服摩擦阻 力所损失的能量。
局部水头损失
由于管道中的局部障碍物（如阀门、 弯头等）对流体产生的能量损失。
Hale Waihona Puke 恒定流能量方程适用于恒定流，表示上游水头与下游 水头、沿程水头损失和局部水头损失 之间的关系。
动能方程
适用于非恒定流，表示任意两断面的 动量和能量之间的关系。
输配水管网
排水管网
负责将处理后的水输送到用户， 包括干管、支管和接户管等。
给水排水管网水力学基础
3.2 管渠水头损失计算
3.2.1 沿程水头损失计算
谢才公式
hf
?
v2 C 2R l
hf——沿程水头损失， m； v——过水断面平均流速， m/s； C——谢才系数； R——过水断面水力半径， m，圆管流R=0.25D；
l——管渠长度， m。
沿程水头损失计算
对于圆管满流， 达西公式：
hf
?
?
l D
2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为 非均匀流，采用 局部水头损失公式 计算。
?非满管流或渠流，只要长距离截面不变，可以近似 为均匀流。
均匀流
渐变流 非均匀流
急变流 均匀流 非均匀流 均匀流
均 匀 流
非均匀流 急变流
压力流与重力流
?压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力 主要依靠水的压能克服，阻力大小只与管道 内壁粗糙程度有关、管道长度和流速有关， 与管道埋设深度和坡度无关。
≤0.25mm; ?舍维列夫公式适用于1.0≤e ≤1.5mm.
局部水头损失计算
hm
?
?
v2 2g
hm — 局部水头损失， m ；
? — 局部阻力系数。
局部阻力设施
ξ
局部阻力设施
ξ
全开闸阀
0.19
90。弯头
（5）曼宁公式
巴甫洛夫斯基公式中 y=1/6时的特例，适用于 明渠或较粗糙的管道计算。
C? 6 R nM
nM——曼宁公式粗糙系数。
排水管渠粗糙系数表
管渠类别
粗糙系数 n
管渠类别
粗糙系数 n
石棉水泥管、钢 管
木槽
0.012 0.012～0.014
浆砌砖渠道 浆砌块石渠道
第三章_给水排水管道系统水力计算基础
C e C＝－ .71lg 17 + 14.8R 3.53Re 2.51 e 或 = −2lg + λ 3.7D Re λ 1
11
4vR vD 式中 Re－雷诺数， ＝ = ，其中ν是与水温有关的 Re
ν
ν
水动力粘度 系数 m2 / s; ， e－管壁当量粗糙度，m，由实验确定。 但此式需迭 代计算，不便于应用，可以简化为 直接计算的形式 ： 4.462 e C＝－ .71lg 17 + 0.875 14.8R Re 1 4.462 e 或 ＝－ lg 2 + 0.875 λ 3.7D Re
0.013～0.014 ～
0.025～0.030 ～
21
2 2 1 1 1 1 v= R 3I 2 = R 3 (D h/D 2 , )I nM nM 2 1 2 1 1 1 AR 3 I 2 = A(D h/D R 3 (D h/D 2 q= , ) , )I nM nM
――非满流管渠水力计算基本公式 ――非满流管渠水力计算基本公式 v、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两 h/D、 五个变量，已知三个， 个。
15
3．2．3 局部水头损失计算
v hm = ξ 2g
式中 hm——局部水头损失，m； hm——局部水头损失 局部水头损失， ξ——局部阻力系数。 ——局部阻力系数 局部阻力系数。
2
给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿 程水头损失的5% 常忽略局部水头损失的影响， 程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响， 5%， 不会造成大的计算误差。 不会造成大的计算误差。
1 v = •R •I n
2 3
1 2
D h
3第三章 给水排水管网水力学基础
3.柯尔勃洛克—怀特公式
适用于各种紊流。
管壁当量粗糙程度， ， m 由实验确定
C e C 17.71 lg 14.8R 3.53 Re 或 1 e 2.51 2 lg 3.7 D Re
上式不便应用，可以简化为直接计算的形式：
（3）
（4）
v R ( ) v0 R0
2 3
§3.4 管道的水力等效简化
水力等效简化原则是：经过简化后，等效的管网对象与原 来的实际对象具有相同的水力特性。
一、串联或并联管道的简化
1.串联管道的简化
l l1 d1
l2 d2
d
m
lN dN
l
根据水力等效原则有：k qn
