枝状管网水力计算
流体输配管网水力计算的基本原理和方法
采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡
2. 风管摩擦阻力计算
阻力计算应从最不利环路开始
通风空调管段：
先求阻力系数：
1
2lg K 3.71d
2.51
Re
再求比摩阻：
2
Rm d 2
根据上两式绘制出的的线算图进行计算（图2-3-1）
如对于参数L、d、υ、Rm，主要知道其中任意两个，
即可利用线算图求出其它参数.
注意：实际条件与线算图计算条件不符时应进行修正
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线算图绘制条件
1.按紊流过渡区的λ 值绘制. 2.压力： Bo 101.3 kPa
3.温度： to 20C
4.空气密度： o 1.204 kg / m3
5.运动粘度： o 15.06 10 6 m / s
6.管壁粗糙度： K 0.15 mm
7.圆形风管、气流与 管壁间无热量交换.
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二、均匀送风管道计算
均匀送风管道计算原理 实现均匀送风的基本条件 侧送风时的通路局部阻力系数和侧孔局部
阻力系数 均匀送风管道的计算方法
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三、中、低压燃气管网水力计算
低压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
中压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
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目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：
园林给水工程树枝状管网水力计算
2021/8/17
15
《园林工程》
【例1】某公园大众餐厅（二层楼房，见图示），其设 计接待能力为1500人次/日，引水点A处的自由水头为 37.40mH2O，用水点①位置见图，标高为50.50m
试计算该餐厅①的用水 量、引水管管径、水头 损失及其水压线标高， 并复核A点的自由水头是 否能满足餐厅的要求。
水头损失 (mH2O)
1.7 3.1 0.8 2.1 2.3
表2：干管水力计算表
2021/8/17
24
《园林工程》
最后复核最不利点的水压是否得以满足，若 满足，则全园其余各点均可满足。
2021/8/17
25
课后作业
某段管网布置如下图：
已知各节点地面高程如下表所示，0点的地面高程为 42.08m，管网中最不利点为4点（用水处为三楼），其自 由水头是16m，试计算最高日最高时引入点的水压大小， 并绘图表示。
1 餐厅
A
城市给 水干管
引水点
2021/8/17
16
《园林工程》
解：
1、求①点的最高日用水量
Q d q N 1 5 0 0 1 5 2 2 5 0 0 ( l/d )
2、求最高日最高时用水量
Q hQ 2 4 dK h2 2 2 5 4 0 0 65 6 2 5 (l/d)
3、求设计秒流量
2021/8/17
5
《园林工程》
②布置管网
在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、 走向、并对节点进行编号，量出节点间的长度。 （遵循前述管网的布置要点）。
2021/8/17
6
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算是一种利用枝状管网来解决水力学问题套用模式求解的技术。
它是研究和设计水力设备的基础，是计算各个管段流量以及水力设备效率的重要工具。
它也备受工程界重视，是论文研究中最基本的理论和技术构架范畴之一。
枝状管网水力计算一般包括以下几步：
第一步，构建枝状管网水力模型，是指要确定管道网络的几何尺寸、流量及管
道网中涉及的无力设备的参数等；
第二步，建立方程组，是指将网络分解为若干个模块，然后分别建立模块的传
输方程；
第三步，求解方程或解得枝状管网水力模型的解；
第四步，计算各枝状管网水力参数如流量、压力等；
第五步，进行验证，如果实际值与计算值有差距，还需要进行反复调整，直至
二者趋于一致。
总之，枝状管网水力计算是涉及水力学的一个技术，能够为论文提供可靠的理
论和技术构成，步骤也使得它变得更有利于扩展、可靠性较强。
所以，枝状管网水力计算受到了广泛的重视及应用。
管网水力计算
1 2
2-5 5-3 3-2 1-2 2-3 3-4 4-1
220 210 90 270 90 80 260
200 200 150 200 150 200 250
解: (1)初拟各管段流量 (1)初拟各管段流量
(2）计算各段水头损失，求闭合差。 (2）计算各段水头损失，求闭合差。
∑ h f 1 = 1.84 − 1.17 − 0.17 = 0.5m
H t = Z 0 + H z + ∑ h f − Zt
取 之和最大的那一条管道为控制点. z0 , H z , ∑ h f 之和最大的那一条管道为控制点.
