1、4.1 给水管道系统及输水管（渠）布置给水管道系统及输水管（渠）布置nDistribution System&Transmission Mainsn任务：将水供给用户，保证用户的水质、水量和任务：将水供给用户，保证用户的水质、水量和水压水压1.影响工程投资影响工程投资2.影响管理的复杂性影响管理的复杂性3.影响供水系统工作的可靠性影响供水系统工作的可靠性树状管网布置的基本形式、特点及其应用范围树状管网布置的基本形式、特点及其应用范围树状网（树状网（Branch）（串联系统）（串联系统）水厂4.1.1 给水管网布置原则及布置形式给水管网布置原则及布置形式环状管网布置的基本形式、特点及其应用范围环
2、状管网布置的基本形式、特点及其应用范围环状网（环状网（Loop）（并联系统）（并联系统）水厂4.1.1 给水管网布置原则及布置形式给水管网布置原则及布置形式4.1.1 给水管网布置原则及布置形式给水管网布置原则及布置形式n安全供水安全供水n控制投资控制投资 并重并重n树网与环网结合树网与环网结合n中心区（重点区域）环状与周边树状中心区（重点区域）环状与周边树状n近期树状与远期环状近期树状与远期环状主干线主干线次干线次干线支、户线支、户线给水给水管网管网北京市区北京市区管网总长度管网总长度6600kmn主干线主干线400kmn次干线次干线2650kmn支线支线2300kmn户线户线1300km东
3、至通州卫星城，南至东至通州卫星城，南至西红门、亦庄经济开西红门、亦庄经济开发区，西至石景山鲁发区，西至石景山鲁谷，北至北清路，供谷，北至北清路，供水服务面积水服务面积608km2西红门西红门石景山石景山北清路北清路排水管网排水管网nP84n均为树枝状布置均为树枝状布置n依地形而设依地形而设街区街区供水供水自水厂自水厂干管干管连接管连接管分配管分配管分配管分配管阀门阀门干管干管4.1.2 给水管网定线给水管网定线干管管径与分配管管径之间无明显的界限干管管径与分配管管径之间无明显的界限管网中的管道管网中的管道n干管干管主要完成输送及配水任务，联系各个供水区主要完成输送及配水任务，联系各个供水区域，
4、管径较大域，管径较大n连接管连接管联系各干管而构成环状网，完成配水任务，联系各干管而构成环状网，完成配水任务，并用来保证供水安全并用来保证供水安全n分配管分配管从干管上取水供给用户和消防龙头，管径从干管上取水供给用户和消防龙头，管径为消防流量所限制为消防流量所限制定线原则与步骤定线原则与步骤n干管（城市管网为干管，企业管网为全部）干管（城市管网为干管，企业管网为全部）n沿现有道路或规划道路定线沿现有道路或规划道路定线n靠近用水户靠近用水户n管线大致均匀遍布整个供水区管线大致均匀遍布整个供水区n包括阀门和消火栓等的设置包括阀门和消火栓等的设置1.拟定供水主流方向（干管延伸方向）：向大用户拟定供水
5、主流方向（干管延伸方向）：向大用户2.平行设置多条干管平行设置多条干管3.加连接管使成环加连接管使成环阀门阀门Valvesn数量尽量少以降低造价，数量尽量少以降低造价，但要足够以便于使用和但要足够以便于使用和管理管理n干管一定距离处干管一定距离处n支管起点支管起点n三通下游三通下游室外给水设计规范室外给水设计规范消火栓消火栓Fire Hydrants5m 2m工业企业内部的管网定线工业企业内部的管网定线n全部管线全部管线n考虑分质、分压供水考虑分质、分压供水n考虑供水安全性考虑供水安全性n考虑设备对供水的特殊要求考虑设备对供水的特殊要求n考虑施工和检修考虑施工和检修4.1.3 输水管（渠）定线
6、输水管（渠）定线n范围：原水输水管渠和清水输水管范围：原水输水管渠和清水输水管n特点：距离长、管径大、重要性强特点：距离长、管径大、重要性强n定线原则定线原则n降低投资降低投资与保障与保障输水安全输水安全，综合考虑，综合考虑1.城乡工农业建设规划城乡工农业建设规划2.尽量缩短线路长度降低造价尽量缩短线路长度降低造价3.减少拆迁，少占农田减少拆迁，少占农田4.施工和维护检修方便施工和维护检修方便5.双管系统或一管一库双管系统或一管一库6.与运行方式相结合（与运行方式相结合（Gravity、Pressure等）等）7.附属设施附属设施1.初步定线初步定线水源泵房水源泵房城市城市水厂水厂输水管渠一般
