市政给水管网水力计算问题研究
211007979_市政排水管网设计过程中重难点研究
木与建筑工程市政排水管网设计过程中重难点研究陈绍贵（萍乡市规划勘察设计院江西萍乡337000）摘 要：排水管网属于市政工程项目，在我国城镇化建设中扮演着重要角色。
通过对市政排水管网的优化设计，能够最大限度地提高基础设施服务能力，为人们生活与生产创造便利。
本文主要分析市政排水管道网设计的主要内容，并说明了管网设计的重点与难点，明确排水系统、流速与泵站、管道水力计算在设计中的重要性，研究相关的设计难点。
通过对相关设计重点与难点的控制，能够优化管道网络体系，预防市政管道出现排水不畅问题，使得市政工程整体服务能力获得提升。
关键词：市政工程排水管网设计重难点中图分类号：T U99文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)08(a)-0154-03市政排水管网是污水、雨水收集、传输与排放的重要管道体系，属于城市基础设施，在居民生活与生产建设中具有重要地位。
新时期，对市政排水管网进行建设，做好相关设计工作，以提升管道整体性能，降低成本支出，是行业人员关注的焦点。
为做好上述工作，需要重点说明排水管网设计的重点与难点问题，并且对其进行控制，确保管道网络的经济效益和社会效益得以最大化实现。
1 市政排水管网设计内容1.1 排水分区划分在市政排水工程中，对排水区域进行划分，做好管道敷设是最基本的工作。
鉴于此，有关人员需要考虑多地形地貌、城市功能、规划地块、现有管道布局等多种因素，通过对上述因素的综合分析，制定合适的排水分区，使得管道网络设计更加科学合理。
在具体设计环节，有关人员也需要考虑雨水、污水管道的走向，并且考虑远期与近期规划等多项内容，总体设计原则应满足分散出口、就近排水［1］。
在排水分区，有关人员需要科学标注每个排水系统的面积，并且对汇水的边缘进行界定，明确管道距离长短/管径与标高等细节要点，以确保设计方案合理，为城市排水管网整体性能的提升奠定基础。
1.2 管材选择管道工程项目投资较大，其中在总投资额中占有多数比例的是管道材料。
市政工程给水管道规范要求的水力计算
市政工程给水管道规范要求的水力计算市政工程中的给水管道是指用于供水的管道系统，它负责将水源从供水厂或其他水源输送到市区的各个用水点。
为了保证给水管道系统正常运行，规范要求对水力进行精确计算。
本文将介绍市政工程给水管道规范要求的水力计算的相关内容。
1. 水力计算的基本概念水力计算是指根据给定的管道参数和流体性质，通过计算确定流体在管道中的流速、压力、流量等水力参数的过程。
市政工程给水管道水力计算的目的是为了确定管道的尺寸和流量，以保证供水的正常运输和供应。
2. 水力计算的方法市政工程给水管道水力计算采用的主要方法有以下几种：2.1 雷诺数法雷诺数是描述流体在运动状态下的流态的重要参数，用于判断流态属于层流还是紊流。
在水力计算中，可以根据管道的雷诺数来确定流态，并借助此计算流体在管道中的流速和流量。
2.2 流体力学公式法根据流体力学的基本原理和方程，可以通过计算来得到水力参数。
其中，包括流量公式、阻力公式、连续方程、动量方程等。
2.3 直接解法直接解法是指利用数值方法和计算机模拟技术来解决复杂的水力计算问题。
通过建立数学模型和计算机仿真，可以获得更为准确的水力参数。
3. 水力计算的步骤为了满足市政工程给水管道的规范要求，水力计算一般包括以下几个步骤：3.1 收集基本数据首先，需要收集与给水管道相关的基本数据，包括供水源、管道长度、管径、材料、地形条件等信息。
3.2 设计流量确定根据给定的用水量和供水要求，确定给水管道的设计流量。
设计流量是给水系统中的水量，通常根据当地的用水量统计数据和供水规范来确定。
3.3 确定管道尺寸和水力参数在知道设计流量后，可以通过水力计算方法，计算得到管道的水力参数，如管道的流速、流量和压力损失等。
3.4 确定管道材料和防腐措施根据水力计算的结果，确定合适的管道材料和防腐措施，保证给水管道在运输过程中的安全和稳定。