（2）扩建工程 条件:水塔高度或干管节点压头已知, 条件:水塔高度或干管节点压头已知,即 已经确定，设计管线管径。 Q, H z , Z 0 , ∑ h f 已经确定，设计管线管径。
2. 环状管网水力计算 规律: 规律: 管段数 n ，节点数 nP ，
g
环数 nk 未知量:(管径) 未知量:(管径) ng :(管径
ng = nk + n p − 1
,(各管中流量) ,(各管中流量) ng 各管中流量
共计:2 共计:2 ng 个。 可列方程：依连续性原理， 可列， 可列方程：依连续性原理，对于各节点 ∑ Q = 0 可列， 个有效方程。 (nP − 1) 个有效方程。各环水头损失闭合差
7.6.4 水击压强的计算
●关闭阀门时间
Ts
●水击相长
●水击周期 T = 4l c ●直接水击
2l T= c
Ts < T
（效果与 Ts = 0 相同
）
●间接水击
Ts > T
●间接水击压强计算公式
cv 0 ∆p = ρg g
6、树枝状管网和喷灌系统水力计算(4.27)
He=16m），尽量利用可用的水头值来选择较小管径，
降低管网造价。
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节点编号
1 2 3 4 5 6
地面高程(m) 水压高程(m) 自由水头(m)
42.95 43.81 43.88 44.69 44.24 44.67 78.65 72.29 70.19 60.69 66.43 67.61 35.70 28.48 26.31 16 22.19 22.94
H H1 H2 H3 H4 (mH2O)
式中： H—引水管处所需的总压力（mH2O) H1—引水点和用水点之间的地面高程差（m)；
H2—用水点与建筑进水管的高差（m)；
H3—用水点所需的工作水头（mH2O)；
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《 园 林 工 程 》
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《 园 林 工 程 》
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《 园 林 工 程 》
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《 园 林 工 程 》
LANDSCAPE ENGINEERING
H2+H3值可依建筑不同层数按有关规定采用。 平房： 二层： 10mH2O 12mH2O
三层 ： 16mH2O 以后每增加一层增加4mH2O
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《 园 林 工 程 》
H4—沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O)
6、树枝状管网和喷灌系统水力计算(4.27)
高位水池
外露式喷头 地埋式喷头
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喷头
1．按非工作状态分类 (1)外露式喷头： 指非工作状态下暴露在地面以上的喷头。这类喷头构造简 单、价格便宜使用方便，对供水压力要求不高，但其射程、射 角及覆盖角度不便调节，且有碍园林景观。因此般用在资金不 足或喷灌技术要求不高的场合。
H2+H3值可依建筑不同层数按有关规定采用。 平房： 二层： 10mH2O 12mH2O
三层 ： 16mH2O 以后每增加一层增加4mH2O
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《 园 林 工 程 》
H4—沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O)
H 4 hy h j hj i L
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《 园 林 工 程 》
⑤ 水头计算
水头损失值 必须考虑 用水点与引水点的高程差 用水点建筑的高低及用水点的水压要求
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《 园 林 工 程 》
公园给水管段所需水压计算式：
用水量（Q)：以秒流量表示
管径（DN）：以mm为单位；
水头（H）：水压(以kg/cm为单位）；米水柱高度 （100KPa=1kg/cm2=10米水柱）
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《 园 林 工 程 》
2、管网计算目的
根据最高时用水量作为设计用水量求出各段管 线的直径和水头损失。 对于引用式给水方式：确定城市给水管网的水 压是否能满足公园用水的要求； 对于自给式给水方式：主要确定水泵所需扬程 及水塔（或高位水池）所需高度，以保证各用水点 有足够的水量和水压。
枝状管网水力计算
9）4.103.88单定压节点树状管网水力分析某城市树状给水管网系统如图所示，节点(1)处为水厂清水池，向整个管网供水，管段[1]上设有泵站，其水力特性为：s p1=（流量单位：m 3/S ，水头单位：m ），h e1=，n=。
根据清水池高程设计，节点(1)水头为H1=，各节点流量、各管段长度与直径如图中所示，各节点地面标高见表，试进行水力分析，计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。
解：第一步：逆推法求管段流量 以定压节点（1）为树根，则从离树根较远的节点逆推到离树根较近的节点的顺序是：（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（9）,（8）,（7）,（10）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（5）,（4）,（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（3）,（2）等，按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
量，即：q 1+Q 1=0，所以，Q 1=- q 1=(L/s)根据管段流量计算结果，计算管段流速及压降见表。
计算公式与算例如下： 采用海曾威廉-公式计算（粗糙系数按旧铸铁管取C w =100）管道摩阻系数管段水头损失泵站扬程按水力特性公式计算：管段编号［1］［2］［3］［4］［5］［6］［7］［8］［9］管段长度（m）600300150250450230190205650管段直径（mm)400400150100300200150100150管段流量（L/s）管段流速(m/s）管段摩阻系数水头损失（m）泵站扬程(m)00000000管段压降（m）第二步：求节点水头以定压节点（1）为树根，则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序是：［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等，按此顺推顺序求解各定流节点节点水头的过程见下表。
流体输配管网水力计算的基本原理和方法
5. 计算系统总阻力及获得管网特性曲线
管网特性曲线方程：p SQ 2
Σp：最不利环路所有串联管段阻力之和
根据计算的管网总阻力Σp和要求的总风量Q，计算
管网阻抗S，获得管网特征曲线.
