管网水力计算

(4)环与节点、管段关系：P=J+L-1（P管段、L 环、J 节点）
节点
大环
基环
管段
管线
2.管网简化
在管网计算中，城市管网的现状核算以及现有管网 的扩建计算最为常见。 除了新设计的管网，因定线和计算仅限于干管而不 是全部管线的情况外，对改建和扩建的管网往往将 实际的管网适当加以简化，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。 但简化后的管网基本上能反映实际用水情况，使计 算工作量可以减轻。 管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况的前 提下，对管线进行的简化。
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。试求：（1）比流量；（2）
各管段的沿线流量；（3）各节点流量。
计算步骤
1．配水干管计算总长度
Qh qi
2．配水干管比流量
qcb
l
3．沿线流量
qy qcb li
2．配水干管比流量
qcb Qh qi
l
260 120 4400 0.03182 l / s m
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
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
沿线流量的计算：
q1 qcbl q1 — —沿线流量， L / s； L — —该管段的计算长度， m。
例题：某城市供水区总用水量93.75L/s.节点４接某工 厂，工业用水量为6.94L/s 。节点0-8都是两边供水。 求比流量
3 2 水塔 水泵 600 0 300 1 450 4 5 6 7 205 650 8
管网中除最末端的管段外，其他任一管段 的流量都由两部分组成，一部分是本管段沿程 配水产生的流量，即沿线流量，另一部分是通 过该管段输送到下游管段的流量，称为转输流 量。
ql qt
qt ql qs l
二、节点流量的计算：
沿线流量只有概念上的意义，在水力计算时应将沿 线流量按适当比例分配到两各节点，成为节点流量。 沿线流量转换成节点流量的原则是管段的水头损失相 同。
A 计算管段的面积（ m2）
①在街区长边上的管段、其两侧供水面 积为梯形 ②在街区短边上的管段、两侧供水面积 为三角形
4、注
意
事
项
（1）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。 （2）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。 （3）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。
管段合 并 节 点 合 并
分解
忽 略
管网图形及简化
4.5.3 管段设计流量
沿线流量：是指供给该管段两侧用户所需流 量。 节点流量：是从沿线流量折算得出的并且假 设是在节点集中流出的流量。
一、沿线流量的计算
工业企业给水管网，大量用水集中在少数车间， 配水情况比较简单。 城市给水管线，沿管线配水，情况比较复杂。 假定用水量均匀分布在全部干管上。 比流量：干管线单位长度的流量。
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：
Q j 0.5qy qi
(l / s)
各 管 段 节 点 流 量 计 算
节 点 1 2 节点连的管段 1-2 , 1-5 1-2 , 2-3 沿线流量转化的节点流量(L/s) 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(25.45+9.55)=17.50 40
集 中 流 量 (L/s) 节点总 流量 (L/s)
17.50 57.50
3
4 5 6 7
2-3 , 3-4 , 3-5
3-4 , 4-6 1-5 , 3-5 , 5-6 4-6 , 5-6 , 7-6 6-7
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
在设计管网中主要有水量计算、管径确定、水头损失、 水压等计算。根据新建、改建、扩建等分为以下两种情 况： (1)供水点水压未知：已知控制点所需水压和水量，求水 泵扬程和水塔高度。适用新建工程。设计步骤如下： ①按经济流速选管径 ②由管段流量、管径和管长计算各管段的水头损失 ③由控制点的地形标高和要求的水压标高推求个节点的 水压 ④确定水塔高度、水泵扬程和水泵台数

1 比流量计算
（1）按长度
qcb
Qz Qi
L
Qz 管网输水的总量（ m / s）
3
Qi 大用户用水量（ m / s）
3
L 配水管段的长度（ m）
对于计算长度要注意： ①对不配水的管段（穿越广场、公园等）计算长度为零 ②一边配水的 按1/2计算 ③两边配水按实际长度计算

