给排水管网水力计算方法
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。
给水管网水力计算-给水管网水力计算
水表技术参数表 点击查看
式中
hd ——水表的水头损失， kPa； qj ——计算管段的给水设计流量， m3/h； K b ——水表的特性系数，一般由生产厂提供。
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.3 水表和特殊附件的局部水头损失
４．水表的安装 (１)水表应安装在便于检修和读数，不受曝晒、不冻结、 不受污染和机械损伤的地方。 (２)水表不应承受由管子和管件引起的过度应力，必要时， 水表应装在底座或托架上，以及在水表前加装柔性接头。此 外，水表的上游和下游应适当地固紧，以保证在一侧拆开或 卸下水表时，不至由于水的冲击使设施零件移动。 (３)避免接近水表处流量截面的突然变化。 (４)水流方向应与水表的标注方向一致。 (５)水表前应装设检修阀门，且宜设过滤器。
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.3 水表和特殊附件的局部水头损失
（2） 多流束水表与单流束水表的比较
水表类型 比较项目
多流束表
1．整机机械结构 2．制造成本 3．灵敏性能 4．易损件使用情况 5．正常工作周期 6．压力损失
较复杂 较高 优良 叶轮、顶尖单边磨损轻 较长 较大
单流束表
简单 低 差
叶轮、顶尖单边磨损甚 较短 较小
后退
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.3 水表和特殊附件的局部水头损失
（3） 湿式水表与干式水表比较
水表类型 比较项目
1．整机机械结构 2．制造成本
3．对被测水质要求
4．灵敏性能
湿式表
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
3给水管网系统水力计算
W~De
3.5 水头损失计算
流量和水头损失的关系 • 沿程水头损失：
h沿 = alq2 = sq2
a=λ 8 1 π 2g D5
s = al
• 局部水头损失：h局＝（15～25）％h沿
13
水头损失公式的指数形式
有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。 1．沿程水头损失公式的指数形式为：
hf hf
= kq n l Dm
• 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
= aq n l
式中
k、n、m——指数公式参数；
a——比阻，即单位管长的摩
阻系数，a
=
k Dm
;
hf = s f qn
sf
——摩阻系数，s f
= al =
kl 。 Dm
2．局部水头损失公式的指数形式为： hm = sm q n
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
hg
= hm
k (qt
+
l
− l
x
ql )n
dx
=
k
(qt
+
ql )n+1
−
qtn +1
l
0
dm
(n + 1)d m ql
根据水力等效原则
城市给水排水管网水力计算
初步分配的流量一般不满足能量方程：
F1(q10 , q20 , q30 , , qP0 ) 0 F2 (q10 , q20 , q30 , , qP0 ) 0
FL (q10 , q20 , q30 , , qP0 ) 0
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：
FL (q10 , q20 , q30 , , qP0 ) hL
将闭合差项移到方程组的左边，得到关 于流量误差（校正流量）的线性方程组：
F1 q1
q1
F1 q2
q2
F1 qP
qP
h1
F2 q1
q1
F2 q2
q2
F2 qP
qP
h2
FL q1
q1
FL q2
q2
FL qP
qP
hL
利用线性代数的多种方法可求解 出校正流量。因为忽略了高阶项，得 到的解仍然不能满足能量方程，需要 反复迭代求解，直到误差小于允许误 差值。
650
650×0.0358＝23.27
230
230×0.0358＝8.23
190
190×0.0358＝6.80
205
205×0.0358＝7.34
2425
86.81
5．节点流量：
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
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.