管网阻抗： S p Q2
串联管路阻抗： S Si
并联管路阻抗： 1
S2
1
Si 2
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6. 计算例题
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目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：
一般通风系统：两支管的计算阻力差应 ≯15％
含尘风管：两支管的计算阻力差应≯10％ 超过上述规定应进行阻力平衡，方法如下：
▪ 调整支管管径
0.225▪ 阀门ຫໍສະໝຸດ 节D' D
p p'
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▪ 通过改变阀门的开度调节管道阻力
一、开式枝状气体输配管网水力计算
开式枝状气体输配管网
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
1. 管内流速和管段断面尺寸确定
绘制风管系统轴测图 划分管段、管段编号、标注长度、标注流量
确定管内流速 速度与经济性的关系 速度与技术性的关系
确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡
第六章 燃气管网的水力计算(二)
居民生活用燃具的同时工作系数k
同类型燃 具数目N 1 2 燃气双眼灶 1.00 1.00 燃气双眼灶和 快速热水器 1.00 0.56 同类型燃 具数目N 40 50 燃气双眼灶 0.39 0.38 燃气双眼灶和 快速热水器 0.18 0.178
3
4 5 6 7 8
0.85
0.75 0.68 0.64 0.60 0.58
枝状管网水力计算表
管 段 号
4-5 3-4 管径 额定流 用户 同时 计算流 d 量q 数N 工作 量Q （m （m3/h）（户） 系数k （m3/h） m） 2.4 50 0.178 21.36 81.36 50 80 实际 ΔP/l （Pa/ m） 1.83 2.40
管段 摩擦阻力 总阻力 长度l 损失ΔP1 损失ΔP （m） （Pa） （Pa）
Pa/M
由Q=1.7 m3/h，在 P 6.52 Pa/m附近查得管径 L 0 1 d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），
P 6.50 L 0 1
Pa/m；
对应实际密度下 的 P
L
6.50 0.73 4.75
300
400 500 700
0.30
0.29 0.28 0.26
0.15
0.14 0.138 0.134
25
30
0.43
0.40
0.20
0.19
1000
2000
0.25
0.24
0.13
0.12
然后选取枝状管网的干管，根据给定的允许压 力降及由高程差而产生的附加压头来确定管道 的单位长度允许压力降； 根据管段的计算流量及单位长度允许压力降来 选择标准管径； 根据所选的标准管径，求出各管段实际阻力损 失（摩擦阻力损失和局部阻力损失），进而求 得干管总的阻力损失。
给排水管道工程技术：枝状网计算
设节点8的服务水头为H0 问节点3点服务水头为多少?
H8＋Z8+ h4-8 +h1-4 – h1-2-h2-3 –Z3=H3
枝状网设计计算
寻找控制点C:任意选择管网内某节点，假定其服务水头为某任意值X，然后按水压关系推求得管网其他
所有节点的服务水头。最后，所有节点中服务水头最低的那个节点即为控制点C（与各节点实际可能需
一、最大转输工况的核心特征: ①流量方面:设在最大转输时这个时刻，管网总用水流量为Z，则此时管网中各节点的节 点流量计算为Zi：qi=Z:Qh若此时水塔进水流量为ZT则显然二泵需出流量量 Z+ZT ②压力方面:满足能将水打入网后水塔的最高水位。 二、校核什么? 校核当前工况下，原来选的二泵能否胜任。
枝状网设计计算
管网总供水量Q 各个大用户的集中流量之和Σq 各段干管长度之和Σl
前述水力计算基础工作 完成后，枝状网设计还 需哪些计算?
