【精品】管网水力计算36
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。
管网水力计算(精)
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
水塔
3 2
水泵
600 0 300 1 450 4
650
8
5
6
7
1.管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔到
205
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
4.5.2 管网图形及简化
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。
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
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
（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）
泵房节点流量为 237.5+20=257.5 水塔节点流量为54.2+20=74.2
热水管网的水力计算
第8章建筑内部热水供应系统8.4热水管网的水力计算8.4 热水管网的水力计算8.4热水管网的水力计算热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置，绘出热水管网系统图及选定加热设备后进行的。
水力计算的目的是：计算第一循环管网（热媒管网）的管径和相应的水头损失；计算第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循环流量、管径和水头损失；确定循环方式，选用热水管网所需的各种设备及附件，如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。
以热水为热媒时，热媒流量G按公式（8-8）计算。
热媒循环管路中的配、回水管道，其管径应根据热媒流量G、热水管道允许流速，通过查热水管道水力计算表确定，并据此计算出管路的总水头损失Hh 。
热水管道的流速，宜按表8-45选用。
8.4.1 第一循环管网的水力计算1．热媒为热水热水管道的流速表8-12当锅炉与水加热器或贮水器连接时，如图8-12所示，热媒管网的热水自然循环压力值H zr 按式（8-35）计算：)(8.921ρρ-∆=h H zr 图8-128.4热水管网的水力计算8.4.1 第一循环管网的水力计算式中H zr —热水自然循环压力，Pa ；Δh —锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度，m ；ρ1—锅炉出水的密度，kg/m 3；ρ2—水加热器或贮水器的出水密度，kg/m 3。
当H zr ＞H h 时，可形成自然循环，为保证运行可靠一般要求（8-36）：h H 当H zr 不满足上式的要求时，则应采用机械循环方式，依靠循环水泵强制循环。
循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些，以确保可靠循环。
zr H ≥（1.1~1.15）hH2．热媒为高压蒸汽以高压蒸汽为热媒时，热媒流量G按公式（8-6）或（8-7）确定。
热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失。
高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。
高压蒸气管道常用流速表8-13 确定热媒蒸汽管道管径后，还应合理确定凝水管管径。
管网水力计算
节点方程组解法
根据泵站和控制点的水压标高，假定各节点的初始水压，此时所假定的 水压应能满足能量方程∑hij=0，所假定的水压越符合实际情况，则计算 时收敛越快；
❖ 由hij=Hi－Hj和qij=(hij/sij)1/2的关系式求得管段流量； ❖ 假定流向节点管段的流量和水头损失为负，离开节点的流量和水头损失
的相邻基环连成大环。对于环数较多的管网可能会有几 个大环，平差时只须计算在大环上的各管段。 ❖ 对大环进行平差，通过平差后，和大环异号的各邻环， 闭合差会同时相应减小。
大环选择的注意事项
❖ 决不能将闭合差方向不同的几个基环连成大环，否则计 算过程中会出现这种情况，即和大环闭合差相反的基环 其闭合差反而增大，致使计算不能收敛。
