城市给水排水管网水力计算

（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
150×0.0358＝5.37
250
250×0.0358＝8.95
450
450×0.0358＝16.11
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, 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：
F1(q10 , q20 , q30 , , qP0 ) h1 F2 (q10 , q20 , q30 , , qP0 ) h2
（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：
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。
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
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：
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：
Qi qij 0
hij Sij qi2j
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
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：
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
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
Leabharlann Baidu
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)