7、设计步骤输水管渠一般设计步骤2.现场踏勘现场踏勘城市城市水源泵水源泵房房水厂水厂输水管渠一般设计步骤输水管渠一般设计步骤3.地形测量地形测量城市城市水源泵房水源泵房水厂水厂输水管渠一般设计步骤输水管渠一般设计步骤4.管渠定线管渠定线城市城市水源泵房水源泵房水厂水厂输水管渠一般设计步骤输水管渠一般设计步骤5.管渠设计管渠设计城市城市泵站泵站水源泵房水源泵房水厂水厂输水管渠一般设计步骤输水管渠一般设计步骤6.绘制施工图绘制施工图平面图平面图管道纵剖面图管道纵剖面图管道节点详图管道节点详图输水管渠一般设计步骤输水管渠一般设计步骤4.2 给水管网水力计算给水管网水力计算4.2.1管网图形简化管网图形简
8、化4.2.2沿线流量及节点流量沿线流量及节点流量4.2.3管段计算流量管段计算流量4.2.4管径管径4.2.5水头损失水头损失4.2.6树状管网水力计算树状管网水力计算4.2.7管网计算基础方程管网计算基础方程4.2.8环状管网水力计算环状管网水力计算4.2.9给水管道系统校核给水管道系统校核4.2.1管网图形简化管网图形简化n管网图形（管网计算模型）管网图形（管网计算模型）P=J+L-1n节点节点Jointn管段管段Pipen管线管线n环环Loopn基环基环n虚节点虚节点n虚管段虚管段n虚环（虚环的数目等于实际水源数减虚环（虚环的数目等于实际水源数减1；虚；虚管段数目等于实际水源数）管段数目
9、等于实际水源数）4561237PT0节点（节点（Joint）n人为设置在管网计算模型的管道上的一些点人为设置在管网计算模型的管道上的一些点n用户用水量能够并且只能从节点上流出，称为用户用水量能够并且只能从节点上流出，称为“节点流量节点流量”n节点位置的设置有一定的任意性节点位置的设置有一定的任意性n但必须能在一定的近似程度上，尽量反映实际但必须能在一定的近似程度上，尽量反映实际用水的空间分布情况用水的空间分布情况没有规定哪些地方必需设置节点没有规定哪些地方必需设置节点管道交汇连接处管道交汇连接处（为计算方便常设节点）（为计算方便常设节点）管道转弯变径处管道转弯变径处管道末梢管道末梢（为计算方便
10、常设节点）（为计算方便常设节点）水源点：水源点：泵站、水塔泵站、水塔管段（管段（Pipe)n在管网计算模型中每根连接节点与节点的单条在管网计算模型中每根连接节点与节点的单条计算管道计算管道n管段中的流量在某特定时刻为唯一的数值管段中的流量在某特定时刻为唯一的数值n没有规定单一管段上的管径必须统一，一般为没有规定单一管段上的管径必须统一，一般为了计算方便，管段常设置成统一的管径了计算方便，管段常设置成统一的管径管道交汇连接处管道交汇连接处管道转弯变径处管道转弯变径处未作为节点未作为节点管道末梢管道末梢这是一条管段这是一条管段节点流量节点流量节点流量节点流量这又是一条管段这又是一条管段D1D2=D
11、1或或D2D14.2.1管网图形简化管网图形简化n什么情况下需要进行管网图形的简化？什么情况下需要进行管网图形的简化？n如何进行管网图形的简化？如何进行管网图形的简化？.分解管网分解管网分离点上的水流分离点上的水流流量和方向流量和方向均为已知均为已知4.2.1管网图形简化管网图形简化.合并和省略管段合并和省略管段邻近且平行的小直邻近且平行的小直径管段可以合并径管段可以合并直径相对较小的直径相对较小的管段可以省略管段可以省略简化计算的结果：简化计算的结果：管径计算值管径计算值偏大偏大管段的合并和省略管段的合并和省略存在一定的任意性存在一定的任意性4.2.1管网图形简化管网图形简化管网物理模型管网
12、物理模型管网计算模型管网计算模型4.2.1管网图形简化管网图形简化管网水力计算的思路：管网水力计算的思路：怎样把用户的流量化成可以计算的形式？怎样把用户的流量化成可以计算的形式？4.2.2沿线流量及节点流量沿线流量及节点流量用户流量大小不同用户流量大小不同用户位置没规律用户位置没规律用户流量变用户流量变化规律不同化规律不同如何进行用水流量的简化？如何进行用水流量的简化？用户流量分布用户流量分布必须进行某种必须进行某种方式的方式的理想化处理理想化处理用户有大有小用户有大有小可分为两类可分为两类城区：城区：大用户大用户集中用水量集中用水量小用户小用户分散用水量分散用水量n用户的用水量用户的用水量n
13、大用户的集中用水量（如企业用水量）大用户的集中用水量（如企业用水量）n数量少，量值大数量少，量值大n可单独设立节点可单独设立节点n小用户的分散用水量（如居民用水量）小用户的分散用水量（如居民用水量）n数量多，量值小数量多，量值小n不可能亦无必要逐一考虑不可能亦无必要逐一考虑先不管你们先不管你们这些大用户这些大用户大用户的集中用水量大用户的集中用水量先不管你们先不管你们这些大用户这些大用户小用户的分散用水量小用户的分散用水量假设均匀分布假设均匀分布(用于小用户用于小用户)1.单位面积法：单位面积法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内按面积均匀分布按面积均匀分布(用于小用户用于小用户
