管网水力计算树状管网计算

1、管网水力计算管网水力计算 我们这里讨论的管网水力计算都是新建管网的水我们这里讨论的管网水力计算都是新建管网的水力计算。力计算。 对于改建和扩建的管网，因现有管线遍布在街道对于改建和扩建的管网，因现有管线遍布在街道下，非但管线太多，而且不同管径交接，计算时下，非但管线太多，而且不同管径交接，计算时比新设计的管网较为困难。其原因是由于生活和比新设计的管网较为困难。其原因是由于生活和生产用水量不断增长，水管结垢或腐蚀等，使计生产用水量不断增长，水管结垢或腐蚀等，使计算结果易于偏离实际，这时必须对现实情况进行算结果易于偏离实际，这时必须对现实情况进行调查研究，调查用水量、节点流量、不同材料管调查研究，

2、调查用水量、节点流量、不同材料管道的阻力系数和实际管径、管网水压分布等。道的阻力系数和实际管径、管网水压分布等。第一节第一节 树状网计算树状网计算 多数小型给水和工业企业给水在建设初期多数小型给水和工业企业给水在建设初期往往采用树状网，以后随着城市和用水量往往采用树状网，以后随着城市和用水量的发展，可根据需要逐步连接成为环状网。的发展，可根据需要逐步连接成为环状网。村状网的计算比较简单，主要原因是树状村状网的计算比较简单，主要原因是树状网中每一管段的流量容易确定，且可以得网中每一管段的流量容易确定，且可以得到唯一的管段流量。到唯一的管段流量。树状网计算树状网计算p树状网计算步骤树状网计算步骤在

3、每一节点应用节点流量平衡条件在每一节点应用节点流量平衡条件q qi i+q+qijij0 0，无论从二级泵站起顺，无论从二级泵站起顺水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的管管段流量段流量q qijij ，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。任一管段的流量决定后，即可任一管段的流量决定后，即可按经济流速按经济流速v ve e求出管径求出管径D D，并，并求得水头求得水头损失损失h hijij。选定一条干线，例如从二级泵站到控制点的任一条干管线，将此干线选定一条干线，例如从二级泵站到

4、控制点的任一条干管线，将此干线上各管段的水头损失相加，求出上各管段的水头损失相加，求出干线的总水头损失干线的总水头损失，即可按式，即可按式H Hp pZ Zc c+H+Hc c+h+hs s+h+hc c+h+hn n (m) (m)和式和式H Ht t= H= Hc c+h+hn n（Z Zt tZ Zc c）计算二级泵站所需扬程）计算二级泵站所需扬程或水塔所需的高度或水塔所需的高度。这里，控制点的选择很重要，如果控制点选择不。这里，控制点的选择很重要，如果控制点选择不当而出现某些地区水压不足时，应重行选定控制点进行计算。当而出现某些地区水压不足时，应重行选定控制点进行计算。干线计算后，得出

5、干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高干线计算后，得出干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高( (等等于于节点处地面标高加服务水头节点处地面标高加服务水头) )。因此在计算树状网的支线时，起点。因此在计算树状网的支线时，起点的水压标高已知，而的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地面标高与最小支线终点的水压标高等于终点的地面标高与最小服务水头之和服务水头之和。从支线起点和终点的水压标高差除以支线长度，即得。从支线起点和终点的水压标高差除以支线长度，即得支线的水力坡度（支线的水力坡度（i=i=（H Hi iH Hj j）/L/Lijij），），再从支线每一管段的流量并再从支线每一管段

6、的流量并参照此水力坡度选定相近的标准管径。参照此水力坡度选定相近的标准管径。树状网计算例题树状网计算例题 某城市供水区用最高日最高时用水量为某城市供水区用最高日最高时用水量为0.09375m m3 3/d/d，要求，要求最小服务水头为最小服务水头为157kPa(15.7m)157kPa(15.7m)。节点。节点4 4接某工厂，工业用接某工厂，工业用水量为水量为400m400m3 3/d/d，两班制，均匀使用。城市地形平坦，地面，两班制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为标高为5.00m5.00m，管网布置见图。，管网布置见图。树状网计算例题树状网计算例题p总用水量总用水量设计最高日生活用水量：

7、设计最高日生活用水量： Q设设=Q最高时最高时=0.09375=0.09375m3/s/s工业用水量：工业用水量： 两班制，均匀用水，则每天用水时间为两班制，均匀用水，则每天用水时间为16h 工业用水量（集中流量）工业用水量（集中流量）=400/16=25m3/h=6.94L/s树状网计算例题树状网计算例题p比流量比流量管线总长度管线总长度L： L =2425m(=2425m(其中水塔到其中水塔到0 0节点的管段两侧无用户，不配节点的管段两侧无用户，不配水，因此未计入水，因此未计入L ) )比流量比流量qs： q qs s=(Q=(Qq)/Lq)/L 其中，其中， q q（集中流量）（集中流量

8、）=6.94L/s, =6.94L/s, L =2425m=2425m 则则q qs s=(Q=(Qq)/Lq)/L =(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms) =(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms)树状网计算例题树状网计算例题p沿线流量沿线流量沿线流量沿线流量q1=qsL：树状网计算例题树状网计算例题p节点流量节点流量节点节点流量流量q qi i=0.5q=0.5q1 1：节点节点4 4除包括流量除包括流量23.80L/s23.80L/s以外，还应以外，还应包括工业用水集中流量包括工业用水集中流量6.94L/s6.94L/s。树状网计算例题树状网计