4. 水力计算的注意事项在进行市政工程给水管道规范要求的水力计算时，需注意以下几点：4.1 流态判断准确在选择水力计算方法时，要准确判断管道中的流态，以保证计算结果的准确性。
基于全局梯度法的供水管网水力计算研究
基于全局梯度法的供水管网水力计算研究摘要供水管网水力计算是进行管网数值模拟、实现供水优化调度的基础。
本文回顾了管网水力计算方法的发展，提出了基于全局梯度法的管网水力计算法；在Matlab中編写程序，结合具体算例阐明了相关矩阵的构造、测试了算法的收敛速度，结果表明所提出的算法具有较高的计算效率。
关键词给水管网；水力计算；全局梯度法；牛顿迭代法前言供水管网水力计算是进行管网数值模拟、实现供水优化调度的基础，其假定管网中节点用水量及管道阻力系数已知，通过联立连续性及能量守恒方程计算管网节点水压及管道流量；由于能量方程为非线性方程组，其求解需要应用迭代的方法。
哈代-克罗斯[1]（Cross）于1936最早提出了两种基于Newton-Raphson（N-R）迭代的水力计算法用于手工对管网计算平差，在计算机出现前这两种方法被广泛地用于管网水力计算。
虽然，目前哈代-克罗斯法很少被用于大型管网的水力计算，但其具有里程碑意义。
1960年后，随着计算机技术的快速发展，更多、更高效的数值计算方法被用于管网水力分析。
Martin & Peters[2]（1963）提出了一个新的基于N-R的迭代水力计算方法，与Cross法相比，该方法能同时得到环流量与节点水头的校正值，进而提高了计算效率；随后，Shamir & Howard[3]（1968）将该方法拓展到水泵与阀门的水力计算。
此外，考虑到早期计算机内存的容量有限，Epp & Fowler（1970）[4]改进了N-R迭代提高了计算速度。
对管网水力方程组的求解，除了N-R迭代法外，线性理论法也展现出很高的求解效率与实用价值。
Wood & Charles[5]（1972）最早提出利用线性理论法求解管道水力方程组，随后，Wood & Rayes[6]（1981）将其拓展为节点水压线性法。
线性理论法与基于N-R迭代的环方程解法或节点方程解法相比，其不仅具有很高的收敛速度，且无须初步假设管道流量，即管道初始流量无须满足质量守恒方程。
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。
市政管网水力特性研究与优化设计
市政管网水力特性研究与优化设计随着城市化的进程不断加快，市政管网的建设和管理变得愈发重要。
市政管网作为城市的血脉，承担着供水、排水、雨水排放等重要功能。
在市政管网的设计与建设中，水力特性的研究与优化设计是一个关键环节。
本文将探讨市政管网水力特性的研究方法以及优化设计的意义。
一、水力特性的研究方法市政管网水力特性的研究是为了保证市政管网的稳定运行和高效运转。
水力特性主要包括流速、流量、水位等关键参数的研究。
在进行水力特性研究时，可以采用数值模拟、试验模型和实际测量相结合的方法。
数值模拟是目前较为常用的研究方法之一。
通过建立市政管网的数学模型，运用计算流体力学方法进行水动力学计算，可以预测不同工况下的流速、流量、水位等水力特性。
数值模拟可以有效地降低研究成本，节省时间，有助于预测市政管网在不同工况下的水力行为。
试验模型是指通过建立小比例的试验模型，模拟实际工程环境，进行流动试验的方法。
试验模型具有较高的可靠性和准确性，可以直观地观察水流的行为，并获取重要参数的数据。
但是试验模型的建立和操作相对复杂，需要专业的设备和技术支持，成本较高。
实际测量是指在市政管网的实际运行过程中，通过对关键参数的现场测量和监测，获取相关数据，并进行分析与比较。
实际测量的优势在于可以直接观测到实际情况，获取真实数据。
然而，实际测量受到时间、成本、技术和安全等因素的限制，无法全面覆盖市政管网的所有分支。
二、优化设计的意义市政管网的优化设计是为了提高市政管网的运行效率和水力特性。
通过优化设计，可以减少管网的压力损失、提高供水能力和排水能力，提高系统的稳定性和可靠性。
首先，优化设计可以降低管网的压力损失。
在市政管网中，水在管道中的流动会因为摩擦、弯曲和分支等因素而产生压力损失。
通过合理布局管道和减少管道的弯曲和分支，可以减小水流阻力，降低压力损失。