比流量qs
沿线流量ql
折算部分 集中部分
节点流量qi
管段计算流量qij
枝状网设计计算
在知各管段的流量基 础上为其试算管径
在知各管段的流量及 管径基础上计算其水 头损失
枝状网设计计算
支线水力计算（即支线管径优化)︰(理解角度，就是有便宜时，不占白不占)
①由上一步骤得到支线起点(也即从干线上接出支线处的该节点）的水压标高 ②令支线终点(支线末端的那个节点）的水压标高等于该点地面标高与最小服务水头之和 ③支线起点和终点的水压标高之差除以支线长度，即得支线最大允许水力坡度 ④结合支线各管段的流量及最大允许水力坡度为其选定合适的管径。(此类案例 题目中，为保险起见，选完管径后可校核下支线上各节点)
枝状管网水力计算
枝状管网水力计算
(5),(4),(10),(9),(8),(7),(6),(3),(2)等,按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
逆推法求解管段流量
步骤 节点号 节点流量连续性方程
管段流量求解
管段流量(L/s)
1
(10) -q9+Q10=0
q9=Q10
q9=11、26
2
(9)
-q8+Q9=0
3
(8)
-q7+q8+Q8=0
150
100
300
200
150
100
150
管段流量(L/s) 93、21 87、84 11、04 3、88
60、69 18、69 11、17 4、1
11、26
管段流速(m/s) 0、74 0、70 0、63
0、49
0、86 0、60 0、63 0、52 0、64
管段摩阻系数 109、72 54、86 3256、05 39093、49 334、04 1229、92 4124、33 32056、66 14109、56
7.52 （179）0,［1570］ （8）［8］ 7.07 205,100 （9） 4.10
单定压节点树状管网水力分析
各节点地面标高
节点编号 (1)
(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
地面标高(m) 9、80 11、50 11、80 15、20 17、40 13、30 12、80 13、70 12、50 15、00
H2=45、21 H3=44、60 H4=43、83 H5=42、49 H6=40、63 H7=39、86 H8=38、86 H9=37、64 H10=34、16
枝状网水力学计算
0.0358L
/(m s)
4、沿线流量，见下表。
第一节 树状管网的水力计算
管段 0~1 1~2 2~3 1~4 4~8 4~5 5~6 6~7 总计
沿线流量计算
管段长度(m) 沿线流量(L/s)
300
×0.0358=10.74
150
5.37
250
8.95
450
16.11
650
23.27
230
8.23
299 279
325 305
351 331
377 357
钢管（mm)
大管径（壁厚10mm为例）
计算内径 公称直径 外径 计算内径
Dj
DN
D
Dj
147
400
426
406
173
450
478
458
198
500
529
509
224
600
630
610
252
700
700
278
800
800
305
900
900
331
1000
R—水力半径，m。
• n=0.013时：
• n=0.014时：
i
0.001743
Q2 D 5.33
j
•
式中：Q—流量i，m0.30/s0。2021
Dj—计算内径，m。
Q2 D 5.33
j
第六节 管段阻力的计算
– 3. 海曾－威廉公式
–
式中：C－系数i
10.67
Q1.852 C D 1.852 4.87
i13
管网水力计算树状管网计算
• • • •
树状网计算例题
干管各管段的水力计算
干管各管段管径D和流速v的确定
4q 确定流速v， 2 D 查表5 — 1，看v是否在经济流速范围内 ，如果是，则所选定的 D、v合理； 首先根据流量并参照标 准管径选定一个管径 D，然后由v 如果否，则重新选定 D，在看一下新计算所得 的v是否符合表5 — 1 内的经济流速， 直至符合为止。这里我 们可以看出，对一每一 个管段，可能不止一个 D、v组合满足 表5 — 1中队经济流速的要求。 如管段1 — 4，表6 — 3中所选管径为 300mm ，如我们选择管径 D 350mm ，则此时 4 0.03063 v 0.63, v 0.63m/ s也符合表5 — 1对经济流速的要求。 2 3.14 0.35
•水泵扬程
H p Z t H 吸 H t H 0 h c h s 5 4.70 23.53 3.00 3.00 29.83m H p — —水泵扬程；
Z t — —水塔地面标高； H 吸 — —泵站吸水井最低水位 标高，采用 4.70m； H t — —水塔水柜底高于地面 的高度； H 0 — —水塔水深，采用 3.00m； h c、h s — —水泵吸水管、泵站到 水塔输水管水头损失， h c h s 3.00m。
常用水力计算Excel程序使用说明
