培训-供水管网水力模型

管网图形中每个节点通过一条或多条管段和 其他节点相连接。如果舍去后，会破坏“图”的 连续性的管段，称为联系管段。去除后会破坏 “图”的连续性的节点，称为铰点。
铰点 联系管段
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
管段：两个相邻节点之间的管道 管线：顺序相连的若干管段 环：起点与终点重合的管线 基环：不包含其它环的环 大环：包含两个或两个以上基环的环
净水：絮凝池、沉淀池、滤池； 保证水量、去除影响使用的杂质；
加压：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站； 保证水量、提供适当的压力；
输送：输水管、配水管网、明渠； 形成水流通道，维持合理的流速；
调节：清水池、水塔、高地水池、屋顶水箱； 调节取水、净水与用水之间的数量差异， 储备事故及消防用水。
清水池用于调
设备：加压设备、控制设备、计量设备
管路系统：输水管、配水管网
给水处理系统 取水系统
虚线 排水管网系统
城镇给排水系统示意图
给水管网系统 实线
废水处理系统
排放系统
供水管网系统组成
水塔 高地水池
水 取一净清二输用
水级水
级配
构
构水
水
筑泵筑
泵管
源 物站物池站网户
供水管网系统各组成部分的作用
取水：管井、取水头部、取水构筑物； 能够获得足够的水量；
经过简化的供水管网进一步抽象成为仅由管段和节 点两类元素组成的管网模型。
管段和节点
管段：管线和泵站等简化后的抽象形式，只输送水 量，不允许改变水量，但可以改变水的能量。 当管线中间有较大的集中流量时，应在集中流量点 处划分管段，设置节点。 泵站、减压阀、跌水井、非全开阀门等应设于管段 上。
节点：管线交叉点、端点或大流量出入点的抽象形 式。水的能量唯一，但有流量的输入或输出。
管段和节点流量的概化
比流量：为简化计算而将除去大用户集中 流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干管 长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供 水量。
qs

Qq l
城镇中用水量标准不同的区域应分别计算 比流量。
2．管网布置必须保证供水安全可靠，当局 部管网发生事故时，断水范围应减到最小；
3．管线遍布在整个给水区内，保证用户有 足够的水量和水压；
4．力求以最短距离敷设管线，以降低管网 造价和供水能量费用。
3.2 管网拓扑结构模型化
管网模型：将给水排水管网工程实体简化和抽象为用管段和节点两 类元素图形和数据表达的系统，称为给水排水管网模型。
街坊 街坊 街坊
管网模型分类：拓扑模型、水力模型、水质模型、运行管理模型。 管网模型内容：管网拓扑关系和水力、水质特性。 模型理论基础：数学、水力学、化学、生物学。
管网图简化
某市管网全图 管网局部图 管网简化图
管网图形及简化
管网图形：根据图论的基本原理，图由“弧” 和“顶点”两部分组成。给水管网的几何图形可 以抽象地认为是由管段和节点构成的有向图，如 将管段看成“弧”，节点看成“顶点”，则管网 本身也是一种“图”。
水塔用于调节二级泵
节给水处理厂
站供水量与
供水管网系统各处级部理泵分水站量供的与水流二量量关系用户用水量之差
之差
水厂自用水量一般是用户 总用水量的5%~10%
3 供水管网系统模型化
主要包括 ➢管网系统布置形式 ➢管网拓扑结构模型化 ➢管网模型元素概化 ➢管段中流量的分配
3.1 管网系统布置形式
根据管网的布置形式，可分为树状管网和 环状管网。
节点
大环
管段
基环 管线
管网简化原则与方法
（1）简化原则 1）宏观等效原则。保持其功能，各元素之间的关系不变。 2）小误差原则。简化模型与实际系统的误差在一定允许范 围，满足工程上的要求。
（2）管线简化一般方法 1）删除次要管线，保留主干管线和干管线。 2）相近交叉点合并，减少管线的数目。 3) 删除全开阀门，保留调节阀、减压阀等。 4）串联、并联管线水力等效合并。 5）大系统拆分为多个小系统，分别计算。
节点合并：距离很近的 两个节点计算时可视为一个 节点。
管网简化原则与方法
管段合并：长度近似相等、彼此几 乎平行且相距很近的两条管段计算时可 合并。
等效管段的比阻：
Sd
S1S2
2
Swk.baidu.com S2
等效管段的长度：
ll1 或ll2
3.3 供水管网模型元素概化
所谓抽象，就是忽略所分析和处理对象的一些具体 特征，而将它们视为模型中的元素，只考虑它们的 拓扑关系和水力特性。
供水管网水力模型
Tel：139 5531 6938 Email：
主要内容
1、管网水力模型建立背景 2、管网系统组成及各部分流量关系 3、管网模型化 4、管网水力学基本方程 5、管网水力特性的计算机模型
1 供水管网水力模型建立背景
➢存在问题：供水管网中实际水流状态，复杂和多 变，难以分析预测。 ➢建立作用：有助于管理人员详细了解管网，在各 种情况下的运行状态。 ➢基本原理：通过点线组成的网络模拟真实管网， 求解管网基本方程组确定管网每一个组成部分的参 数。
管网简化图例
节点 合并
管段合并
分解
忽略
在保证计算结果接近实际 情况的前提下，为方便计算 可对管线进行适度简化。
分解：只有一条管段连 接的两个管网可分解成两个 管网进行计算；管网末端水 流方向确定的部分可分开计 算；环状网上接出的树状网 分开计算。
忽略：管网中主要起联 络作用的管段，由于正常运 行时流量很小，对水力条件 的影响很小，计算时可以忽 略。
树状管网投资较省，但供水安全性较差；
环状管网投资明显高于树状管网，但增加 了供水的可靠性。
一般在城镇建设的初期采用树状管网，随 着城镇的发展逐渐连成环状管网。在城市的中 心布置成环状管网，郊区布置成树状管网。
泵站 树状管网
泵站 环状管网
供水管网的布置要求
1．按照城市规划平面图布置管网，布置时 应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充 分的发展余地；
计算机建立的水力模型
建立有效的供水管网水力模型非常重要。
2 供水管网系统组成
给水系统：保证用水对象获得所需水质、水压和水 量的一整套构筑物、设备和管路系统的总和。由取 水工程、净水工程和输配水工程所组成。
用水对象：生产设备、生活设施、消防设备
构筑物：取水头部、絮凝池、沉淀池、滤池、清水 池、水泵房、水塔