其次，优化设计可以提高供水能力和排水能力。
在城市化进程中，供水和排水需求不断增长，优化设计可以通过增加管道的直径和数量，提高供水和排水能力。
供水水量不足情况下的给水管网水力计算方法
供水水量不足情况下的给水管网水力计算方法0前言传统的给水管网水力计算方法假设管网压力和水量均满足用户的要求，即用户的水量需求得到全部满足，管网节点配水量等于节点所需水量。
但实际上由于水资源短缺导致供水不足（估计目前城市用水缺水率平均为10%）已成为我国城市供水面临的主要问题。
目前好多城市推行量水而行，以水定供，以供定需的供水策略，实际供水量小于实际需水量，即用户的水量需求不能全部满足，此时假设不成立。
若仍用需水量代替实际配水量进行计算,会导致管网节点流量计算值不合理,与实际管网运行状况不符。
为此，从理论角度出发，在牛顿—拉夫森迭代中考虑节点配水量随节点水压的动态变化,改变了传统的雅可比矩阵结构,以期改进传统的管网水力计算方法。
1 供水不足情况下管网方程组的建立及解法考虑到供水不足情况下的水力计算需要研究管网中每个节点配水量与水压的关系，本文采用节点水压法进行管网水力计算方法和过程的说明。
1.1 水力计算基本方程节点水压法的基本方程有：(1) 满足节点流量平衡条件的节点方程(2) 满足管段能量平衡条件的压降方程为了程序的方便实现，通常采用海曾—威廉公式表示：1.2 节点配水量和节点水压关系模型的建立目前，一般认为管网水力计算的可用性与适用精度的直接影响因素就是节点流量，在供水水量不足的情况下，总供水量成为已知量，节点流量成为未知量，不等于需水量，在水力计算时如何表示节点流量成为问题的关键。
需要注意以下几点：(1) 在对管网图形进行编号时，(2) 以距离水源点最远的节点开始编号，(3)所以节点离水源越远，(4) 节点号越小，(5) 即离水源最远的节点应为1号节点。
(6) 按式(5) 计算所得到的节点配水量是以各节点用水户固定龙头全部打开为假设条件的。
严格地说，由于每个节点用水户情况的不同（楼层高度和相关龙头开度等），节点压力和配水量的关系模型会有所不同，但相对管网整体而言，为简化可忽略随机性影响，可将该模型用于所有节点。
给水排水管道系统第五章给水管网水力分析
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5.3 环状管网的流量初分配
三，流量分配的步骤： 1，定出管网的控制点；
2，从配水源到控制点之间选定主要的平行供水线路。
3，分配主要干管的流量，平行的管线中应尽可能的分配相似的 流量，分配时应满足节点连续性方程。
4，环流量（校正流量）直接按下式求解：
5，将环流量施加到环内的所有管段，得到新的管道流量，作为新的初值，转第 2步重新计算，管段流量流量迭代公式为：
6，计算压管压降、流速、用顺推法求各节点水头，最后计算节点自由水压，结束计 算。
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哈代-克罗斯法
二，例题： 和前一个例题相同，要求用哈代克罗斯法求解
第二十七页，共六十一页。
四种初分配流量方法的比较
均匀法
预先确定 流向
是
考虑管长 否
节点累计法
是
否
最短树法
是
是
最小平方和法
否
否
截面法
否
否
求解节点 方程 是
是
是
是 是
其他操作
无
无
求最短树，预赋 支管流量 无 无
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5.4 单定压节点树状管网水力分析
定压节点：已经知道节点水头而不知道节点流 量的节点称为定压节点。 定压节点水力分析的步骤： 1，用流量连续性方程计算管段流量，并计算 出管段压降。 2，根据管段能量方程和管段压降方程，从定 压节点出发推求各节点水头
因为节点流量方程是线性相关的，所以其独立的方程个 数为J-1个。所以可列出独立方程J+L-1，即P个。通过联 立求解这两个方程组即可求得管段流量。但管网节点的
市政给水管网水力计算问题探析