给排水专业计算公式大全
给排水专业计算公式大全排水工程是城市建设中不可或缺的一项工程，而排水专业计算公式是保证排水工程正常运行的基础。
本文将介绍排水专业常用的计算公式，供相关从业人员参考。
一、流量计算公式1.管道流量计算公式Q=V×A其中，Q表示管道流量，V表示流速，A表示管道横截面积。
2.雨水流量计算公式Q=C×i×A其中，Q表示雨水流量，C表示径流系数，i表示降雨强度，A表示集水面积。
3.雨水排水量计算公式V=Q×T其中，V表示雨水排水量，Q表示雨水流量，T表示持续时间。
二、水力计算公式1.普朗克公式V=C×R^0.63×S^0.54其中，V表示水流速度，C表示流速系数，R表示水力坡度，S表示水力半径。
2.曼宁公式V=(1/n)×R^0.667×S^0.5其中，V表示水流速度，n表示河床粗糙系数，R表示水力半径，S表示水力坡度。
三、水头计算公式1.水头损失计算公式H=∑(ξ×L×V^2)/(2g)其中，H表示总水头损失，ξ表示管道阻力系数，L表示管道长度，V表示流速，g表示重力加速度。
2.水力坡降计算公式S=∑(ΔH/ΔL)其中，S表示水力坡降，ΔH表示高度差，ΔL表示水流的水平距离。
四、阻力计算公式1.流体阻力计算公式F=R×A×V^2其中，F表示阻力，R表示阻力系数，A表示阻力面积，V表示流速。
2.管道阻力计算公式ΔP=λ×(L/D)×(V^2/2g)其中，ΔP表示管道阻力损失，λ表示摩阻系数，L表示管道长度，D表示管道直径，V表示流速，g表示重力加速度。
五、泵站计算公式1.泵站扬程计算公式H=Hs+Hf+Hw其中，H表示总扬程，Hs表示水泵静态扬程，Hf表示摩擦损失扬程，Hw表示水位涨落扬程。
2.泵站功率计算公式P=Q×H×η其中，P表示泵站功率，Q表示流量，H表示扬程，η表示泵机效率。
第三章给水排水管道系统水力计算础
第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。
判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。
对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。
二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。
水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。
从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。
四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。
从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。
对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。
均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。
给水排水管网水力学基础
θ＝3.4173（弧度），充满度y/D＝0.5687 ，流速v＝1.355（m/s）
沿程阻力系数常用公式： （续）
（4）巴甫洛夫斯基(Н.Н.Павловский)公式 ：
将曼宁公式中的常数指数1/6改进为曼宁粗糙系数n和水力半径R的函数 。
1 y C R n
代入公式（3.2），得：
式中， y 2.5 n 0.13 0.75 R ( n 0.10) n――曼宁粗糙系数 。
3.4
管道的水力等效简化
水力等效简化原则： 经过简化后的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。如两条并联管 道简化成一条后，在相同的总输水流量下，应具有相同的水头损失。
3.4.1 串联或并联管道的简化 管道串联：如图3.4所示，两条或两条以上管道串联，可将它们等效为一条直 径为d，长度为l 的管道。根据水力等效原则，有：
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 A v 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:
设管径为D，管内水深为y，充满度为y/D， 由管中心到水面线两端的夹角计算公式：
N kq nli kq nl hf m m d i 1 di
管道串联等效直径： 管道并联：两条或两条以上管道并联，长度相等，可
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。
给排水相关知识：环状管网水力计算.doc
给排水相关知识：环状管网水力计算
环状管网水力计算步骤
1．按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。
2．按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。
大用户的集中流量也标注在相应节点上。
3．在管网计算草图上，将最高用水时由二级泵站和水塔供入管网的流量（指对置水塔的管网），沿各节点进行流量预分配，定出各管段的计算流量。
4．根据所定出的各管段计算流量和经济流速，选取各管段的管径。
5．计算各管段的水头损失h及各个环内的水头损失代数和h。
6．若h超过规定值（即出现闭合差⊿h），须进行管网平差，将预分配的流量进行校正，以使各个环的闭合差达到所规定的允许范围之内。
7．按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出水塔高度和水泵扬程。
8．根据管网各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。
给排水专业计算公式
给排水专业计算公式给排水工程是建筑施工中的重要环节之一，其功能是通过水管将建筑物内和外的洁净水和废水分别排放。
给排水设计主要包括以下几个方面：设计原则、设计流程、设计方法和设计公式等部分。
本文将详细介绍给排水专业计算公式。
1. 给水管网计算公式给水管网计算公式主要包括水管的流量计算公式和水压的计算公式。
（1）水管流量计算公式Q=K×C×d×d其中，Q为流量，K为管道的粗糙系数，C为流量系数，d 为管道的内径。
（2）水压计算公式P=γ×h，其中，P为水压，γ为水的比重，h为水柱的高度。