经变换，有： l d N li m d i 1 i
m 式中: k 、 n 、 、指数公式参数 、 k 、 m ——比阻，即单位管长的比阻系数，
D
s f ——摩阻系数， s f l k l Dm
2.局部水头损失计算公式的指数形式为：
h f sm q
n
局部阻力系数
§3.3 非满流管渠水力计算
一、非满流管渠水力计算的基本公式
对于圆管非满流： 过水断面面积A： D2 h D2 h h h A A( D, h / D) cos1 (1 2 ) (1 2 ) (1 ) 4 D 2 D D D
第三章 给水排水管网水力学基础
§3.1 给水排水管网水流特征
§3.2 管渠水头损失计算
§3.3 非满流管渠水力计算
§3.4 管道的水力等效简化
§3.1 给水排水管网水流特征
一、流态特征
给水排水管道工程第3章 给水排水管网水力学基础
6R
nM
式中 n M －曼宁粗糙系数，与巴甫洛夫斯基公式n B 相同。
hf = nMv2
2
R1.333
l或h f =
10.29n M q 2
2
D 5.333
l
3．2．2 沿程水头损失计算公式的比较与选用
巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高， 特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较 准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm； 曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为 0.5≤e≤4.0mm； 海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当 e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较 高的计算精度； 舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意 的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特 别粗糙的管道是不适用的。
0.00107v 2 v 1.2 m / s l D1.3 hf = 0.000912v 2 (1 + 0.867 ) 0.3l v < 1.2 m / s D 1.3 v
海曾-威廉（Hazen-Williams）公式
=
13.16 gD 0.13
C w1.852 q 0.148
第3章 给水排水管网水力学基础 －－管渠稳定流方程 谢才公式：
v2 hf = 2 l C R
（m）
式中 hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s； C――谢才系数； l――管渠长度，m； R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m， 对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流－达西公式：
2．海曾－威廉公式
适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）
v 1.2m/s
第3章-给水排水管网水力学基础
图3.1 圆形管道非满管流和满管流示意图 （a）非满管流；（b）满管流
图3.2 圆形管道充满度示 意图
3.3.1 非满流管道水力计算公式 管渠流量公式：
A q Av R I n
2 3
1 2 式中
A―过水断面面积（m2）； I―水力坡度，对于均匀流，为管渠底坡。
非满流管道水力计算参数公式:
l v hf D 2g
式中 D──管段直径（m）；g──重力加速度（m/s2）； 8 g。 λ──沿程阻力系数， 2 C
2
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 ：
式中，hm ──局部水头损失，m； ζ──局部阻力系数，见表3.5。 局部阻力系数ζ 表3.5
第 3章 给水排水管网水力学基础
3.1
3.1.1
给水排水管网水流特征
管网中的流态分析
在水力学中，水在圆管中的流动有层流、紊流及过渡流三种流态，可以根据雷诺数 Re进行判别，其表达式如下：
Re
VD