Ａ ｋ ，其中 ｈ 为属于基环 ｋ的管段 的水头损失 ； 为基 环 ｋ的闭 Ｈ＝ ０ △ 合差或增压和减压装置产生 的水压差 每一环有一个能量方程 。管段水头损失的正负号规定 如下 ： 当管
段流 向与环的方 向（ 常规定为顺 时针方 向） 一致 时为正 。 反之为负 ； 即 顺时针流 向的管段水 头损 失为正 ， 逆时针方 向为负。△ 是环 ｋ内增 压（ 如泵站 ） 或减压装置 （ 如减压 阀） 产生的水压差
科技信息
。科教前沿 ０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ｔ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２１ ０ ２年
第 ３ 期 ３
市政给水管网水力计算问题探析
许余亮 叶 跃 忠
（ 上海 自来水投资建设有限公司 中国 上海
２０６ ） ０ ０ ３
【 摘 要】 随着测压点 、 测流 点、 水质 点在管 网中的设置 ， 些测点的运行数据可及 时传送 至公 司供 水调 度中心， 这 管网建模开始进入实用化 阶段 ． 部分城市也相继建立 了管 网的计算机 管理 系统 ， 并不断的进行 系统的完善 。到 目 为止 ， 前 管网建模是仿真给水管网 系统动态工况的最有
上式 即为水压法求解 的方程 ， 以节点水 压拭 为未 （ 下转 第 ８ 页 ） ７
３ 管 网水力简化的原则
１７ ０
科技信息
０科教前沿 Ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ ＯＧ Ｆ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ ＯＬ ＹＩ ＯＲ Ｔ Ｏ Ｎ
２１ ０２年
第 ３ 期 ３
证实 ． 其消振效果十分满意 。
管网水力计算是 给水管 网设计 的基础 ． 是进行 管 网系统模拟和各 种动态工况分 析的基础 ．也是 加强给水管 网系统优化管 理运行 的基 ４ 管网水 力计算 的一般方法 础。 管网水力计算 的任务 是 ． 在流量 已分 配和管径 已定 的基础上 ． 出 求 管网水力计算是给水管 网设计的基础 ． 是进行管 网系统模拟和各 各管段的实际流量 确定配水源 的流量 Ｑ和水 压 ， 以及各节点 的 种动态工况分析 的基础 ，也是加强 给水管网系统优化管 理运行的基 水压 。管 网计算 的基础方程组有节点方程 、 降方程 、 压 回路方程等 。 础。根据环状管 网平差时 的未知量是流量还是水压 ． 可将管网的水力 ２１ 节点方程 ． 计算 方法分 为两种 ： 流量法和水压法。 从任一 节点流 出和流入 的流量 ． 其代数 和等 于零 ． 以满 足节点流 ４１ 流量法 ． 量 平衡的 条件 ， 为连 又称 续性方程， 即∑± ＝ ， Ｑ为节点 ｉ ｇ ０其中 的 流量法 的基础方程 ： 压降方程 、 节点连续性 方程和能量方程 流量 ； 表 示与节 点 ｉ 连接的各 管段 流量 ， ｑ 相 ｉ 为其起 、 ， 止节点编号 将压 方 代 路 程中 得 式 降 程 人回 方 可以 到 子∑ｓｑｌｇ △ ， ～Ｉ Ｈ ０ Ｉ 广 ２ 压降方程 ． ２ 该式 与连续性方程联立可 以得到与管段数相同的方程组 ． 解方程 后得 又称为 水头损失方程 ． 是管段水头损失与其两 端节点水压以及流 到各 管段 的流量 ， 这就是流量法 的原理 。 但是 ． ｎ 时 ． Ａ ｄ １ 当 ≠１ 式 ／ ￣ ９ ／＞ 量 的关系式 。如仅考虑沿程水头损失时 ， 量 ｑ和水 头损失 ＾ 流 的关系 一般情况下， 不能用直接法求解， 而需要用 可表示 为 ： 凰一 ，其 中 腻、 分别 为管段两 端节点 和 的水 ∑ 是流量的非线性方程。 压高程 ； 为管段水头损失 ，ｌ 为管段摩 阻 ； ｈ ｎ ｑ ，为管段 流量 ｍ ｎ 逐步近似法求解 ；： 环状 网在初分流量后 ． 已满足连续性方程 的条件 ． 但是还不能 满 １ ５— ． ． ２ ２ 根据所 采用 的水头公 式不 同而定 。方程数 等于管段数 ８ 足 能量方程 的要求 ． 因此需要联立求解 Ｊ１ — 个线性连续性方程和 Ｌ个 ２３ 回路方程 ＿ 来求 出既满足连续性 方程 又满足 能量方程 的管段 流 回路方 程是 闭合 环的能量平衡方 程 ．表示 在管网的任一 闭和环 非线性能量方程 ． Ｌ 量 常用 的求解方法有哈代 一 克罗斯法和牛顿一 拉夫森法 内， 各管段 的水 头损失 代数和等于零 ， 又称 为能量方程 ， 可写成 ｈ ４２ 水 压 法 ．