多水源管网计算
应用虚环的概念，可将多水源管网转化成为单水 源管网。 ❖ 所谓虚环是将各水源与虚节点，用虚线连接成环。 ❖ 然后运用前面所学过的解环方程组得算法进行求 解。
多水源管网计算
管网计算结果应满足下列条件：
❖ 进出每一节点的流量(包括虚流量)总和等于零， 即满足连续性方程qi+∑qij＝0 ；
❖ 核算时节点流量须按最大转输时的用水量求出。最大转输 时节点流量＝最大转输时用水量×最高用水时该节点的流 量/最高时用水量
❖ 按初分流量查表7—1得各管段管径。
❖ 根据各管段初分流量和查得的管径，再根据管材
查给排水设计手册1得1000i，从而得各管段水头
损失。 ❖ 计算各环闭合差。
qi 2
h i s ij q ij
❖ 计算各环校正流量。
❖ 由校正后的流量，重复上述计算，直到小环闭合 差小于0.5，大环闭合差小于1.0。
最大闭合差的环校正法和哈代—克罗斯法 的 不同 最大闭合差的环校正法和哈代—克罗斯法 不同的是，平差时只对闭合差最大的一个 环或若干环进行计算，而不是全部环。
管网水力计算
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
6
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
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
(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。
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。
排水管网的水力计算
排⽔管⽹的⽔⼒计算第5章建筑内部排⽔系统5.2排⽔管⽹的⽔⼒计算1. 设计规定为保证管道系统有良好的⽔⼒条件，稳定管内⽓压，防⽌⽔封破坏，保证良好的室内环境卫⽣，在设计计算横⽀管和横⼲管时，须满⾜下列规定：⑴最⼤设计充满度建筑内部排⽔横管按⾮满流设计，以便使污废⽔释放出的⽓体能⾃由流动排⼊⼤⽓，调节排⽔管道系统内的压⼒，接纳意外的⾼峰流量。
建筑内部排⽔横管的最⼤设计充满度见表5-3。
排⽔横管最⼤设计充满度表5-3⑵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。
通⽤坡度是指正常条件下应予保证的坡度；最⼩坡度为必须保证的坡度。
⼀般情况下应采⽤通⽤坡度，当横管过长或建筑空间受限制时，可采⽤最⼩坡度。
标准的塑料排⽔管件（三通、弯头）的夹⾓为91.5°，所以，塑料排⽔横管的通⽤坡度均为0.026。
⽣活污⽔排⽔横管的通⽤坡度和最⼩坡度表5-4⼯业废⽔的⽔质与⽣活污⽔不同，其排⽔横管的通⽤坡度和最⼩坡度见表5-5。
⼯业废⽔排⽔管道通⽤坡度和最⼩坡度表5-5⑶最⼩管径为了排⽔通畅，防⽌管道堵塞，保障室内环境卫⽣，规定了建筑内部排⽔管的最⼩管径为50mm。
医院、厨房、浴室以及⼤便器排放的污⽔⽔质特殊，其最⼩管径应⼤于50mm。
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。
厨房排放的污⽔中含有⼤量的油脂和泥沙，容易在管道内壁附着聚集，减⼩管道的过⽔⾯积。
为防⽌管道堵塞，多层住宅厨房间的排⽔⽴管管径最⼩为75mm,公共⾷堂厨房排⽔管实际选⽤的管径应⽐计算管径⼤⼀号，且⼲管管径不⼩于100mm，⽀管管径不⼩于75mm。
浴室泄⽔管的管径宜为100mm。
⼤便器是唯⼀在排⽔⼝没有⼗字栏栅的卫⽣器具，瞬时排⽔量⼤，污⽔中的固体杂质多，所以，凡连接⼤便器的⽀管，即使仅有1个⼤便器，其最⼩管径也为100mm。
管网水力计算
环方程组解法
L个非线性能量方程的求解
F1q1,q2,,qh0
F2 qg,qg1,,qj 0
FL qm,qm1,,qp 0
方程数等于环每 数环 ，一 即个方程，该 它环 包的 括各管段流程 量 组， 组方 包
了管网中的全部量 管。段 函流 F数有相同形式s的 i qi n-1qi项，两环公共管段
,
,
q
0
p
q p
0
环方程组解法
L个非线性能量方程的求解过程
将函数F展开，保留线性项得：
F1
q10
,
q
0
2
,
,
q
0
h
F1 q1
q1
F2 q 2
q 2
Fh q h
q h
0
F2
q 0 , q 0 , , q 0
g
g 1
j
Fg q g
q g
Fg1 q g1