式中，V－管内平均流速（m/s）；D－管径(m)；ν－水的运动粘性系数，当水温为 10oC时，ν＝1.308 x 10-6m2/s，当水温为30oC时，ν＝0.804 x 10-6m2/s，当水温为 50oC时，ν＝0.556 x 10-6m2/s。 当Re小于2000时为层流，当Re大于4000时为紊流，当Re介于2000到4000之间时， 水流状态不稳定，属于过渡流态。 给水排水管网中，流速一般在0.5~1.5m/s之间，管径多在0.1~1.0m之间，水温一般 在5~25℃之间，水的动力粘滞系数在1.52~ 0.89×10-6m2/s之间，水流雷诺数约在 33000～1680000之间，处于紊流状态。 计算表明，给水排水管网中，阻力平方区与过渡区的流速界限在0.6~1.5m/s之间， 过渡区与光滑区的流速界限则在0.1m/s以下。多数管道的水流状态处于紊流过渡区 和阻力平方区，部分管道因流速很小而可能处于紊流光滑管区，水头损失与流速 的1.75~2.0次方成正比。
第三章第3章给水排水管网水力学基础
第3章给水排水管网水力学基础3.1 基本概念3.2 管渠水头损失计算3.3 非满流管渠水力计算3.4 管道的水力等效简化3.1基本概念3.1.1管道内水流特征Re=ρvd/μ3.1基本概念3.1.2有压流与无压流有压流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面（压力流、管流）无压流：水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，其余与空气接触，具有自由液面（重力流、明渠流）3.1基本概念3.1.3恒定流与非恒定流恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速与压力不随时间而变化，而与空间位置有关的流动称为恒定流非恒定流：水体在运动过程中，其流速与压力不与空间位置有关，还随时间的而变化的流动称为非恒定流3.1基本概念3.1.4均匀流与非均匀流均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程不变的流动称为均匀流非均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程变化的流动称为非均匀流3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头：指的是单位质量的流体所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用单位为米（m）3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头损失：流体克服阻力所消耗的机械能3.2管渠水头损失计算 3.2.1沿程水头损失计算管渠的沿程水头损失常用谢才公式计算对于圆管满流，沿程水头损失可用达西公式计算R 为过水断面的里半径，及过水断面面积除以湿周，圆管满流时R=0.25D流体在非圆形直管内流动时，其阻力损失也可按照上述公式计算，但应将D 以当量直径de 来代替 3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。
1.舍维列夫公式适用：旧铸铁管和旧钢管满管湍流，水温10C0（压力管道）将上述公式带入达西公式2.海曾－威廉公式适用：较光滑圆管满流（压力管道）将上述公式带入达西公式3.柯尔勃洛克-怀特公式适用：各种湍流（压力管道）4.巴甫洛夫斯基公式适用：明渠流、非满流管道将上述公式带入谢才公式5.曼宁公式适用：曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算将上述公式带入谢才公式3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算✓给水排水管道计算时水流流态均按照湍流考虑✓给水排水管道用得最多的是圆管✓给水排水管道计算一般按照恒定流考虑✓如果管道截面在一定距离内不变且没有转弯和交汇，则管内流动按照均匀流考虑，水头损失按照沿程水头损失公式计算（谢才公式、达西公式）；非均匀流（即管截面发生变化、转弯、汇合)采用局部水头公式计算3．2．3 局部水头损失计算式中hm——局部水头损失，m；ξ——局部阻力系数P50 表3-4。
第3章-给水排水管网水力学基础
0.013～ 0.014
土明渠 包括（带草皮）
粗糙系数 n
0.015
0.017 0.020～
0.025
0.025～ 0.030
v
1
21
R 3I 2
1
2
1
R 3 (D,h/D)I 2
nM
nM
？
？
？
q
1
21
AR 3I 2
1
2
1
A(D,h/D)R 3 (D,h/D)I 2
nM
nM
――非满流管渠水力计算基本公式
2
h) D
h (1 h ) DD
4
2 cos1(1 2 h )
D
谢才公式v C RI