14、)2.单位管长法：单位管长法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内沿管道长度均沿管道长度均匀分布匀分布先不管你们先不管你们这些大用户这些大用户(用于小用户用于小用户)单位面积法：单位面积法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内按面积均匀分布按面积均匀分布用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法P1P2P3P4P1:P2:P3:P4:各管段负担对应的用水面积各管段负担对应的用水面积街区街区街区街区街区街区街区街区街区街区面积法：面积法：扣除了大用户后，扣除了大用户后，设用水量设用水量在一定在一定区域范围内区域范围内按面按
15、面积均匀分布积均匀分布单位面积上的供水量单位面积上的供水量（大用户不考虑）（大用户不考虑）AqQ 总用水量总用水量大用户用水量总和大用户用水量总和供水总面积供水总面积比流量比流量用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法L/(s m2)计算：计算：单位面积上的供水量面积单位面积上的供水量面积=P4管道所负担的供水量管道所负担的供水量（大用户暂不考虑）（大用户暂不考虑）P1P2P3P4街区街区街区街区街区街区街区街区街区街区沿线流量沿线流量 沿线流量沿线流量=比流量管道负担的面积比流量管道负担的面积用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法街区街区街区街区分角线法分角线法对角线法对角线法
16、用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法结果：结果：将均摊在供水面积上的分散用水量（小用户）将均摊在供水面积上的分散用水量（小用户）转化为转化为沿线流量沿线流量用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法先不管你们先不管你们这些大用户这些大用户小用户的分散用水量小用户的分散用水量假设均匀分布假设均匀分布(用于小用户用于小用户)1.单位面积法：单位面积法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内按面积均匀分布按面积均匀分布(用于小用户用于小用户)2.单位管长法：单位管长法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内沿管道长度均沿管道长度均匀分布匀分布先不管你们先不管你们这些
17、大用户这些大用户用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法(用于小用户用于小用户)单位管长法：单位管长法：设用水量设用水量在一在一定区域范围内定区域范围内沿管道长度均沿管道长度均匀分布匀分布 lqQqs单位管道长度上单位管道长度上的供水量的供水量（大用户不考虑）（大用户不考虑）总用水量总用水量大用户用水量总和大用户用水量总和供水管线的供水管线的计算长度计算长度总和总和用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法比流量比流量L/(s m)概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法管道实际长度为管道实
18、际长度为LL这是物理长度这是物理长度概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度L两条管道两条管道物理长度一样物理长度一样管道的配水密度管道的配水密度是上一条的是上一条的1/2L采用同样的配水采用同样的配水密度以后，计算密度以后，计算长度只相当于以长度只相当于以上管长的一半上管长的一半计算长度：计算长度：1/2L概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度概念：管道的计算长度结论结论n如果某管道的实际配水密度是管网管道配水密度设如果某管道的实际配水密度是管网管道配水密度设定值的定值的k倍，那么该管道的计算长度就是其物理长倍，那么该管道的计算长