市政给水管网水力计算问题研究
市政给水管网水力计算问题研究摘要：目前市场上出现的排水给水管材的规格和类别非常多，这给水力计算带来了很大的麻烦。
以往管理给水管网时基本属于经验式管理，存在科学性差。
随着测流点、测压点在市政给水管网中的设置，管网建模逐渐进入了实用化阶段。
通过介绍给水管网模型，介绍管网水力计算方程的研究问题。
关键词：水力计算；市政给排水；建模在市政给水管网的设计中，水力计算是管网设计的计算基础。
根据管网形状和管材不同，采用的参数或公式就不同。
随着管材市场的不断发展，目前市场上出现的给水排水水管的规格和类别越来越多，这给水力计算带来了很大的麻烦。
虽然有设计给水排水管道的相关设计手册中规定了针对各种管材的水力计算公式，但是还是不能够满足日益增多的管材规格，另外在查算时也非常不方便。
在目前的管网设计中，通常通过建立微观管网模型来获取动态水力信息，进而进行水力计算，但是由于技术限制，这种方法在使用过程中受到限制。
因此探究市政给水管网水力计算研究问题具有非常重要的意义。
供水管网模型就目前研究的供水管网模型类型来看，管网模型的类型包括了宏观和微观两种管网模型。
建立管网宏观模型时运用回归计算的方法，运用此方法的前提是基于大量的运行数据以及模型服从管网流量“比例负荷”。
通过这种计算方法，能够建立控制点压力分布以及在管网中各个水厂的供水压力的函数关系。
由于建立宏观模型是建立在统计的回归模型上，它的计算速度非常快，所以这种建模方法通常用在给水系统模块调度中，而在扩建、改建或者新建给水管网模块中并不适合。
根据实际的管网情况，管网中的管段、水泵以及阀门等全部的元素，不通过简化处理而建立的模型即为微观模型。
通过解环方程、解节点方程以及解管段方程能够将管网中节点以及管段的信息。
通过建立微观模型能够将给水管网中水力的全部运行状态准确表达出来，其重点表达的是水力实时状态和信息。
由于受到技术限制，一些管道的基础参数和拓扑关系的完整性很难获取，尤其是受到设备的限制，不能准确地将管网节点流量的动态数据准确获取。
城市供水系统管网水力计算研究
城市供水系统管网水力计算研究城市供水系统是现代城市基础设施建设中极其重要的一部分，它不仅关乎市民的生活安全和日常用水需求，也涉及到商业和工业用水的供给。
而城市供水系统管网，作为城市供水系统的重要组成部分，是保障城市正常供水运转的重要“纽带”。
在城市供水系统中，管网的水力计算就显得尤为重要，因为它能够帮助我们了解管网水流状况，及时发现管网问题并提高供水系统的稳定性和安全性。
本文将探讨城市供水系统管网水力计算的相关内容，供广大读者参考。
一、城市供水系统管网水力计算的意义城市供水系统管网水力计算，是指对供水管网水流状态进行分析和计算的过程。
在城市供水系统运行中，为了保障正常供水运转，需要实时调节管网压力和水量，以防止管网漏损或压力不足等问题。
通过对管网的水力计算，可以了解水流的流速、压力、管道直径等参数，更好地掌握管网供水情况，及时排除潜在问题。
此外，城市供水系统管网水力计算还可以优化供水系统的设计和运行，节约城市的资源和资金开支，提高供水的质量和效率。
二、城市供水系统管网水力计算的方法及步骤1.常用的管网水力计算方法城市供水系统管网水力计算方法有很多种，以下列举几种较为常见的方法：试算法、平均流速法、水力模拟计算法等。
（1）试算法：该方法适用于较小的管网水力计算，例如小区内的供水管道。
试算法采用试探法，逐步调节管网中的水压力，调整管道的直径、管材等参数，通过数值计算来确定最合适的参数组合。
（2）平均流速法：该方法是一种快速计算大型管网的水力参数的方法。
平均流速法采用平均流速公式进行计算，通过数学公式得出管网的流速、流量等参数。
（3）水力模拟计算法：该方法是一种高精度的管网水力计算方法，通常使用专业的水力模拟软件进行计算。