q g1
Fj q j
q j
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
首先根据流量并参 准照 管标 径选定一个D， 管然 径后v由 4q 确定流v速 ，
D2
查表5—1，看v是否在经济流速范 ，围 如内 果是，则所选 D、 定v合 的理； 如果否，则重新D， 选在 定看一下新计算 的v所 是得 否符合5表 —1内的经济流速， 直至符合为止。这 们里 可我 以看出，对一 个每 管一 段，可能不止 D、 一v组 个合满足 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 30为 0m， m如我们选择D管3径50m， m则此时 v 40.030630.63,v0.63m/s也符合5表—1对经济流速的要求。
排水管网的水力计算
第5章建筑内部排水系统5.2排水管网的水力计算1. 设计规定为保证管道系统有良好的水力条件，稳定管内气压，防止水封破坏，保证良好的室内环境卫生，在设计计算横支管和横干管时，须满足下列规定：⑴最大设计充满度建筑内部排水横管按非满流设计，以便使污废水释放出的气体能自由流动排入大气，调节排水管道系统内的压力，接纳意外的高峰流量。
建筑内部排水横管的最大设计充满度见表5-3。
排水横管最大设计充满度表5-3⑵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。
通用坡度是指正常条件下应予保证的坡度；最小坡度为必须保证的坡度。
一般情况下应采用通用坡度，当横管过长或建筑空间受限制时，可采用最小坡度。
标准的塑料排水管件（三通、弯头）的夹角为91.5°，所以，塑料排水横管的通用坡度均为0.026。
生活污水排水横管的通用坡度和最小坡度表5-4工业废水的水质与生活污水不同，其排水横管的通用坡度和最小坡度见表5-5。
工业废水排水管道通用坡度和最小坡度表5-5⑶最小管径为了排水通畅，防止管道堵塞，保障室内环境卫生，规定了建筑内部排水管的最小管径为50mm。
医院、厨房、浴室以及大便器排放的污水水质特殊，其最小管径应大于50mm。
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。
厨房排放的污水中含有大量的油脂和泥沙，容易在管道内壁附着聚集，减小管道的过水面积。
为防止管道堵塞，多层住宅厨房间的排水立管管径最小为75mm,公共食堂厨房排水管实际选用的管径应比计算管径大一号，且干管管径不小于100mm，支管管径不小于75mm。
浴室泄水管的管径宜为100mm。
大便器是唯一在排水口没有十字栏栅的卫生器具，瞬时排水量大，污水中的固体杂质多，所以，凡连接大便器的支管，即使仅有1个大便器，其最小管径也为100mm。
管网水力计算
水头损失的定义： 水流在管道中流 动时，由于摩擦、 阻力等因素造成 的能量损失
水头损失的类型： 沿程水头损失、 局部水头损失、 水头损失系数
水头损失的计算 方法：采用伯努 利方程进行计算
水头损失的影响 因素：管道直径 、粗糙度、流速 、流体密度等
流量：单位时间内通过管道的流 体量
流量和流速的关系：流量=流速× 管道截面积
收集数据：收集管网系统的相关数据，如水压、流量等
建立模型：建立管网系统的水力模型，如水力平衡方程等
求解模型：利用数值方法求解水力模型，如迭代法、有限 元法等
分析结果：分析计算结果，如压力分布、流量分布等
优化设计：根据计算结果对管网系统进行优化设计，如调 整管径、调整泵站等
水力计算软件：如Hydrulic Toolbox、WterCD等 水力计算工具：如流量计、压力表、水泵等 水力计算模型：如管网水力模型、水力平衡模型等 水力计算方法：如伯努利方程、连续方程、能量守恒方程等
管道阻力系数的 取值范围一般为 0.01-0.05
连续方程：描述管道中水流的连续性 伯努利方程：描述管道中水流的能量守恒 雷诺数：描述管道中水流的湍流特性 摩阻系数：描述管道中水流的阻力特性 流量公式：结合以上公式，计算管道中的流量
公式：Hf = K * (Q^2 /
D^5) * L
其中，Hf为 管道水头损 失，K为管道 水头损失系 数，Q为管 道流量，D为 管道直径，L 为管道长度
某大型住宅小区给排水管网水力 计算
添加标题
添加标题
某工业园区排水管网水力计算
添加标题
添加标题
某城市污水处理厂排水管网水力 计算
计算方法：采用水力计算软件进行模拟计算
计算结果：得到管网水力计算结果，包括流量、压力、流速等参数