19、度就是其物理长度的度的k倍倍n计算长度的概念解决了配水密度的区域性差别问题计算长度的概念解决了配水密度的区域性差别问题n两侧配水的管段两侧配水的管段计算长度计算长度=实际长度实际长度n单侧配水的管段单侧配水的管段计算长度计算长度=实际长度的一半实际长度的一半n不配水的管段不配水的管段计算长度为计算长度为0计算：计算：每根管道所负担的供水量每根管道所负担的供水量ql =（大用户不考虑大用户不考虑）lqs 比流量比流量qs该管道的该管道的计算长度计算长度计算沿线流量计算沿线流量ql 用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管
20、道长度法结果：结果：将均摊在供水管道长度上的分散用水量（小用户）将均摊在供水管道长度上的分散用水量（小用户）转化为转化为沿线流量沿线流量 lqQqs按管道长度计算的比流量按管道长度计算的比流量qs按单位面积计算的比流量按单位面积计算的比流量qsA按管道长度计算的沿线流量按管道长度计算的沿线流量qllqqsl AqQqsAAqqsAlA 按管道负担面积计算的沿线流量按管道负担面积计算的沿线流量qlA用水流量沿管长分布不均匀时用水流量沿管长分布不均匀时用水流量沿管长分布较均匀时用水流量沿管长分布较均匀时计算比流量和沿线流量计算比流量和沿线流量（不考虑大用户）（不考虑大用户）总用水量扣除大用户总用水
21、量扣除大用户面积法面积法单位管道长度法单位管道长度法沿线流量沿线流量将沿线流量转换到管段节点将沿线流量转换到管段节点为什么要将沿线流量分配到节点？为什么要将沿线流量分配到节点？用户用水量只能以节点流量的方式流出用户用水量只能以节点流量的方式流出（管段流量沿程不变）（管段流量沿程不变）假定沿线流量沿管段长度均布假定沿线流量沿管段长度均布设想成连续的沿程均匀泄流形式设想成连续的沿程均匀泄流形式转换成离散的节点流量转换成离散的节点流量转换原则：转换后的管段转换原则：转换后的管段水头损失与转换前一样水头损失与转换前一样设想成连续的沿程均匀设想成连续的沿程均匀泄流形式的沿线流量泄流形式的沿线流量oxql
22、+qtqtqlqtqxql+qtqt沿线流量沿线流量转输流量转输流量管道内的流量分析管道内的流量分析转输流量转输流量oxql+qtqtqlqtqx沿管道变化的流量沿管道变化的流量oxql+qtqlqtqx沿管道不变的流量沿管道不变的流量qt(1-)qlq=qt+ql用一个不变的折算流量用一个不变的折算流量q代替原来的代替原来的qx进行计算进行计算原则：代替后的管段水头损失与代替前一样原则：代替后的管段水头损失与代替前一样qloxql+qtqtqlqtqxoxql+qtqlqtqxqt(1-)qlq=qt+ql用一个不变的折算流量用一个不变的折算流量q代替原来的代替原来的qx进行计算进行计算原则
23、：代替后的管段水头损失与代替前一样原则：代替后的管段水头损失与代替前一样dxlxlqqalhllt 02)(22)(ltqqalalqh =ql管网末梢处管网末梢处qt=0,所以所以=0,=0.577管网供水入口处管网供水入口处=qt/ql +,5.0lim g g取取=0.5!lim0 0g gltqq g gg gg gg g 312取取=0.5q0.5ql0.5qlql+qtqt当中节点当中节点A流出的节流出的节点流量等于各管段点流量等于各管段一端的节点流量之和一端的节点流量之和四根管段，每根四根管段，每根管段两端设节点管段两端设节点A liqq5.0BCDE)(5.0)()()()(E
24、AlDAlCAlBAlAqqqqq n公式公式5-11n分散用水量转化到节点的公式分散用水量转化到节点的公式n转化到节点转化到节点i的节点流量的节点流量qi等于与该点相连等于与该点相连各管段沿线流量总合的一半各管段沿线流量总合的一半n未考虑集中用水量未考虑集中用水量 liqq5.01.将集中流量转移到就近的节点将集中流量转移到就近的节点大用户集中用水量的处理大用户集中用水量的处理2.将集中流量按一定比例分配到管段两端节点将集中流量按一定比例分配到管段两端节点3.将集中流量所在位置处理成一个节点将集中流量所在位置处理成一个节点n 实践中将集中流量处理为节点流量的方法实践中将集中流量处理为节点流量
25、的方法转换成管段两端的节点流量转换成管段两端的节点流量（管段流量（管段流量q沿程不变）沿程不变）qxqx+qtqt(1-)qxqxqx+qtqt转换原则：转换后的管段转换原则：转换后的管段水头损失与转换前一样水头损失与转换前一样管网中节点流量的计算管网中节点流量的计算总用水量扣除大用户总用水量扣除大用户面积法面积法单位管道长度法单位管道长度法沿线流量沿线流量节点流量节点流量集中流量集中流量集中集中qqqli 5.0管网中节点流量的计算管网中节点流量的计算总用水量扣除大用户总用水量扣除大用户面积法面积法单位管道长度法单位管道长度法沿线流量沿线流量节点流量节点流量集中流量集中流量管网在不同的工作条