(1)管网图形简化可分为分解、合并、省略 ①分解：只由一条管线连接的两管网，都可以把连 接管线断开，分解成为两个独立的管网。由两条 管线连接的分支管网，如它位于管网的末端且连 接管线的流向和流量可以确定，也可进行分解， 管网经分解后即可分别计算。 ②合并：管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑 合并。 ③省略：管线省略时，首先是略去水力条件影响较 小的管线，也就是省略管网中管径相对较小的管 线，管线省略后的计算结果是偏于安全的。
泵房节点流量为 237.5+20=257.5
水塔节点流量为54.2+20=74.2
（2）最大转输时：假定最大转输量按30%Qd （87.5L/S）、水塔所需转输水量为58.3L/S，
泵房节点流量为 87.5+58.3=145.8L/S 水塔节点流量为58.3 （3）事故时：应满足设计用水量的70%（204.2L/S）
例题：某城市供水区总用水量93.75L/s 节点４接某工厂，工业用水量为6.94L/s 。 节点1-2-3单边供水，其余两边供水，求沿 3 线流量。
2 水塔 水泵 600 0 300 1 450 4 5 6 7 205 650 8
1.管线总长度： Σ L＝2225m，其中水塔到节点0的管段两侧 无用户不计入。 2.比流量： (93.75－6.94)÷2225＝0.039L/s
1、步骤： （1）绘制计算草图，对节点和管段顺序编号， 标明管段长度和节点地形标高； （2）按最高日最高时计算比流量、沿线流量 和节点流量； （3）对各管段拟定水流方向，进行流量分配； （4）初步确定各管段的管径和水头损失； （5）进行管网水力计算和技术经济计算； （6）确定水塔高度和水泵扬程；
2、管网设计计算
4.5 管段流量、管径和水头损失
内 容：求出所有管道的直径、水头损 失、水泵扬程和水塔高度。并对事故时、消 防时、最大转输时的水泵扬程进行较核。
重要性：管道工程的建设投资占整个给 水系统总投资的 60％～80%，输配水所需的 动力费用占给水系统运行总费用的40％～ 70%。
4.5.1 管网的设计内容和步骤
600
2、比例法：根据小区用水量，节点的服务范 围，按相应比例将总水量分配到各节点。 三、管网校核计算时节点流量的确定：
①管网进行消防水校核时，仅仅考虑设定着火点节点处在 原节点流量的基础上增加消防水量，其余节点流量不变。 ②进行最大转输校核时，对所需转输进水电的流量等于最 大转输时的用水量加上输入管网中调节构筑物的最大转输 量，其余节点不变。（当无条件确定最大转输量时可考虑 最高日最高时用水量乘一个系数） ③管网进行校核时，对城镇供水管网，通常将其所有节点 流量按事故（70%）进行校核。
1.管网设计图中的元素
(1)节点：有集中流量进出、管道合并或分叉以 及边界条件发生变化的地点
(2)管段：两个相邻节点之间的管道管线：顺序 相连的若干管段 (3)环：起点与终点重合的管线
①基环：不包含其它环的环
②大环：包含两个或两个以上基环的环
③虚环：多水源的管网，为了计算方便，有时将两 个或多个水压已定的水源节点（泵站、水塔等） 用虚线和虚节点0连接起来，也形成环，因实际上 并不存在，所以叫做虚环。
沿线按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求出比流量的 方法，存在一定的缺陷。因为它忽视了沿线供水人数和用水量 的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。为此提出另一 种按该管段的供水面积决定比流量的计算方法。
（2）按面积
qA
Q q
A
q A — —比流量，L （ / s m 2）；
1.管线总长度：Σ L＝2425m，其中水塔到 节点0的管段两侧无用户不计入。 2.比流量： (93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s
3．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
(l / s)
4．节点流量
Q j 0.5qy qi
(l / s)
解：1．配水干管计算总长度
L 0.5L15 0.5L23 0.5L34 L1 2 L35 L46 L67 L15
0.5 (600 600 600) 3 800 600 500 4400 (m)
40
40
62.28
57.50 27.05 30.22 7.95
合 计
140.00
120.00 260.00
7.95 7
500
6
绿地 Q=260L/s
1 17.50 600 5
居住区
27.05 600
30.22
居住区
居住区
800
800
57.5 2
62.28 3
800
4
居住区
居住区
57.5
工厂
600
工厂
沿线流量 节点流量
如何将沿线流量转化成节点流量？
1、比流量法：
1 Q j Q j y 2
Qj y 与j点两连管段的用水量（ l / s）
①城市管网中，工业企业等大用户所需流量，可直接
作为接入大用户节点的节点流量。 ②工业企业内的生产用水管网，水量大的车间用水量 也可直接作为节点流量。
(2)供水点水压已知：已知水泵扬程或水塔高度，要求 复核计算各管段节点压力值是否满足。适用改建工程、 扩建工程。设计步骤如下：
①利用起点水压选经济管径 ②计算各管段的水头损失 ③由起点现有的水压条件求各节点水压 ④复核计算出的水压是否大于控制点水压。
如何来进行设计、简化？
4.5.2 管网图形及简化
1 Q j Q j y qi 2 q j j点大用户用水量（ l / s）
例：
57
1
沿线流量60（L/S）
2
24
3
4
13
24
5
9
9
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30
7
11
10
8
5
8
9
试计算各点的节点流量. 5点的节点流量:1/2(24+13+9+10)=28(L/S)
【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中
泵房节点流量为 237.5×70%=166.3(L/S) 水塔节点流量为54.2×70%=37.9(L/S)
书例题4-1已知某城镇供水管网为水泵、水塔双 向供水，最高日最高时用水量为291.7L/S，其 中水厂泵房节点供水量为237.5L/S，水塔节点 供水量为54.2L/S，试确定在管网消防、最大转 输及事故校核时的泵房节点及水塔节点的流量
（1）消防时：假设在泵房供水区、水塔供水区各又 一着火点，每个消防用水额定（20L/S）