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。
热水管网的水力计算
将复杂的管网分成若干段，每段单独进行水力计算。
节点平衡
确保管网中的各个节点压力平衡，避免出现水锤现象。
动态模拟
利用计算机软件模拟管网的运行状态，预测可能出现 的问题。
热水管网的优化设计
节能设计
优化管网的布局和设计，降低能耗和运行成本。
可靠性设计
提高管网的可靠性和稳定性，减少故障和维修成 本。
热水管网的阻力计算
热水管网的阻力计算可以采用水力学公式进行计算，如达西-威斯巴赫公 式等。
阻力计算需要考虑管道长度、管道直径、流速、流体密度和管道材料等因 素。
通过阻力计算，可以确定水泵的扬程和流量，以及管网的运行效率。
04
热水管网的水头损失
水头损失的分类与计算方法
分类
水头损失分为局部水头损失和沿程水头损失两类。
热水管网的水力计算
目 录
• 热水管网概述 • 水力计算基本原理 • 热水管网的流量与阻力 • 热水管网的水头损失 • 热水管网的水力计算实例
01
热水管网概述
热水管网的定义与特点
定义
热水管网是指用于输送热水的管道系 统，通常由热水管、配件、阀门等组 成。
特点
热水管网具有输送距离长、流量大、 水温高、水质要求高等特点，需要采 取相应的水力计算和设计，以确保系 统的正常运行和安全。
水力计算的主要参数
管径
管道的直径，影响流量和阻力 。
流速
水流在管道内的速度，与流量 和管径有关。
流量
单位时间内流过管道截面的水 量。
压力
水流的压本方法
伯努利方程
表示流体在重力场作稳定流动时，其动能、位能和压能之间保持恒定的关系。
阻力的计算
根据管道长度、管径、流速等因素计算水流阻力。
02-4给水管网的水力计算
第2章建筑内部给水系统2.4给水管网的水力计算在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径：给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。
υπ42dq g =πυgq d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ；d j ——计算管段的管内径，m ；υ——管道中的水流速，m/s 。
（2-12）当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。
而流速过小，又将造成管材的浪费。
考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。
但最大不超过2m/s。
工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。
生活给水管道的水流速度 表2-122.4.2 给水管网和水表水头损失的计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。
１. 给水管道的沿程水头损失（2-13）——沿程水头损失，kPa；式中 hyL——管道计算长度，m；i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算：2.4 给水管网的水力计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ；dj——管道计算内径，m；q g——给水设计流量，m3/s；Ch——海澄-威廉系数：塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140；铜管、不锈钢管C h = 130；衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130；普通钢管、铸铁管Ch = 100。
（2-14）设计计算时，也可直接使用由上列公式编制的水力计算表，由管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，查出管径和单位长度的水头损失。
“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。
管网水力计算
管段方程组解法 原理：直接联立求解 J-S 个连续性方程和 L 个能量方程，求出 P ＝L+J-S 个管段流量。
具体步骤： ① 对能量方程进行线性化处理； ② 给定流量初值并计算线性系数； ③ 解线性方程求出管段流量； ④ 根据所得流量计算线性系数并重新求解管段流量直到误差符合