26、件下管网在不同的工作条件下一般计算出来的节点流量一般计算出来的节点流量各不相同各不相同最高用水时最高用水时最大转输时最大转输时消防时消防时事故时事故时例：比流量、沿线流量、节点流量例：比流量、沿线流量、节点流量某城镇最高时用水量为某城镇最高时用水量为Q=300L/s，其中工业用水量，其中工业用水量q=90L/s，集中从节点，集中从节点4取出。干管各管段长度取出。干管各管段长度(m)如图如图所示。管段所示。管段4-5、1-2、2-3为单侧配水，其余为双侧配水，为单侧配水，其余为双侧配水，求管网比流量求管网比流量qs和节点和节点4的节点流量的节点流量q4。45612800m800m800m600m
27、800mQ=300L/s3400m7600m600mn管网总计算长度：管网总计算长度：n由管网总用水量求得比流量：由管网总用水量求得比流量：n沿线流量：沿线流量：ql1-4=qsl1-4=0.05600=30(L/s)；ql4-5=qsl4-5=0.05400=20(L/s)节点流量折算系数取节点流量折算系数取0.5，从而求得节点流量：，从而求得节点流量：q4=0.5(30+20)+90=115(L/s)(42004008003600380021mL )/(05.0420090300msLLqQqs 45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m
28、最不利管段事故时？最不利管段事故时？n校核流量校核流量Q=70%Qh)(38004008003600280021mL 事故事故)/(03158.0003890%70300msLLqQqs 事事故故事事故故45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m最不利管段事故时？最不利管段事故时？n校核流量校核流量Q事故事故=70%Qh简化做法：不必重新计算比流量，直接令各节简化做法：不必重新计算比流量，直接令各节点流量为最高用水时的点流量为最高用水时的70%，以简化计算，以简化计算最高时最高时事故事故iiqq%7045612800m800m800m600m
29、800mQ=300L/s3400m7600m600m最高用水兼消防时？最高用水兼消防时？n设计人口设计人口10万人，消防用水量万人，消防用水量35L/s，同时发生火，同时发生火灾次数灾次数2次，次，Q消防消防=70+Qh=370L/s不变不变消防消防)(00424008003600380021mL 不不变变消消防防消消防防)/(50.00042)9070(70)300(msLLqQqs 45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m最高用水兼消防时？最高用水兼消防时？nQ消防消防=70+Qh=370L/s因此，没必要重新计算比流量，而是直接在火灾
30、点增因此，没必要重新计算比流量，而是直接在火灾点增加消防流量即可，即消防时的节点流量为：加消防流量即可，即消防时的节点流量为：n火灾点火灾点n非火灾点非火灾点消消防防最最高高时时消消防防qqq ii最最高高时时消消防防iiqq 45612800m800m800m600m800mQ=300L/s3400m7600m600m计算：各管段直径；计算：各管段直径；各供水设施和调蓄设施各供水设施和调蓄设施 （泵站、水库、水塔等）（泵站、水库、水塔等）为什么要预先给各为什么要预先给各管段确定一个流量？管段确定一个流量？1.为了初步选定管径为了初步选定管径4.2.3管段计算流量管段计算流量1.为了初步选定管
31、径为了初步选定管径2.在环状网计算中，在环状网计算中，为了选定迭代计算的初值为了选定迭代计算的初值管网水力计算步骤管网水力计算步骤5：管网中管段流量的预定管网中管段流量的预定为什么要预先给各为什么要预先给各管段确定一个流量？管段确定一个流量？单水源树状网管单水源树状网管段流量的确定：段流量的确定：容易计算容易计算;管段流量值唯一管段流量值唯一5648327585+8+4=176+2=817+8+3+7=35，或2+3+4+5+6+7+8=35等于下游各节点流量等于下游各节点流量之和之和每个节点的供水每个节点的供水路线只有一条路线只有一条4.2.3管段计算流量管段计算流量到每个节点的供水到每个节