该方法准确性较高，可全面模拟管网水流状态，但计算时间较长。
2. 管网水力计算的步骤管网水力计算的步骤多数情况下包括以下几个方面：（1）搜集管网资料：了解管道长度、直径、材质等参数。
（2）确定管网边界和计算范围：确定管网的计算范围，同时也要确定计算边界，以获得准确的计算结果。
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。
城市给排水系统的管网水力计算与优化
城市给排水系统的管网水力计算与优化城市给排水系统是一个复杂且关键的基础设施，其目的是为了有效地收集、输送和处理城市中产生的废水和雨水。
在给排水系统中，管网的水力计算与优化是确保系统正常运行和高效工作的重要步骤。
本文将探讨城市给排水系统的管网水力计算与优化的方法和技巧。
一、水力计算城市给排水系统的水力计算是指计算管道内流体传输时的压力、流速和水位等参数的过程。
水力计算包括两个主要方面：管道参数的确定和管网的布置。
1. 管道参数的确定为了进行水力计算，需要确定管道的几何参数和水力参数。
管道的几何参数包括管道的直径、长度和高程等信息，水力参数包括摩阻系数、水力坡度和流量等参数。
这些参数的准确确定对于水力计算的精确性至关重要。
2. 管网的布置在进行水力计算之前，需要先设计管网的布置。
合理的管网布置可以最大限度地减小管道的流阻和压力损失，提高系统的输水能力和运行效率。
管网布置要考虑到整个城市的地形和建筑物分布等因素，确保管道的连接和流向符合实际情况，并且能够满足设计要求。
二、水力优化水力优化是指通过调整管网的几何形状和水力参数，使得系统的输水能力和运行效率达到最佳。
水力优化可以提高系统的稳定性和经济性，减少能耗和维护成本。
1. 管道直径的选择在进行水力优化时，需要合理选择管道的直径。
管道的直径决定了管网的输水能力和压力损失。
过小的直径会导致管道流速过高，增加压力损失；过大的直径则会增加建设和维护成本。
因此，需要综合考虑管道的材质、流量和水负荷等因素，选择合适的管道直径。
2. 管道水力坡度的调整管道的水力坡度是指管道的纵向倾斜程度。
合适的水力坡度能够保证水在管道中的正常流动，防止积水和阻塞。
在进行水力优化时，需要根据管道的长度和流量等因素，适当调整管道的水力坡度，以保证系统的正常运行。
3. 管道的排气和排污在城市给排水系统中，排气和排污是非常重要的环节。
排气管可以排除管道中气体的积聚，防止气阻和压力波动；排污管可以排除管道中的污物和杂质，防止堵塞和阻塞。
给水管网双向流管段水力计算分析
一
个 准确 的给水 管 网水力模 型 是工 程设 计 的基础 【 目前 ， ｌ 】 。 供水 管 网水力建 模 的研究 主要 集 中在校 核节
点用 水 量 和管 段摩 阻 系数 的 准确 度上［ ￣ 往忽 略 了管 段 内水 流流 向的复 杂性 。计 算模 型中可 能会 出现双 ２， －往 ７ 向流管 段情 况 ， 教材 上 的平 差方 法 和标 准平 差 软件 的水 力计 算 却都 仅基 于 管段 内单 一 流 向 的假 设 。段焕 而 丰【 提 出新 的平 差算 法 中 ， ８ Ｊ 所 就考 虑 了这 种管 段 两端 进水 的情 况 ， 未对 该情 况 做理论 分 析 。基 于均 匀 配水 但
情 况 ， 者对传 统 单 向流 以及双 向 流的水 力计 算做 了对 比分 析 。 笔
１ 传 统 管 网模 型
１１ 均 匀 配 水 模 型 ．
传统 管 网设计 一般 假定 管段 沿线 为均 匀 配水 ， 即认 为该 管 线沿 线配 水量 沿管 长 向管 道单 边或 双边 均
匀 配水 。 于管 网设 计 而言 ， 对 在完 成 管 网拓 扑 结构之 后 ， 一 般通 过将 总沿 线配 水量 按每 根管段 长 度或是 服
而不 同 ） 其管段 能量 损失 计算 方法 与按均 匀 出流的 管段能量 损失 计算 方法 的结果存 在一定 误差 ；２ 传 统管 ， （）
网模 型 在平 差计 算 时所采 用 的简化 模 型始终 认 为管段 流 量为 一端 流入一 端 流 出 ， 管线 中间不 出水 。而 实 际