常用的均匀流基本公式有：
曼宁公式C 1 R1/ 6 nM
Q •v
v
1
•
2
R3
•
I
1 2
n
D h
式中 Q —— 流量（m3/s）；
ω —— 过水断面面积（m2）
图9.2 充满度示意图
v —— 流速（m/s）；
第3章 给水排水管网水力学基础
§ 3.1 给水排水管网水流特征 § 3.2 管渠水头损失计算 § 3.3 非满流管渠水力计算 § 3.4 管道的水力等效简化 § 3.5 水泵与泵站水力特性
3.1 给水排水管网水流特征
3.1.1 流态特征
层流：Re 2000 1.流态 过渡流 : 2000 Re 4000
C＝－17.71lg e C 14.8R 3.53Re
或 1 2lg e 2.51
3.7D Re
式中 Re－雷诺数，Re＝4vR vD ，其中是与水温有关的
给水排水管网水力学基础
给水排水管网水力学基础引言给水排水管网是现代城市基础设施中不可或缺的一部分。
为了确保管网系统的正常运行和高效运行，水力学基础是必不可少的。
本文将介绍给水排水管网的水力学基础知识，包括流量计算、水均匀度、消防水力学等内容。
流量计算给水排水管网中的流量计算是非常重要的。
流量计算通常根据管网管段的尺寸、管材、水压等参数进行。
基本的流量计算公式如下：Q = A * v其中，Q表示流量，A表示流过截面的面积，v表示流速。
根据管段的几何形状，可以使用不同的公式计算截面的面积。
对于圆管，截面面积可以通过半径r计算：A = π * r^2对于矩形管，截面面积可以通过长a和宽b计算：A = a * b而流速v可以根据公式得出：v = Q / A根据各个管段的流量和流速计算，可以确定整个管网系统的流量分布和水压情况。
水均匀度水均匀度是指给水排水管网中水压的均匀程度。
在设计和运行管网系统时，保证水均匀度是非常重要的。
一般来说，水均匀度可以通过压力/流量曲线来评估。
曲线的陡峭程度和曲线的平缓程度可以反映管网系统的水均匀度。
压力/流量曲线示意图压力/流量曲线示意图通常情况下，湿式消防系统对于水均匀度有较高的要求，因为湿式消防系统需要可靠的水压来保证消防安全。
消防水力学消防水力学是给水排水管网水力学中的一个重要分支。
消防水力学研究给水排水管网中的消防水系统的水力学特性。
消防水系统一般由消防水泵、水箱、水管等部分组成。
在设计消防水系统时，需要考虑水泵的选型、水箱的容量、水管的尺寸等参数。
消防水力学可以通过模拟、计算等方法来优化消防水系统的设计。
另外，消防水力学还需要考虑消防水系统的故障情况。
例如，当给水压力不足时，消防水系统如何进行自动切换，保证消防水的供应。
结论给水排水管网的水力学基础是确保管网系统正常运行的重要基础。
流量计算、水均匀度、消防水力学等内容都是给水排水管网水力学基础的核心知识。
希望本文可以帮助读者更好地理解和应用给水排水管网水力学基础知识，提升管网系统的设计和运行效率。
给水排水管网水力学基础
基本概念管渠水头损失计算非满流管渠水力计算管道的水力等效简化基本概念管道内水流特征Re=ρvd/μ基本概念有压流与无压流有压流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面（压力流、管流）无压流：水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，其余与空气接触，具有自由液面（重力流、明渠流）基本概念恒定流与非恒定流恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速与压力不随时间而变化，而与空间位置有关的流动称为恒定流非恒定流：水体在运动过程中，其流速与压力不与空间位置有关，还随时间的而变化的流动称为非恒定流基本概念均匀流与非均匀流均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程不变的流动称为均匀流非均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程变化的流动称为非均匀流基本概念水流的水头与水头损失水头：指的是单位质量的流体所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用单位为米（m）基本概念水流的水头与水头损失水头损失：流体克服阻力所消耗的机械能管渠水头损失计算沿程水头损失计算管渠的沿程水头损失常用谢才公式计算对于圆管满流，沿程水头损失可用达西公式计算R为过水断面的里半径，及过水断面面积除以湿周，圆管满流时R=流体在非圆形直管内流动时，其阻力损失也可按照上述公式计算，但应将D以当量直径de来代替管渠水头损失计算沿程水头损失计算C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。