32、点的供水路线不止一条路线不止一条环状网管环状网管段流量的确定：段流量的确定：即使通往节点的即使通往节点的供水路线只有两条，供水路线只有两条，也存在着无穷多个也存在着无穷多个流量分配的组合流量分配的组合4.2.3管段计算流量管段计算流量既然管径是根据所预定流过既然管径是根据所预定流过的流量选择的，流量分配方案不的流量选择的，流量分配方案不同，选出的管径当然也不同。同，选出的管径当然也不同。什么是最佳的流量分配方案？什么是最佳的流量分配方案？环状网管环状网管段流量的确定：段流量的确定：4.2.3管段计算流量管段计算流量最经济的流量分最经济的流量分配方案配方案树状网树状网天然树叶是流量天然树叶是流量
33、经济分配的典范经济分配的典范环状网管环状网管段流量的确定：段流量的确定：4.2.3管段计算流量管段计算流量不可靠！不可靠！环状网管环状网管段流量的确定：段流量的确定：最经济的流量分最经济的流量分配方案配方案树状网树状网4.2.3管段计算流量管段计算流量环状网环状网管段流量的确定：管段流量的确定：在满足在满足可靠性可靠性的的要求下力求要求下力求经济经济一般认为：一般认为：不同的流量分配方案不同的流量分配方案不会造成管网造价的明显差别不会造成管网造价的明显差别4.2.3管段计算流量管段计算流量环状网流环状网流量分配步骤量分配步骤1.按主要供水方向按主要供水方向确定各管段的流向确定各管段的流向可能是
34、环网的可能是环网的总水头最低之处总水头最低之处可能也是环网的可能也是环网的总水头最低之处总水头最低之处环状网环状网管段流量的确定：管段流量的确定：在满足在满足可靠性可靠性的的要求下力求要求下力求经济经济4.2.3管段计算流量管段计算流量环状网流环状网流量分配步骤量分配步骤3.连接管连接管平时的平时的流量流量虽然虽然不大不大，但其管，但其管径不能取得过小径不能取得过小2.沿供水主流方向选定沿供水主流方向选定数根供水干管，在各数根供水干管，在各干干管中尽可能均匀分配管中尽可能均匀分配流量流量1.按按供水主流方向供水主流方向确定各管段的流向确定各管段的流向环状网环状网管段流量的确定：管段流量的确定：
35、在满足在满足可靠性可靠性的的要求下力求要求下力求经济经济4.2.3管段计算流量管段计算流量管网流量分配原则：管网流量分配原则：流入节点的流量流入节点的流量等于流出节点的流量等于流出节点的流量4.2.3管段计算流量管段计算流量0 ijiqq管网流量分配原则：管网流量分配原则：流入节点的流量流入节点的流量等于流出节点的流量等于流出节点的流量qdqeiqcqaqbi节点的节点的节点流量节点流量与与i节点相连接的各条管节点相连接的各条管段的管段流量，约定：段的管段流量，约定：流入节点为负流入节点为负流出节点为正流出节点为正qi4.2.3管段计算流量管段计算流量管网流量分配原则：管网流量分配原则：流入节
36、点的流量流入节点的流量等于流出节点的流量等于流出节点的流量qiqdqeiqcqaqb0 ijiqq连续性方程连续性方程（物质守恒定律）（物质守恒定律）4.2.3管段计算流量管段计算流量n树状管网如图，虚线所示为其供水区域界线，各管树状管网如图，虚线所示为其供水区域界线，各管段的长度和水流方向如图，最高用水时的总流量为段的长度和水流方向如图，最高用水时的总流量为60L/s，节点均无集中流量，求管段，节点均无集中流量，求管段1-2的计算流量。的计算流量。总计算长度：总计算长度：800+700+500+600+400=3000m 比流量比流量 qs=603000=0.02L/sm 沿线流量沿线流量q
37、l1-2=0.02800=16L/s 节点流量节点流量q1=162=8L/s 1-2管段计算流量管段计算流量60-8=52L/s 1 2 3 4 5 800m700m600m500m800m 64.2.3管段计算流量管段计算流量-环状网流量分配环状网流量分配n按照管网的主要供水方向，初步拟定各管按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向段的水流方向n选定几条主要的平行干管线，这些平行干选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件连续性即满足节点流量平衡的条件n与与干管线垂直的连接管，中可分配