实 际 情 况 不 符 ， 造 成 管 段 水 头 损 失 计 算 误 差 。针 对 传 统 均 匀 配 水模 型 中 的单 一 流 向和 双 向 流 管 段 的水 力 计 算 做 了 会
城市污水管网水力计算方法的探讨
城市污水管网水力计算方法的探讨城市污水管网水力学计算方法探讨
城市污水管网建设的发展，缓解了饮用水、工业水和降低排放水
的水质负荷。
由于城市污水管网分布地域广泛，并跨越多个街区，所
以对污水管网水力学特性的计算与设计十分重要。
水力学是研究流体
运动和变化的过程，可以通过计算和分析管道流动来研究城市污水管
网特性，为污水管网的设计和维护提供有效的技术保障。
城市污水管网的水力计算主要包括供水计算、运行情况计算和水
力计算。
供水计算致力于分析不同地区的供水量，确定管网容量；运
行情况计算包括使用水情况、治理率等参数的分析与计算；水力计算
注重定量研究管网中流量、压力、冲刷和连通水力学性能等特性，并
采用水力模型应用到污水管网水力计算中。
在城市污水管网水力计算中，可以采用经典的水力学方法，如Nordstrom-Adams公式、Blake-Depompeis公式、Codner-Haines公式，以及新兴的计算方法，如微分变分技术、多尺度技术和神经网络计算等。
这些水力学计算方法均可用于分析城市污水管网的水力特性，如
流量分布，头部分布，沉降分析，变形等，便于优化污水管网的设计
和投资回报。
城市污水管网水力计算是污水管网设计和运行安全性保证的前提，因此，通过不断完善污水管网水力计算方法来解决污水管网的水力学
特性，有助于提高污水管网的服务质量和运行效率。
城市污水管网的
水力计算，不仅考虑污水管网的水力学特性，也考虑管网的经济性和
实用性，以保障污水管网的科学性和有效性。
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市政给水管网水力计算问题研究
摘要：目前市场上出现的排水给水管材的规格和类别非常多，这给水力计算带来了很大的麻烦。
以往管理给水管网时基本属于经验式管理，存在科学性差。
随着测流点、测压点在市政给水管网中的设置，管网建模逐渐进入了实用化阶段。
通过介绍给水管网模型，介绍管网水力计算方程的研究问题。
关键词：水力计算；市政给排水；建模
在市政给水管网的设计中，水力计算是管网设计的计算基础。
根据管网形状和管材不同，采用的参数或公式就不同。
随着管材市场的不断发展，目前市场上出现的给水排水水管的规格和类别越来越多，这给水力计算带来了很大的麻烦。
虽然有设计给水排水管道的相关设计手册中规定了针对各种管材的水力计算公式，但是还是不能够满足日益增多的管材规格，另外在查算时也非常不方便。
在目前的管网设计中，通常通过建立微观管网模型来获取动态水力信息，进而进行水力计算，但是由于技术限制，这种方法在使用过程中受到限制。
因此探究市政给水管网水力计算研究问题具有非常重要的意义。
供水管网模型
就目前研究的供水管网模型类型来看，管网模型的类型包括了宏观和微观两种管网模型。
建立管网宏观模型时运用回归计算的方法，运用此方法的前提是基于大量的运行数据以及模型服从管网流量“比例负荷”。
通过这种计算方法，能够建立控制点压力分布以及在管网中各个水厂的供水压力的函数关系。
由于建立宏观模型是建立在统计的回归模型上，它的计算速度非常快，所以这种建模方法通常用在给水系统模块调度中，而在扩建、改建或者新建给水管网模块中并不适合。
根据实际的管网情况，管网中的管段、水泵以及阀门等全部的元素，不通过简化处理而建立的模型即为微观模型。
通过解环方程、解节点方程以及解管段方程能够将管网中节点以及管段的信息。
通过建立微观模型能够将给水管网中水力的全部运行状态准确表达出来，其重点表达的是水力实时状态和信息。
由于受到技术限制，一些管道的基础参数和拓扑关系的完整性很难获取，尤其是受到设备的限制，不能准确地将管网节点流量的动态数据准确获取。
所以不能直接建立微观模型，必须将管网通过简化处理，利用简化后的管网进行水利计算。
管网水力计算方程
在管网设计中，水力计算是基础，也是分析管网中动态工况以及模拟管网系统的基础。