1.舍维列夫公式适用：旧铸铁管和旧钢管满管湍流，水温10C0（压力管道）将上述公式带入达西公式2.海曾－威廉公式适用：较光滑圆管满流（压力管道）将上述公式带入达西公式3.柯尔勃洛克-怀特公式适用：各种湍流（压力管道）4.巴甫洛夫斯基公式适用：明渠流、非满流管道将上述公式带入谢才公式5.曼宁公式适用：曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算将上述公式带入谢才公式管渠水头损失计算沿程水头损失计算管渠水头损失计算沿程水头损失计算给水排水管道计算时水流流态均按照湍流考虑给水排水管道用得最多的是圆管给水排水管道计算一般按照恒定流考虑如果管道截面在一定距离内不变且没有转弯和交汇，则管内流动按照均匀流考虑，水头损失按照沿程水头损失公式计算（谢才公式、达西公式）；非均匀流（即管截面发生变化、转弯、汇合)采用局部水头公式计算3．2．3 局部水头损失计算式中 hm——局部水头损失，m；ξ——局部阻力系数P50 表3-4。
第3章-给水排水管网水力学基础
第三章 给水排水管网水力学基础【知识点】 管渠水力计算公式、水头损失计算、管道水流特 性、管道的水力等效简化；管网的水力等效简化原 则。
【能力目标】 熟练识记 管渠水力计算公式、管道水流特性；水 泵水力特性参数； 熟练掌握及运用 水头损失计算、管道的水力等效 简化。
12011-09-20«给水排水管道系统»第3章 给水排水管网水力学基础2011-09-202引 言前一章讨论了给水排水管网的工程规划： 原则最新规范、 法规、政策工作程序目的、手续、资料收 集、方案制定、绘 图、编制文件城市用水量预测分类、面积、人 口、模型预测（3 种）管网布置给水相关概念：树状网、 环状网、输水管渠、干 排水相关概念：干管、 管、支管、连接管、分配 主干管、支管、坡度、 雨水相关概念：雨水 管、坡度、定线 定线、平行式、正交 口、自排、径流 2011-09-20 式、连接方式（窨井）技术经济分析静态年费计算、 动态年费计算3第三章 给水排水管网水力学基础3.1 给水排水管网水流特征 3.2 管渠水头损失计算 3.3 非满流管渠水力计算 3.4 管道的水力等效简化 3.5 水泵与泵站水力特性2011-09-2043.1 给水排水管网水流特征1. 管网中的流态分析 管道中的流态： 层流、紊流（三个区）、过渡流。
流态判别： Re = νvDRe ⎧层流： < 2000 ⎪ 流态 ⎨过渡流： 2000 < Re < 4000 ⎪紊流： > 4000 Re （给排水管网一般按紊 流考虑） ⎩2011-09-20 53.1 给水排水管网水流特征1. 管网中的流态分析按紊流考虑。
(计算数据P47)v: 0.5~1.5 (m/s) D: 0.1~1.0 (m) T: 5~25 (oC) v: 1.52~0.89×10-6 (m2/s)2 ⎧阻力平方区（粗糙管区 ） h ∝ v（管径 D 较大或管壁较粗糙） ⎪ 2 h ∝ v1.75～（管径 D 较小或管壁较光滑） 紊流 ⎨过渡区 ⎪水力光滑区 h ∝ v1.75 ⎩给水排水管网流态：主要为紊流过渡区和阻力平方区（阻力平方区与过渡区的流速界限在0.6~1.5m/s之间，过渡区与光滑 区的流速界限在0.1m/s。
第章给水排水管网水力学基础(1)
第章给水排水管网水力学基础(1)随着城市化进程的快速发展，城市给水排水事业也得到了飞速的发展。
而给水排水管网的水力学基础则是整个城市给水排水事业的重要基石。
本章将重点介绍关于城市给水排水管网水力学基础的相关内容。
一、管道流动基础1.管道中的压力：对于流体的流动来说，压力是非常重要的一个参数。
管道中的压力与其内径、流量、介质等有关。
由于管道的长度为有限长度，因此我们通常采用单位长度的压缩来表示管道内的压力变化。
2.流动阻力：在管道中，随着流速的增加，管道中所受到的阻力也会随之增大。
因此，流速与管道内径、流量、介质等有关系。
流动阻力是产生管道压力充分分布的主要因素。
二、管道流量计算1.标准流量：标准流量是指在大气压力和温度下，单位时间内流过管道的物质质量。
我们通常采用标准流量作为管道流量计算的基础单位。
2.管道流量的计算：对于管道中的流量计算，我们需要同时考虑多个因素，如管道的长度、有效截面积、水的密度等。
其中，管道的有效截面积是影响流量计算最为关键的因素之一。
三、给水排水管网的设计1.管道的类型选择：在给水排水管网的设计中，我们通常会选择不同类型的管道来满足不同的需求。
如水压力较大区域通常采用钢管或铸铁管道，而水压力较小的区域则会采用PVC管道。