38、较小的干管线垂直的连接管，中可分配较小的流量流量vqD4管段中所分管段中所分配的流量配的流量管段中的流速管段中的流速流速上限：流速上限：(2.53m/s)减少水锤事故和渗漏减少水锤事故和渗漏;考虑远期发展考虑远期发展流速下限：流速下限：考虑悬浮物沉积（考虑悬浮物沉积（0.6m/s）和水的更新时间）和水的更新时间考虑事故：连接管必须能在考虑事故：连接管必须能在管网事故时输送一定流量管网事故时输送一定流量考虑消防：考虑消防：D100mm考虑经济：管径大则管网造价考虑经济：管径大则管网造价高但供水系统运行电费省高但供水系统运行电费省4.2.4管径管径确定管径具体数值并不简单确定管径具体数值并不简单管
39、网造价管网造价投资偿还期投资偿还期tCpMCWt)100(1 管网总费用公式管网总费用公式年运行管理费用年运行管理费用年电费年电费折旧大修费折旧大修费折旧大修费率折旧大修费率管网年折算费用公式管网年折算费用公式1)1001(/MCpttWWt 是管径的是管径的减函数减函数是管径的增函数是管径的增函数确定管径具体数值并不简单确定管径具体数值并不简单0管径管径管网年折算费用管网年折算费用Cpt)1001(M11)1001(MCptW 经济管径经济管径这些经济计算方法在实践中难以应用这些经济计算方法在实践中难以应用经济指标有地域性经济指标有地域性经济指标有时效性经济指标有时效性经济流速与管段在管网中
40、的经济流速与管段在管网中的位置和工作条件有关位置和工作条件有关理论上确实有经济流速存在理论上确实有经济流速存在但实践中往往采用经验流速值但实践中往往采用经验流速值4.2.4管径管径1.平均经济流速法定管径平均经济流速法定管径n管道的经济流速是指在一定的设计年限内管道的经济流速是指在一定的设计年限内使管道的造价和运行管理费用之和最低使管道的造价和运行管理费用之和最低（即年折算费用为最低）的流速（即年折算费用为最低）的流速n表表4-1n平均经济流速的取值：平均经济流速的取值：nDN400mm，0.60.9m/snDN400mm，0.91.4m/s试算试算n如管段流量如管段流量50L/s，D=？n设
41、设v=1.0m/s，则，则n设设v=0.8m/s，则，则n取取D=300mm，则实际流速为，则实际流速为vqD4)(25.0105.04mD)/(71.03.005.04422smDqv)(28.08.005.04mD4.2.4管径管径2.界限流量法定管径界限流量法定管径nP59表表4-2n经济因素经济因素f P212n当经济因素当经济因素f 1时，管段流量折算为时，管段流量折算为再依据折算过的流量利用表再依据折算过的流量利用表4-2确定管径确定管径ijqfq30 界限流量示意界限流量示意q1q2q3q4q。qWD=100D=150D=200D=250D=3004.2.5水头损失水头损失ijH
42、iHjhijHi-Hj=hijqijijijijlhi 管段水头损失与节点水压的关系管段水头损失与节点水压的关系hz=hy+hjn沿程水头损失沿程水头损失hyn理论公式理论公式n经验公式经验公式n巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式n海森海森-威廉公式威廉公式n局部水头损失局部水头损失hjn(5-10%)hygvDllihijijijijijij22 沿程水头损失公式（沿程水头损失公式（GB50013）1.塑料管（及内涂塑料的钢管）塑料管（及内涂塑料的钢管）达西公式达西公式与管道的相对粗糙度（与管道的相对粗糙度（/d）和雷诺数（）和雷诺数（Re）有关；有关；为管道当量粗糙度（为管道当量粗糙度（mm
43、）n埋地聚氯乙烯管：埋地聚氯乙烯管：n埋地硬聚乙烯管：埋地硬聚乙烯管：gvDllihijijijijijij22 Re304.0 )Re51.272.3lg(21 d 沿程水头损失公式（沿程水头损失公式（GB50013）2.混凝土管（渠）及采用水泥砂浆内衬的金属管混凝土管（渠）及采用水泥砂浆内衬的金属管道道巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式RCvlhi22 611;1RnCRnCy 沿程水头损失公式（沿程水头损失公式（GB50013）3.输配水管道、输配水管道、配水管网配水管网水力平差计算水力平差计算海森海森-威廉公式威廉公式87.4852.1852.167.10DClqh 沿程水头损失水力计算
44、参数值沿程水头损失水力计算参数值管道种类管道种类粗糙系数粗糙系数n海森海森-威廉系数威廉系数Ch当量粗糙度当量粗糙度（mm）钢管、铸铁管钢管、铸铁管水泥砂浆内衬水泥砂浆内衬0.011-0.012120-130/涂料内衬涂料内衬0.0105-0.0115130-140/旧管（未做内衬）旧管（未做内衬）0.014-0.01890-100/混凝土管混凝土管预应力混凝土管预应力混凝土管（PCP）0.012-0.013110-130/预应力钢筒混凝预应力钢筒混凝土管（土管（PCCP）0.011-0.0125120-140/矩形混凝土管渠矩形混凝土管渠/0.012-0.014/化学管材，内化学管材，内衬与