进行管网水力计算的基础任务是在已知管网管径以及水管流量的前提下，求出各个管段的流量，用qij表示，并计算出水压（H）、流量（Q），同时各个节点的水压也需要计算出来。
计算管网的基础方程包括回路方程、压降方程以及节点方程等。
回路方程。
该方程是闭合环能量平衡方程，该方程表示的是在市政管网中任意一个闭合环内，管段的全部水头损失的代数和为零。
方程可表示为,这里将基环k的水头损失表示为；是基环k的减压和增所形成的水压差。
在管网中每一环都存在一个回路方程，在该方程中规定水头损失的正负号时可以设定为：如果环的方向和管段的流向相同，那么符号为正，相反则为负。
压降方程。
该方程在管网设计中又被称作损失方程，它是各个管段的水头损失和管段两端的流量和水压的关系。
如果只考虑水头损失时可以将方程表示为其中表示的是管段两端的两个节点的水压，表示的是管段的流量，表示的是管段的摩擦阻力，n设定为1.852-2.管段数即为方程数。
节点方程。
每一个节点的流入和流出量的代数和都等于零，这是满足该方程的条件。
用公式表示为：，这里将i点的流量表示为，将和节点i连接的每个管段的流量设定为，其中ij表示的是管段的起点和止点编号。
水力计算的简化原则
（1）简化管段。
由于市政给水管网的铺设非常复杂，管材型号繁多，因此在进行水力计算时非常麻烦，所以为了方便计算通常在建立管网模型时通常需要在某一个已知的管径以上规模上建立，将小于该已知管径的管段进行删减或者合并，然后建立简化模型。
但是要注意当某个比较小的管径对下游的管段压力分布有十分重要的影响作用时，该小管径不能进行简化处理，这样能够保证建立简化模型的计算准确度。
在进行简化的过程中必定会对管段节点处的流量的分配造成一定的影响，另外经过简化后管网节点的流量也会因为不同的分配方法而造成模型中管网节点流量的不同。
实际上，管网中的任何一个节点处的流量的分配方案都必须按照实际的管网情况而不断进行调整，只有这样才能够使简化后的模型的计算结果和实际管网的水力情况尽可能地吻合。
（2）简化流量。
由于设计管网水力模型需要对管网进行简化，因此管段中的流量也必须进行相应的简化调整。
简化后的管网流量设定为在连接管段处的管道节点处的流量。
虽然这样设定是具有一定的必须要性和合理性，但是其也存在着一定的不确定性和主观性。
例如在实际建模过程中我们遇到这样的情况，由于某大用户流量在分配时出现失误，将其分配到了错误节点上，最后导致建立的管网模型和实际的管网压力分布有很大的出入，计算结果不具备参考价值。
（3）简化局部阻力系数。
由于在给水管网中，局部产生的水头损失比沿程损失相比非常小，所以为了简便计算，在建立管网模型时我们通常将局部水头损失忽略。
4、管网水力计算方法
（1）流量法。
流量法进行水力计算的基础方程包括：节点方程、回路方程以及压降方程。
流量法的原理是：把压降方程和回路方程联立可以得到下面的方程：
这个式子和节点方程联立后能够得到和管段数相同的方程组。
通过解方程后就能够将各个管段的流量计算出来。
通常求解时经常用逐步近似法求解。
环状网在进行流量初分后就能够满足节点方程的求解条件，但是无法满足回路方程，所以需要将j-i个连续性方程进行联立，并将L个非线性回路方程进行联立，这样就能够求出能够满足回路和节点方程的管段流量。
（2）水压法。
该法是利用水头损失流量表示的管网计算方法。
该方法的基础方程主要有：一，N个用h（水头损失）表示q（管段流量）成为压降方程的关系式；二，J-M个节点方程，J表示节点数目，M表示配水源数量；三，E个回路方程，E是环数。
用水压法求解的计算方程为：
将节点水压作为求解量，对J-M个方程进行求解，这样就能
够将各个节点的水压计算出来。
求解方法和上文叙述的流量法求解方法相似，这里不作过多叙述。
结语
总之，通过建立简化管网模型可以有效地、方便地对市政管网中存在的供水问题进行实时分析。
在建立管网模型时必须要根据系统的实际情况设计和实际情况的吻合度最高的水力模型，科学分析各类操作对市政供水管网运行产生的影响，从而对管网水系统进行科学的调度。
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