2. 排水管网计算公式排水管网设计中，常用的公式有排水管径的计算公式、排水管坡度的计算公式和排水管流量的计算公式。
（1）排水管径的计算公式D=4×Q/(π×v)，其中，D为管径，Q为流量，v为水流速度。
（2）排水管坡度的计算公式i=h/L，其中，i为坡度比，h为水平线与管坡之间的垂直距离，L为管道水平长度。
（3）排水管流量的计算公式Q=C×A×V，其中，Q为流量，C为流系数，A为管道横截面积，V为水流速度。
3. 消防给水系统计算公式消防给水系统主要包括水泵、水箱和水管等配件。
其计算公式主要包括消防水泵扬程、水泵流量、水箱容积和水管流量等公式。
（1）消防水泵扬程的计算公式H=H1+H2+H3，其中，H为水泵的总扬程，H1为液位高差所产生的扬程，H2为管道阻力所产生的扬程，H3为管件阻力所产生的扬程。
（2）水泵流量的计算公式Q=3600×η×P/ρ×g×h，其中，Q为流量，η为水泵效率，P 为水泵功率，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为液位高差。
（3）消防水箱容积的计算公式V=A×h，其中，V为水箱容积，A为水箱底面积，h为水箱高度。
（4）水管流量的计算公式Q=C×A×v，其中，Q为流量，C为流系数，A为管道横截面积，v为水流速度。
给排水工程中的水力计算与模拟分析方法
给排水工程中的水力计算与模拟分析方法在给排水工程设计中，水力计算与模拟分析是不可或缺的环节。
准确的水力计算和模拟分析有助于确保工程的可靠性和高效性。
本文将介绍给排水工程中常用的水力计算方法以及模拟分析技术，旨在为工程设计提供参考。
一、水力计算方法1.1 流速公式在给排水管道中，流速是一个重要的参数。
常用的流速计算公式包括曼宁公式、切比雪夫公式等。
其中，曼宁公式是最常用的流速计算公式，其公式如下所示：v = R^(2/3) * S^(1/2)其中，v表示流速，R表示水力半径，S表示管道的水力坡度。
利用曼宁公式，可以快速计算出给排水管道的流速，为工程设计提供基本数据。
1.2 水力损失计算水力损失是指流体在管道中由于摩擦阻力等因素而导致的能量损失。
常用的水力损失计算公式包括达西公式、弗朗修斯公式等。
以达西公式为例，其公式如下所示：H = f * (L/D) * (v^2/2g)其中，H表示单位长度的压力损失，f表示摩擦系数，L表示管道长度，D表示管道直径，v表示流速，g表示重力加速度。
通过水力损失的计算，可以评估管道系统的能耗情况，为工程的节能设计提供参考。
二、模拟分析方法2.1 数值模拟方法数值模拟方法是指利用计算机软件对给排水系统进行数学建模和模拟分析。
常用的数值模拟软件包括FLOW-3D、SWMM等。
通过建立三维流场模型，可以模拟各种流体力学现象，如液体的流速分布、压力变化等。
数值模拟方法具有计算精度高、可视化程度好等优势，适用于复杂的给排水系统分析。
2.2 物理模型试验物理模型试验是指通过建立实验室或现场试验装置，对给排水系统进行物理模拟和测试。
通过测量各种参数，如流速、压力、水位等，可以得到系统的性能指标。
物理模型试验具有直观、真实性强等优势，适用于小规模或特殊情况下的给排水系统分析。
三、案例分析为了更好地说明水力计算与模拟分析方法的应用，以下将介绍一个实际工程案例的分析过程。
某城市给排水系统改造工程，通过数值模拟软件FLOW-3D对新建管网进行分析。
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。
给排水管网水力计算方法
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。
6.2
环状网计算原理
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个非线形的能量方程：
J S ( H1, H 2 , H3 ,, H J S ) 0
初步拟定的水压一般不满足连续性方程：
1 ( H1, H 2 , H3 ,, H J S ) 0 2 ( H1, H 2 , H3 ,, H J S ) 0
J S ( H1, H 2 , H3 ,, H J S ) 0
将非线形的能量方程转化为线性方程：
A12 L12 q12 q12 A25 L25q25 q25 A45 L45 q45 q45 A14 L14 q1 4 q1 4 0 A36 L36 q36 q36 A56 L56 q56 q56 A25 L25 q25 q25 A23 L23q23 q23 0
0 0 0 FL (q10 q1, q2 q2 , q3 q3 ,, qP qP ) 0
将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量：
F1 F1 F1 F1 (q , q ,, q ) ( q1 q2 qP ) 0 q1 q2 qP F2 F2 F2 0 0 0 F2 (q1 , q2 ,, qP ) ( q1 q2 qP ) 0 q1 q2 qP FL FL FL 0 0 0 FL (q1 , q2 ,, qP ) ( q1 q2 qP ) 0 q1 q2 qP
【给排水】5.2 排水管网的水力计算
v——流速，m／s；
R——水力半径，m；
5.2 排水管网的水力计算 5.2.1 横管的水力计算
I——水力坡度，即管道坡度； n——管道粗糙系数，塑料管取0.009，铸铁管取0.013。
根据表5-3中规定的建筑内部排水管道最大设计充满 度，计算出不同充满度条件下的湿周、过水断面积和水力 半径，式5-3和5-4变为：
5.2 排水管网的水力计算
5.2.2 立管的水力计算
排水立管的通水能力与管径、系统是否通气、通气的方式 和管材有关，不同管径、不同通气方式、不同管材排水立管的 最大允许排水流量见表5-8。
注：①管径DN100的塑料排水管公称外径为de 110mm，管径DN150的塑料排水管公称外径为 de 160mm。
5.2 排水管网的水力计算 5.2.1 横管的水力计算
排水横管最大设计充满度
表5-3
5.2 排水管网的水力计算 5.2.1 横管的水力计算
⑵ 管道坡度
污水中含有固体杂质，如果管道坡度过小，污水的流速慢， 固体杂物会在管内沉淀淤积，减小过水断面积，造成排水不畅 或堵塞管道，为此对管道坡度作了规定。建筑内部生活排水管 道的坡度有通用坡度和最小坡度两种，见表5-4。
5.2 排水管网的水力计算 5.2.1 横管的水力计算
2. 水力计算方法
对于横干管和连接多个卫生器具的横支管，应逐段计算各 管段的排水设计秒流量，通过水力计算来确定各管段的管径和 坡度。建筑内部横向排水管道按圆管均匀流公式计算