2.管道计算与结构设计：管道设计时需要考虑到其施工方式、管道材料以及所需的水力计算等方面的问题。
在具体的施工过程中，我们需要根据管道所需的水力计算数据以及管道的结构设计来决定管道的规格。
通过以上介绍，我们可以了解到给水排水管网的水力学基础对于整个城市给水排水事业具有非常重要的作用。
在进行管道设计时需要综合考虑各种相关因素，以确保城市给水排水事业的安全和可靠性。
推荐：建筑给排水知识：给水管网设计之水力学基础
建筑给排水知识：给水管网设计之水力学基础水力学是流体力学的一个分支，包括三部分内容：水静力学、水运动学和水动力学。
水静力学研究水在静止状态下的受力平衡及工程应用，解决的是压强与压力问题，如水池池壁的静水压力计算等。
水运动学研究水的运动要素（如位移、速度、加速度等）及其变化规律，不涉及受力问题。
水动力学研究水的运动要素与引起运动的动力要素（即作用力）之间的相互关系，是水力学的重点内容。
水力学有三大基本方程：连续性方程、能量方程和动量方程。
连续性方程是物理学质量守恒定律在水力学中的具体体现，通俗地讲就是流量平衡。
对一段管道，当断面1与断面2之间无流量进出时，恒有Q1=Q2。
此恒等式与管径大小、管道材质及管道布置方式等无关。
连续性方程对管结点同样成立，即流入与流出结点的流量代数和恒为零。
能量方程又称伯努利方程，是物理学机械能守恒定律在水力学中的具体体现。
能量方程从本质上讲体现的是水在运动过程中各机械能之间的守恒关系，包括三项：位能（又称势能）、压能和动能。
在恒定总流能量方程中，用作用水头（计量单位为m）来表示，公式如下：恒定总流能量方程在给水管设计中，如何计算水头损失是一个重要课题。
水头损失包括两类：沿程水头损失和局部水头损失。
沿程水头损失与管道长度、直径、材质及管内流速等有关，局部水头损失取决于流道局部扰动引起的流场结构调整，如收缩、扩张、弯曲等。
实际工程中的管布置有树状与环状之分，其中的管段又有串联与并联之别，其流量分配与压力平衡等均应根据实际情况进行计算。
管道水流根据是否存在压力而分为有压与无压两类，一般的给水管道均属于有压管道（当压力等级较高时应考虑水击问题）。
管道设计的主要任务是求解管道流量、流速与压力（或称作用水头），并由此确定管道的设计管径。
管径选择中有一个经济流速问题，一般情况下DN100～400管其经济流速为0.6～1.0m/s，DN400管以上为 1.0～1.4m/s。
此外，管径选择还与管道材质有关，因为不同的管材其水头损失并不相同，由此对管内流速会产生一定影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
市政给排水：给水管网设计之水力学基础水力学是流体力学的一个分支，包括三部分内容：水静力学、水运动学和水动力学。
水静力学研究水在静止状态下的受力平衡及工程应用，解决的是压强与压力问题，如水池池壁的静水压力计算等。
水运动学研究水的运动要素（如位移、速度、加速度等）及其变化规律，不涉及受力问题。
水动力学研究水的运动要素与引起运动的动力要素（即作用力）之间的相互关系，是水力学的重点内容。
水力学有三大基本方程：连续性方程、能量方程和动量方程。
连续性方程是物理学质量守恒定律在水力学中的具体体现，通俗地讲就是流量平衡。
对一段管道，当断面1与断面2之间无流量进出时，恒有Q1=Q2。
此恒等式与管径大小、管道材质及管道布置方式等无关。
连续性方程对管网结点同样成立，即流入与流出结点的流量代数和恒为零。
能量方程又称伯努利方程，是物理学机械能守恒定律在水力学中的具体体现。
能量方程从本质上讲体现的是水在运动过程中各机械能之间的守恒关系，包括三项：位能（又称势能）、压能和动能。
在恒定总流能量方程中，用作用水头（计量单位为m）来表示，公式如下：恒定总流能量方程在给水管网设计中，如何计算水头损失是一个重要课题。
水头损失包括两类：沿程水头损失和局部水头损失。
沿程水头损失与管道长度、直径、材质及管内流速等有关，局部水头损失取决于流道局部扰动引起的流场结构调整，如收缩、扩张、弯曲等。
实际工程中的管网布置有树状与环状之分，其中的管段又有串联与并联之别，其流量分配与压力平衡等均应根据实际情况进行计算。
管道水流根据是
否存在压力而分为有压与无压两类，一般的给水管道均属于有压管道（当压力等级较高时应考虑水击问题）。
管道设计的主要任务是求解管道流量、流速与压力（或称作用水头），并由此确定管道的设计管径。
管径选择中有一个经济流速问题，一般情况下DN100～400管其经济流速为0.6～1.0m/s，DN400管以上为1.0～1.4m/s。
此外，管径选择还与管道材质有关，因为不同的管材其水头损失并不相同，由此对管内流速会产生一定影响。