要求。
Q1
q12
1 ( H10
H1,
H
0 2
H 2 ,,
H
0 J S
H J S
)
0
2 (H10
H1,
H
0 2
H 2 ,,
H
0 J S
H J S
)
0
J S
(H10
H1,
H
0 2
H 2 ,,
H
0 J S
H J S
)
0
将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量：
450
450×0.0358＝111
650
650×0.0358＝23.27
230
230×0.0358＝8.23
190
190×0.0358＝80
205
205×0.0358＝7.34
2425
881
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+111)＝111 0.5×(5.37+8.95) ＝7.16 0.5×8.95＝4.48 0.5×(111+23.27+8.23)＝23.80 0.5×(8.23+80)＝7.52 0.5×(80+7.34)＝7.07 0.5×7.34＝3.67 0.5×23.27＝11.63
给水管网水力计算-给水管网水力计算
根据管道的连接方式，采用管（配）件当量长度计算法
管（配）件当量长度：
管（配）件产生的 等于 同管径某一长度管道
局部水头损失大小
产生的沿程水头损失
则： 该长度即为该管（配）件的当量长度。
螺纹接口的阀门及管件的摩阻损失当量长度，见阀门和螺纹 管件的摩阻损失的当量长度表 。
阀门和螺纹管件的摩阻损失的 当量长度表点击查看
流量（Qmax ）的1/2 。
(３)分界流量（Qt）：
水表误差限改变时的流量，其数值是公称流量的函数。
后退
前进
水表的常用术语
返回本章总目录
返回本书总目录
(４)最小流量（Qmin ）：
水表在规定误差限内使用的下限流量，其数值是公称流 量的函数。
(５)始动流量（Qs）：
水表开始连续指示时的流量，此时水表不计示值误差。 但螺翼式水表没有始动流量。 (６)流量范围：
流量范围 压力损失 示值误差限
后退
前进
水表的常用术语
返回本章总目录
返回本书总目录
(１)最大流量（Qmax ）：
水表在规定误差限内使用的上限流量。在最大流量时，水 表只能短时间使用而不至损坏。此时旋翼式水表的水头损失为 100kPa ，螺翼式水表的水头损失为10kPa 。
(２)公称流量（Qn）：
水表在规定误差限内允许长期通过的流量，其数值为最大
不同材质管径 流速控制范围表
点击查看
v——管道中的水流速， m/s。
建筑物内的给水管道中不同材质管径流速控制范围可按不 同材质管径流速控制范围表选取。但最大不超过2m/s 。
后退
前进
返回本章总目录
返回本书总目录
1.７ 给水管网的水力计算
给水管网水力计算基础
为了向更多的用户供水，在给水工程上往往将许多管路组成管网。
管网按其形状可分为枝状［图1(a)］和环状［图1(b)］两种。
管网内各管段的管径是根据流量Q和速度v来决定的，由于Q Av (d2/4)v所以管径d .. 4Q/ v 1.13 Q/v。
但是，仅依靠这个公式还不能完全解决问题，因为在流量Q一定的条件下，管径还随着流速v的变化而变化。
如果所选择的流速大，则对应的管径就可以小，工程的造价可以降低；但是，由于管道内的流速大，会导致水头损失增大，使水塔高度以及水泵扬程增大，这就会引起经常性费用的增加。
反之，若采用较大的管径，则会使流速减小，降低经常性费用，但反过来，却要求管材增加，使工程造价增大。
图1管网的形状(a)枝状管网；(b)环状管网因此，在确定管径时，应该作综合评价。
在选用某个流速时应使得给水工程的总成本(包括铺设水管的建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及经常抽水的运转费之总和)最小，那么，这个流速就称为经济流速。
应该说，影响经济流速的因素很多，而且在不同经济时期其经济流速也有变化。
但综合实际的设计经验及技术经济资料，对于一般的中、小直径的管路，其经济流速大致为：--- 当直径d= 100~400mm 经济流速v= -1.0ms ;--- 当直径d>400mm经济流速v=~1.4m/s。
一、枝状管网枝状管网是由多条管段而成的干管和与干管相连的多条支管所组成。
它的特点是管网内任一点只能由一个方向供水。
若在管网内某一点断流，则该点之后的各管段供水就有问题。