常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明⽬录⽬录 (1)常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明 (1)⼀、引⾔ (1)⼆、⽔⼒计算的理论基础 (1)1.枝状管⽹⽔⼒计算特点 (1)2.枝状管⽹⽔⼒计算步骤 (2)3.摩擦阻⼒损失,局部阻⼒损失和附加压头的计算⽅法 (2)3.1摩擦阻⼒损失的计算⽅法 (2)3.2局部阻⼒损失的计算⽅法 (3)3.3附加压头的计算⽅法 (4)三、⽔⼒计算Excel的使⽤⽅法 (4)1.⽔⼒计算Excel的主要表⽰⽅法 (5)2.低压民⽤内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (5)2.1计算流程： (5)2.2计算模式： (6)2.3计算控制： (6)3.低压民⽤和⾷堂外管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (7)3.1计算流程： (7)3.2计算模式： (7)3.3计算控制： (7)4.低压⾷堂内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (8)4.1计算流程： (8)4.2计算模式： (8)4.3计算控制： (9)5.中压外管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (9)5.1计算流程： (9)5.2计算模式： (9)5.3计算控制： (10)6.中压锅炉内管⽔⼒计算表格的使⽤⽅法 (10)6.1计算流程： (10)6.2计算模式： (10)6.3计算控制： (11)四、此⽔⼒计算的优缺点 (11)1.1.⼀个⽂件可以计算不同⽓源的⽔⼒计算 (11)1.2.减少了查找同时⼯作系数，当量长度的繁琐⼯作 (12)1.3.进⾏了计算公式的选择 (12)1.4.对某些⼩细节进⾏了简单出错控制 (12)2.此⽔⼒计算的缺点 (12)2.1不能进⾏环状管⽹的计算 (12)2.2没有采⽤下拉菜单等可操作性强的⽅式 (12)2.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌⼊计算表中 (12)2.4没有将⽓源性质计算公式计算表中 (12)五、存在问题的改进 (13)六、后记 (13)常⽤⽔⼒计算Excel程序使⽤说明⼀、引⾔随着我国经济的迅猛发展，⼈们对居住环境及⽣活条件改善的需求更加迫切。
树枝状管网水力计算
1 餐厅
城市给 水干管
引水点
A
LANDSCAPE ENGINEERING
临沂师范学院生命科学学院园林专业
《 园 林 工 程 》
解：
1、求①点的最高日用水量
Qd q N 1500 15 22500(l / d )
2、求最高日最高时用水量
Qd 22500 Qh Kh 6 5625(l / d ) 24 24
H 4 hy h j hy i L 40.9mH 2O /1000m 148 6.05m H 4 hy h j 1.25hy 7.6mH 2O
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《 园 林 工 程 》
6、求该点所需总水头
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《 园 林 工 程 》
【例1】某公园大众餐厅（二层楼房，见图示），其设 计接待能力为1500人次/日，引水点A处的自由水头为 37.40mH2O，用水点①位置见图，标高为50.50m
试计算该餐厅①的用水 量、引水管管径、水头 损失及其水压线标高， 并复核A点的自由水头是 否能满足餐厅的要求。
干管的水力计算
完成各用水点用水量计算和确定各点引水管的管 径之后，应进一步计算干管各节点的总流量，据此确 定干管各管段的管径，并对整个管网的总水头要求进 行复查。 复查方法：最不利点（地势高、距离引水点远、 用水量大或要求工作水头特别高的用水点）水压满足 法。
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《 园 林 工 程 》
⑤ 水头计算
水头损失值 必须考虑 用水点与引水点的高程差 用水点建筑的高低及用水点的水压要求
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枝状管网水力计算
枝状管中的计算比较简单，因为水从供水起点到任一节点的水流路线只有一个，每一管段也只有唯一确定的计算流量。
因此，在枝状管计算中，应首先计算对供水经济性影响最大的干管，即管起点到控制点的管线，然后再计算支管。
当管起点水压未知时，应先计算干管，按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失；再计算支管，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充分利用起端的现有水压条件选定管径，经济流速不起主导作用，但需考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务，其管径还应满足消防要求。
当管起点水压已知时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时干管和支管的计算方法均与管起点水压未知时的支管相同。
枝状管水力计算步骤：
（1）按城镇管布置图，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）在管计算草图上，从距二级泵站最远的管末梢的节点开始，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，逐个向二级泵站推算每个管段的流
量。
（4）确定管的最不利点（控制点），选定泵房到控制点的管线为干线。
有时控制点不明显，可初选几个点作为管的控制点。
（5）根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的管径和水头损失。
（6）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。
（若初选了几个点作为控制点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控制点）。
（7）支管管径参照支管的水力坡度选定，即按充分利用起点水压的条件来确定。
（8）根据管各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。