草坪灌溉与排水工程学第四章管道水力学原理

1、第四章第四章 管道水力学原理管道水力学原理VDRe管中流动水流单位重量水体一般具有三种管中流动水流单位重量水体一般具有三种 不同能量，不同能量，位能、压能位能、压能(合称为势能合称为势能)和动能和动能， 称为称为总机械能或总水头总机械能或总水头。两个断面之间能量守。两个断面之间能量守 恒，即两个断面之间流入的能量一定等于流出恒，即两个断面之间流入的能量一定等于流出 的能量。的能量。w w式中：式中：z z1 1、 z z2 2 : :势能（重力势能），位置水头势能（重力势能），位置水头 P P1 1/、P2/：压能（压力势能），压强水头压能（压力势能），压强水头 V V1 12 2/2g/2g

2、、V22/2g g ：动能，流速水头动能，流速水头 h hw w：能量损失（中间流出），叫损失水头能量损失（中间流出），叫损失水头 HH2H3H1式中：式中： 管道沿程阻力系数（与流态和管壁粗糙度有关）管道沿程阻力系数（与流态和管壁粗糙度有关）vv管道平均流速（管道平均流速（m/s)m/s)gg重力加速度，重力加速度，g=9.8m/sg=9.8m/s2 2LL同一管径管道长度（同一管径管道长度（m)m)DD管道内径（管道内径（m m）gvDLhf22bmfdLQfh* 式中： f 与沿程阻力系数有关的摩阻系数 m 流量指数 b 管径指数 上述f, m, b 值可从有关表中查得喷灌工程技术规范喷

3、灌工程技术规范中规定应用的公式如下：中规定应用的公式如下：各种管材的各种管材的f、m、b值值管材 f m b混凝土管 1.516106 2 5.33旧钢、铸铁管 6.25 105 1.9 5.1石棉、水泥管 1.455 105 1.85 4.89硬塑料管 0.948 105 1.77 4.77铝合金管 0.861 105 1.74 4.74gvhj22 v断面平均流速；断面平均流速； g重力加速度；重力加速度； 局部阻力系数，可以计算得。局部阻力系数，可以计算得。五、总水头损失五、总水头损失jfwhhh 实际上是选择各级管道的最优管径。实际上是选择各级管道的最优管径。（1）经验公式法：）经验公

4、式法：(Q为设计流量，为设计流量，单位为单位为mm） 若若Q120mQ120m3 3/h/h；v经济流速，依经验而取，一般取经济流速，依经验而取，一般取0.62.5m/s 这样计算结果往往是非标准化管径，最后可取相这样计算结果往往是非标准化管径，最后可取相近的标准化管径。近的标准化管径。mHHnqqn1189. 08 . 0118 . 015 . 0HHqqnhj10HH 12HH 3H 4H 5H 6hf 1hf 2hf 3 hf 4hf 56fhHHHwfj 一般计算方法:jifijfwhhHHH简易计算方法：简易计算方法： 喷灌支管的特点：每隔固定间距，就有一个喷头喷灌支管的特点：每隔固

5、定间距，就有一个喷头分流，每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种分流，每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种等间距、等流量分流的管称为多口出流管，有一种等间距、等流量分流的管称为多口出流管，有一种简便计算沿程总水头损失的方法简便计算沿程总水头损失的方法其方法为：其方法为： 首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分流）的水头损失流）的水头损失hf, ,然后再乘以一个小于然后再乘以一个小于1的折减系数（的折减系数（多口系数）多口系数）F，即得多口管的沿程水头损失：即得多口管的沿程水头损失： 多口系数多口系数F F与出流孔数目，孔口位置及流量指数与出流

6、孔数目，孔口位置及流量指数等有关，其计算公式为：等有关，其计算公式为：ffhFH*21161211111*NmNmFxNxFNF式中：式中：m流量指数（与材质有关）流量指数（与材质有关） N管上出水口总数（或喷头总数）管上出水口总数（或喷头总数） x第一个出水口到管道进口距离与出水口间第一个出水口到管道进口距离与出水口间 距的比值距的比值即：即： F1x=1时的多口系数时的多口系数 多口系数已制成表，不必计算，可直接查取多口系数已制成表，不必计算，可直接查取平均压力或平均流量所处的位置在平均压力或平均流量所处的位置在：v距离支管进口距离支管进口0.4L处，此处的水头损失为处，此处的水头损失为3

7、/4Hfv要求此处的压力等于喷头的工作压力要求此处的压力等于喷头的工作压力v支管进口水头支管进口水头H0H喷头设计压力喷头设计压力H竖管高度竖管高度3/4Hf1/2Z（下坡，上坡）（下坡，上坡）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH0已知：已知：喷头流量喷头流量q=3.2m3/h, , 喷头个数喷头个数8，喷头间距，喷头间距18m，竖管高度，竖管高度1m，喷头工作压力喷头工作压力350kPa，平地，支管采用，平地，支管采用PVC管管试分别计算：2.当支管管径采用D163mm和D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水头1.支管允许的最大压力差干管干管支支 管管竖竖管管H0HfHf0解：多孔出流时的水头损失多孔出流时的水头损失：Hf Hf0 F=51.3 0.387=19.8 m支管进口水头支管进口水头：H0H喷头设计压力H竖管高度3/4Hf1/2Z 35m+1m+3/4 19.