9、算例题p干管各管段的水力计算干管各管段的水力计算因城市用水区地形平坦，控制点选在离泵站最因城市用水区地形平坦，控制点选在离泵站最远的干管线上的节点远的干管线上的节点8。树状网计算例题树状网计算例题p干管各管段的水力计算干管各管段的水力计算管段流量的确定管段流量的确定 各管段的管段流量等于该管段后所有节点的节点流各管段的管段流量等于该管段后所有节点的节点流量之和量之和q水塔水塔0 q水塔水塔0=q0+q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8 =93.75L/s=93.75L/sq01 q01= =q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8=88.38L/s=88.38L/sq14 q1

10、4=q4+q5+q6+q7+q8=60.63L/s=60.63L/sq48 q48=q8=11.63L/s=11.63L/s 树状网计算例题树状网计算例题p干管各管段的水力计算干管各管段的水力计算干管各管段管径干管各管段管径D和流速和流速v的确定的确定对经济流速的要求。也符合表，则此时，如我们选择管径中所选管径为，表如管段中队经济流速的要求。表组合满足、个管段，可能不止一个们可以看出，对一每一直至符合为止。这里我内的经济流速，是否符合表的，在看一下新计算所得如果否，则重新选定合理；、，如果是，则所选定的是否在经济流速范围内，看查表，确定流速，然后由准管径选定一个管径首先根据流量并参照标15s/

11、63m. 0v,63. 035. 014. 303063. 04v350mmD300mm364115vD15vDvDv15vD4qvD22树状网计算例题树状网计算例题p干管各管段的水力计算干管各管段的水力计算干管各管段水头损失干管各管段水头损失hij=aLijqij2的确定的确定56m. 008838. 0300085. 12232. 0qaKLh085. 1Ka35s/70m. 0v0.2232a25400mmDs/1.20ms/70m. 0vs/70m. 0vs/08838m. 0q300mL10362210101031010，则有：的修正系数则：，查表，则：，查表，则：采用的是舍维列夫公

12、式若我们在计算的过程中；，为例：中管段以表树状网计算例题树状网计算例题p支管各管段的水力计算支管各管段的水力计算干管上各支管接出处节点的水压标高干管上各支管接出处节点的水压标高节点节点8：H8=16.00（最小服务水头（最小服务水头15.7m，这里，这里我们近似采用我们近似采用16.00m）+5.00（地面标高）（地面标高）=21.00m节点节点4：H4=H8+h48=21.00+3.95=24.95m;节点节点1：H1=H4+h14=24.95+1.75=26.70m;节点节点0：H0=H1+h01=26.70+0.56=27.26m；水塔：水塔： H水塔水塔=H0+h水塔水塔0=27.26

13、+1.27=28.53m树状网计算例题树状网计算例题p支管各管段的水力计算支管各管段的水力计算各支线的允许水力坡度各支线的允许水力坡度00632. 020519023051624.95LLLHHLHH01425. 025015051670.26LLHHLHH76655474747474322131313131ii允许水头损失：允许水头损失：h13=5.70m, h47=3.95m也就是说，经过水力计算后，支线水头损失不能超也就是说，经过水力计算后，支线水头损失不能超过允许的水头损失过允许的水头损失树状网计算例题树状网计算例题p支管各管段的水力计算支管各管段的水力计算支管管径支管管径D的确定方法

14、的确定方法 支管管径的确定方法与干管相同支管管径的确定方法与干管相同00617.001164.0097.141.85aKqi097.1Ka3,5s/66m.0v41.85a25150mmDs/1.20ms/66m.0v66.015.014.364.114D4qv150mm,D2146aKqiKavDi222121222，则有：的修正系数采用内插法则：，查表，则：，查表，为例：中管段以表，则：和，可知采用的是舍维列夫公式若我们在计算的过程中后，和流速支管各管段确定出管径的确定：支管各管段水力坡度树状网计算例题树状网计算例题p支管各管段的水力计算支管各管段的水力计算 参照水力坡度和流量选定支线各管

15、段的管径时，参照水力坡度和流量选定支线各管段的管径时，应注意市售标准管径的规格，还应注意支线各管应注意市售标准管径的规格，还应注意支线各管段水头损失之和不得大于允许的水头损失，例如段水头损失之和不得大于允许的水头损失，例如支线支线4 45 56 67 7的总水头损失为的总水头损失为3.28m3.28m，而允许，而允许的水头损失按支线起点（的水头损失按支线起点（H H4 4）和终点（）和终点（H H7 7）的水）的水压标高差计算为压标高差计算为H H4 4H H7 7 =24.95 =24.95(16+5)=3.95m(16+5)=3.95m，符合要求，否则须调整管径重行计算，直到满足符合要求，否则须调整管径重行计算，直到满足要求为止。由于标准管径的规格不多，可供选择要求为止。由于标准管径的规格不多，可供选择的管径有限，所以调整的次数不多。的管径有限，所以调整的次数不多。树状网计算例题树状网计算例题p水塔高度水塔高度 水塔水柜底高于地面的高度水塔水柜底高于地面的高度水泵扬程水泵扬程。水塔输水管水头