q ·v
(5-3)
v
1
21
R 3 ·I 2
n
(5-4)
式中 q——排水设计流量，m3／s； ω——水流断面积，m2；
医院洗涤盆和污水盆内往往有一些棉花球、纱布、玻璃 渣和竹签等杂物落人，为防止管道堵塞，管径不小于75mm。
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FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) hL
将闭合差项移到方程组的左边，得到关 于流量误差（校正流量）的线性方程组：
F1 q1
q1
F1 q2
q2
F1 qP
水塔 600
水泵
0 300 1
2 450 4
3
650
8
5
6
7
205
1．总用水量 设计最高日生活用水量：
50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s 工业用水量：
400÷16＝25m3/h＝6.94L/s 总水量为：
ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s 2．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。 3．比流量：
（m） （m） （m） （m） 力坡度
1～3 26.70 21.00
5.70
400 0.01425
4～7 24.95 21.00
3.95
625 0.00632
管段 流量(L/s) 管径(mm) 水力坡度 水头损失(m)
1～2 11.64 150(100) 0.00617 1.85(16.8)
2～3 4.48
FL (q1, q2 , q3,, qP ) 0
初步分配的流量一般不满足能量方程：
F1(q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0 F2 (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
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：
100 0.00829
2.07
4～5 18.26 200(150) 0.00337 0.64(3.46)
5～6 10.74
150 0.00631
1.45
6～7 3.67
100 0.00581
1.19
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)
86.81
水塔 水泵
93.75 600
4.48
7.16 3
5.37 88.38
2 23.80+6.94
60.63
11.63
11.63
0 300 1 450 4
650
8
16.11
5
6 3.67 7
7.52
205
7.07
3.67
6．干管水力计算：
选定节点8为控制点，按经济流速确定 管径。
管段 流量 流速 管径
Qi qij 0
hij Sij qi2j
qij
F1(q10, q20,, qP0 )
(F1 q1
q1
F1 q2
q2
F1 qP
qP )
0
F2 (q10,
q20,, qP0 )
( F2 q1
q1
F2 q2
q2
F2 qP
qP )
0
FL (q10, q20,, qP0 )
( FL q1
q1
FL q2
q2
FL qP
qP )
0
方程组的第一部分称为闭合差：
qP
h1
F2 q1
q1
F2 q2
q2
F2 qP
qP
h2
FL q1
q1
FL q2
q2
FL qP
qP
hL
利用线性代数的多种方法可求解 出校正流量。因为忽略了高阶项，得 到的解仍然不能满足能量方程，需要 反复迭代求解，直到误差小于允许误 差值。
节点方程组解法 原理：在初步拟订压力的基础上，逐
步调整节点水压以满足连续性方程。 节点流量应该满足连续性方程：
650
650×0.0358＝23.27
230
230×0.0358＝8.23
190
190×0.0358＝6.80
205
205×0.0358＝7.34
2425
86.81
5．节点流量：
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
第6章 管网水力计算
6.1 树状管网计算 计算步骤： ①确定各管段的流量； ②根据经济流速选取标准管径； ③计算各管段的水头损失； ④确定控制点； ⑤计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬
程或水塔高度； ⑥确定各支管可利用的剩余水头； ⑦计算各支管的平均水力坡度，选定管径。
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.OOｍ。
F1(q10 q1, q20 q2 , q30 q3,, qP0 qP ) 0
F2 (q10 q1, q20 q2 , q30 q3,, qP0 qP ) 0
FL (q10 q1, q20 q2 , q30 q3,, qP0 qP ) 0
将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量：
（L/s） （m/s） （mm）
水塔～0 93.75 0.75
400
0～1 88.38 0.70
400
1～4 60.63 0.86
300
4～8 11.63 0.66
100
水头损失 （m） 1.27
0.56
1.75
3.95 Σh＝7.53
7．支管水力计算：
管段 起端水位 终端水位 允许水头损失 管长 平均水
(93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s
4．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） 沿线流量（L/s）
300
300×0.0358＝10.74
150
1358＝8.95
450
450×0.0358＝16.11
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。
6.2 环状网计算原理
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个非线形的能量方程：
F1(q1, q2 , q3,, qP ) 0 F2 (q1, q2 , q3,, qP ) 0