45、内涂塑料衬与内涂塑料的钢管的钢管/140-1500.010-0.030n分析问题经常用到水头损失计算的一般公式分析问题经常用到水头损失计算的一般公式:水头损失公式水头损失公式nm2525.331.8524.8722sqalqh ilsqalqdqklhnnmn 25222264qdCRCvi 87.4852.1852.167.10dCqih 852.1852.1sqalqh gvdlh22 33.52dqki 4.2.6树状管网水力计算树状管网水力计算n树状管网：任意两节点之间只有一条管线树状管网：任意两节点之间只有一条管线n环状管网：任意两节点之间至少连接两条管线环状管网：任意两节点之间至少
46、连接两条管线1234545612374.2.6树状管网水力计算树状管网水力计算水力计算基本步骤水力计算基本步骤：n沿线流量和节点流量沿线流量和节点流量n管段设计流量管段设计流量n管径管径n水头损失水头损失n水压核算水压核算n水塔高度与水泵扬程水塔高度与水泵扬程4.2.6树状管网水力计算树状管网水力计算-例题例题n图见教材图见教材P634.2.6树状管网水力计算树状管网水力计算-例题例题n图见教材图见教材P63n0-8共共9个节点个节点n5万人用水，万人用水，150L/人人 d，最小服务水头，最小服务水头16m，Kh=1.2n工业用水工业用水400m3/d，两班制，两班制，Kh=1.0n设有网前
47、水塔设有网前水塔n管长已知管长已知1.设计用水量设计用水量nQdn综合生活综合生活5万人万人150L/人人 d=7500m3/dn工业工业400m3/dn市政，略市政，略n漏损，漏损，790010%=790m3/dn未预见未预见869010%=870m3/dnQd=9560m3/d（=9160/24+400/16）=381.7+25=406.7m3/h 1.设计用水量设计用水量nQd=9560m3/d=406.7m3/hnKh=1.21.6，Qh406.7m3/h（折（折112.97L/s）n若取综合若取综合Kh=1.2，则，则Qh=135.56L/sn若考虑工业用水若考虑工业用水Kh=1，集
48、中用水量为，集中用水量为6.94L/s；生；生活用水活用水Kh=1.2，分散用水量，分散用水量106.0L/s 则则Qh=381.71.2+251=483.04m3/h=134.18L/s2.管网比流量管网比流量n管网总计算长度管网总计算长度Ln不配水的管段不计长度不配水的管段不计长度n比流量比流量qs134.186.94127.240.05247(/.)24252425sQqqLs ml 3.沿线流量沿线流量ql管段编号管段编号计算计算管长管长沿线流量沿线流量0-130015.741-21507.872-325013.121-445023.614-865034.114-523012.075-
49、61909.976-720510.76合计合计2425127.244.节点流量节点流量节点编号节点编号节点流量节点流量qi012345678合计合计134.18q4=34.89+6.94=41.83方法一方法一5.管段流量、管径、水头损失管段流量、管径、水头损失管段管段编号编号管长管长m流量流量L/s流速流速m/s管径管径mm系数系数Ch水力坡水力坡度度i沿程沿程水损水损5.管段流量、管径、水头损失管段流量、管径、水头损失管段管段编号编号管长管长m流量流量L/s流速流速m/s管径管径mm系数系数Ch水力坡水力坡度度i沿程沿程水损水损总水损总水损 m5.管段流量、管径、水头损失管段流量、管径、水
50、头损失管段管段编号编号管长管长m流量流量L/s流速流速m/s管径管径mm系数系数Ch水力坡水力坡度度i沿程沿程水损水损总水损总水损 m0-13001-21502-32501-44504-86504-52305-61906-7205t-06005.管段流量、管径、水头损失管段流量、管径、水头损失管段管段编号编号管长管长m流量流量L/s流速流速m/s管径管径mm系数系数Ch水力坡水力坡度度i沿程沿程水损水损总水损总水损 m0-1300126.31 1-215017.05 2-32506.56 1-445085.64 4-865017.05 4-523026.76 5-619015.74 6-720