因此供水可靠性差是其缺点，而节省管料，降低造价是其优点。
技状管网的水力计算•可分为新建给水系统的设计和扩建原有给水系统的设计两种情况。
1 •新建给水系统的设计对于已知管网沿线的地形资料、各管段长度、管材、各供水点的流量和要求的自由水头(备用水器具要求的最小工作压强水头)，要求确定各管段管径和水塔水面高度及水泵扬程的计算，属于新建给水系统的设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
, 则h
rij1qij ,由J
1个线性连续性方程，L个线性能量方程,
得出第二次迭代结果q
2
ij
；
第三次迭代：rij2
sij
q ij1
q
2
ij
2
, 则h
rij2qij ,由J
1个线性连续性方程，L个线性能量方程,
得出第三次迭代结果q
3；
ij
如
此
反复计算，直到q
n
ij
q
n-1
ij
允许误差为止。
最大闭合差的环校正法
联立事故时水泵特性方程Ha
Hb
sQa2和输水管特性方程Ha
H0
s
p
n 1 n sd
s1 n
Q
2 a
得事故时水泵输水量：Qa
Hb H0
s
sp
sd
Байду номын сангаас
s1
sd
1 n
则事故时和正常时的流量比例为：Qa Q
s sp sd
；
s
sp
sd
s1
sd
1 n
按事故用水量为设计水量的70%，即 0.7的要求，输水管经连接管所需分段数为：
n
s1 sd 2
s sp sd 1 2
0.96s1 sd
s sp sd
应用计算机解管网问题
管网的稳态方程组
节点连续性方程：
q3 q6 Q1 0
q4 q6 q7 Q2 0
q5 q7 Q3 0 q1 q2 q4 Q4
0
q1 q3 Q5 0
环方程组解法
❖ 解环方程的环状网计算过程，就是在按初步分配 流量确定的管径基础上，重新分配各管段的流量， 反复计算，直到同时满足连续性方程组和能量方 程组时为止，这一计算过程称为管网平差。
❖ 平差就是求解J—1个线性连续性方程组，和L个 非线性能量方程组。以得出P个管段的流量。
环方程组解法
❖ 初步分配流量。
节点方程组解法
根据泵站和控制点的水压标高，假定各节点的初始水压，此时所假定的 水压应能满足能量方程∑hij=0，所假定的水压越符合实际情况，则计算 时收敛越快；
❖ 由hij=Hi－Hj和qij=(hij/sij)1/2的关系式求得管段流量； ❖ 假定流向节点管段的流量和水头损失为负，离开节点的流量和水头损失
0
ij
1)，
经
过
二次迭代后，流量可采用以前二次解的q
平均值。
ij
具体解法如下：
第
一
次迭代：全部初始流量q
0
ij
1，则rij0
s
ijq
0
ij
sij , 则h
rij 0 q ij
sijqij ,由J
1个线性
连续性方程，L个线性能量方程得出
第一次迭代结
果q
1；
ij
第二次迭代：rij1
sij
1
q
1
ij
2
rijq ij L 0
J 1个线性连续性方程 L个线性能量方程 P个线性方程，
可用线性代数法求解，解得P个管段流量。
管段方程组解法
线性理论法不需要初步假设流量，第一次迭代时可设sij rij，就是说全部
初始流量qij0可等于1(因n
2时，rij
sijqij0，若第一次迭代时rij
s
ij，则q
多水源管网计算
应用虚环的概念，可将多水源管网转化成为单水 源管网。 ❖ 所谓虚环是将各水源与虚节点，用虚线连接成环。 ❖ 然后运用前面所学过的解环方程组得算法进行求 解。
多水源管网计算
管网计算结果应满足下列条件：
❖ 进出每一节点的流量(包括虚流量)总和等于零， 即满足连续性方程qi+∑qij＝0 ；
H0
s
p
n 1 n sd
s1 n
Qa2
sd — 两条输水管的当量摩阻，即两条输水管相当于一条时的摩阻，两条输水管
sd
s1s 2
2
s1 s2
水泵供水时的压力输水管
s1 Q1 Q
Q2
s2
联立正常输水时水泵特性方程Hp Hb sQ2和输水管特性方程H H0 sp sd Q2
得正常输水时水泵输水量：Q Hb H0 ； s sp sd
❖ 按初分流量查表7—1得各管段管径。
❖ 根据各管段初分流量和查得的管径，再根据管材
查给排水设计手册1得1000i，从而得各管段水头
损失。 ❖ 计算各环闭合差。
qi 2
h i s ij q ij
❖ 计算各环校正流量。
❖ 由校正后的流量，重复上述计算，直到小环闭合 差小于0.5，大环闭合差小于1.0。
0，管段j不与节点i相衔接。
以右图为例
A16 1，衔接节点1的管段6水流方向离开节点1。 A 24 1，衔接节点2的管段4水流方向流向节点2。 A33 0，管段3不与节点3相衔接。
0 0 1 0 0 1 0
0 0 0 1 0 1 1
0 A
0
0
0 1 0
1 — —衔接矩阵
1 1 0 1 0 0 0
事故流量只有正常时供水量的一半。
重力供水时的压力输水管
设平行输水管线数为2，连接管线数为2，输水管由两条连 接管均分为三段，每一段的摩阻为s。
正常工作时的水头损失：h=3×s(Q2/2)=3sQ2/4
一段损坏时水头损失为：ha=2×s(Qa2/2)+sQa2=3sQa2/2 因此事故时和工作时的流量比例为：h=ha
的相邻基环连成大环。对于环数较多的管网可能会有几 个大环，平差时只须计算在大环上的各管段。 ❖ 对大环进行平差，通过平差后，和大环异号的各邻环， 闭合差会同时相应减小。
大环选择的注意事项
❖ 决不能将闭合差方向不同的几个基环连成大环，否则计 算过程中会出现这种情况，即和大环闭合差相反的基环 其闭合差反而增大，致使计算不能收敛。
q2 q5 Q6 0
环的能量方程：
h1 h3 h 4 h6 0 - h 2 h 4 h 5 h 7 0
0 0 0 1 1
0 0 0 1 0
1 0 0 0 1
0 1 0 1 0
0 0 1 0 0
1 1 0 0 0
0 q1
1 q2
1 q3 0 • q4
0
q5 q6
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
❖ 一般按最不利管段损坏而需断水检修的条 件，核算事故时的流量和水压是否满足要 求。
❖ 至于事故时应有的流量，在城市为设计用 水量的70％。
❖ 按70%Qh重新分配流量，重新进行计算。
输水管渠计算
❖ 从水源到城市水厂或工业企业自备水厂的输水管 渠设计流量：按最高日平均时供水量加自用水量确定。
QⅠ=αQd/T
最大闭合差的环校正法和哈代—克罗斯法 的 不同 最大闭合差的环校正法和哈代—克罗斯法 不同的是，平差时只对闭合差最大的一个 环或若干环进行计算，而不是全部环。
最大闭合差的环校正法
最大闭合差的环校正法步骤
❖ 首先按初步分配流量求得各环的闭合差大小和方向； ❖ 然后选择闭合差大的一个环或将闭合差较大且方向相同
v 向管网输水的输水管设计流量：
• 无水塔的管网，按最高日的最高时用水量确定管径。 • 管网起端设水塔时(网前水塔)，泵站到水塔的输水管直径
按泵站分级工作线的最大一级供水量计算；水塔到管网的 输水管直径按最高日最高时用水量确定。 • 管网末端设水塔时(对置水塔或网后水塔)，因最高时用水 量必须从二级泵站和水塔同时向管网供水，因此，应根据 最高时从泵站和水塔输入管网的流量进行泵站—管网以及 水塔—管网的输水管流量计算。
重力供水时的压力输水管
❖ 假定输水量为Q，平行的输水管线为n条，则每 条管线的流量为Q/n，设平行管线的直径和长度 相同，则该系统的水头损失为： h=s(Q/n)2=sQ2/n2 式中s—每条管线的摩阻。
❖ 当一条管线损坏时，该系统中其余n-1条管线的 水头损失为： h=sa(Qa/n-1)2=saQa2/(n-1)2
0
0 1 0 0 1 0 0 q7 Q6
h1 h2
1 0 1 1 0 1 0 h3 0 1 0 1 1 0 1 • h4 0
h5 h6
h7 还可以分别写成向量形式：
Aq Q 0 Lh 0
应用计算机解管网问题
1，衔接节点i的管段j水流方向离开节点i。 Aij 1，衔接节点i的管段j水流方向流向节点i。
管段方程组解法
h
sij
qij0
q n1 ij
rijqij
式中sij — —水管摩阻；qij0 — —管段的初步假设流量；rij — —系数。
L个非线性能量方程
s
ij
q
n ij
0
s
ij
q
n ij
0
s
ij
q
n ij
L
0
L个线性能量方程
rijq ij 0 rijq ij 0
为正，验算每一节点的管段流量是否满足连续性方程，即进出该节点的
流量代数和（qi+∑qij）是否等于零。如不等于零，则得出该节点流量闭 合差为△q=qi+∑qij,然后按下式求出校正水压△Hi值；
Hi
2qi 1
2 qi qij 1
sij hij
sij hij
• 除了水压已定的节点外，按△Hi校正每一节点的水压，根据新的水压， 重复上列步骤计算，直到所有节点的进出流量代数和即节点流量闭合差 △q=qi+∑qij达到预定的精确度为止。
树状网计算
树状网计算步骤
❖ 计算各管段流量，任一管段的流量等于该管段以后（顺 水流方向）所有节点流量的总和。