给排水管道系统第五章

1、给排水管道系统给排水管道系统第第5章章 管段流量、管径、水头损失管段流量、管径、水头损失冯萃敏冯萃敏5.1 管网计算的课题管网计算的课题什么情况下需要进行管网水力计算？什么情况下需要进行管网水力计算？.设计新建给水系统设计新建给水系统已知用水区域已知用水区域内的用水规律内的用水规律已知用水区域已知用水区域内的用水规律内的用水规律用水点的水量，水压及其用水点的水量，水压及其时空分布时空分布.设计新建给水系统设计新建给水系统已知用水区域已知用水区域内的用水规律内的用水规律选定：选定：管网形状管网形状布水方式布水方式.设计新建给水系统设计新建给水系统已知用水区域已知用水区域内的用水规律内的用水规律选

2、定：选定：管网形状管网形状布水方式布水方式计算：各管段直径计算：各管段直径 各供水泵站各供水泵站 调节构筑物设计调节构筑物设计.设计新建给水系统设计新建给水系统已知管网布置、已知管网布置、管径和用水规律管径和用水规律.核算现有给水设施核算现有给水设施已知管网布置、已知管网布置、管径和用水规律管径和用水规律复核计算在各种工作条件下管网复核计算在各种工作条件下管网水力参数的分布数值，判断现有水力参数的分布数值，判断现有供水设施和调蓄设施是否适应工作供水设施和调蓄设施是否适应工作.核算现有给水设施核算现有给水设施5.2 管网图形及简化管网图形及简化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

3、管网图形的简化？管网太复杂管网太复杂计算工具太简单计算工具太简单如何进行管网图形的简化？如何进行管网图形的简化？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均为流量和方向均为已知已知如何进行管网图形的简化？如何进行管网图形的简化？.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如何进行管网图形的简化？如何进行管网图形的简化？.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

4、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如何进行管网图形的简化？如何进行管网图形的简化？.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有一定的任意性有一定的任意性管网图形简化的结果管网图形简化的结果管网物理模型管网物理模型管网计算模型管网计算模型节点是人为设置在管网计算模型的管道上节点是人为设置在管网计算模型的管道上的一些点，用户用水量能够并且只能从节的一些点，用户用

5、水量能够并且只能从节点上流出，称为点上流出，称为“节点流量节点流量”。概念：什么是节点（概念：什么是节点（Joint）？）？概念：什么是节点（概念：什么是节点（Joint）？）？节点是人为设置在管网计算模型的管道上节点是人为设置在管网计算模型的管道上的一些点，用户用水量能够并且只能从节的一些点，用户用水量能够并且只能从节点上流出，称为点上流出，称为“节点流量节点流量”。节点位置的设置有一定的任意性，但节点位置的设置有一定的任意性，但必须能在一定的近似程度上，尽量反映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实际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

6、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）管道转弯处管道转弯处管道末梢管道末梢（为计算方便常设节点）（为计算方便常设节点）水源点：水源点：泵站、水塔泵站、水塔概念：什么是管段（概念：什么是管段（Pipe)？管段是在管网计算模型中每根连接节点和节管段是在管网计算模型中每根连接节点和节点之间的单条计算管道。点之间的单条计算管道。概念：什么是管段（概念：什么是管段（Pipe)？管段是在管网计算模型中每根连接节点和节管段是在管网计算模型中每根连接节点和节点之间的单条计算管道。点之间的单条计算管道。管段中的流量为唯一的数值管段中的流量为唯一的数值管道交汇连接处管道交汇连

7、接处管道转弯处管道转弯处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管道交汇连接处管道交汇连接处管道转弯处管道转弯处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管道转弯处管道转弯处管道末梢管道末梢节点流量节点流量节点流量节点流量没有规定单一管段上的管径必须统一没有规定单一管段上的管径必须统一D1D2管道转弯处管道转弯处管道末梢管道末梢节点流量节点流量节点流量节点流量没有规定单一管段上的管径必须统一没有规定单一管段上的管径必须统一D2一般为了计算方便，管一般为了计算方便，管段常设置成统一的管径段常设置成统一的管径

8、几个术语几个术语n节点节点 n管段管段n管线管线n环环n基环基环n虚节点虚节点n虚管段虚管段n虚环虚环4561237P几个术语几个术语n节点节点 n管段管段n管线管线n环环n基环基环n虚节点虚节点n虚管段虚管段n虚环虚环4561237PT0n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连接两条管线1234545612375.3 沿线流量和节点流量沿线流量和节点流量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？用户流量大小不同用户流量

9、大小不同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城区城区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理想化处理方式的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

10、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如何进行用水流量的简化：如何进行用水流量的简化：1. 面积法面积法(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先不管你们！先不管你们！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

11、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面积均匀分布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先求出先求出用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法P1P2P3P4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面积均匀分布积均匀分布计算：计算：单位面积上的供水量单位面积上的供水量X= P4管道所负担的供

12、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）用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法P1P2P3P4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面积均匀分布积均匀分布计算：单位面积上的供水量计算：单位面积上的供水量面积面积= 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）沿线流量沿线流量比流量比流量用水流量的简化用水流量的简化1：面积法：面积法街区街区街区街区哪种面积划分比较合理？哪种面积划分比较合理？分角线法分角线法对角线法对角线法用水流量的简化用水

13、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）转化为沿线流量转化为沿线流量用水流量简化的方法用水流量简化的方法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先不管你们！先不管你们！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 lqQqs比流量比流量即单位管道即单位管道长度上的供水量长度上的供水量（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

14、水管线的计算长度计算长度总和总和先求出先求出用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法概念：什么是管道的计算长度？概念：什么是管道的计算长度？用水流量的简化用水流量的简化2：单位管道长度法：单位管道长度法概念：什么是管道的计算长度？概念：什么是管道的计算长度？这根管道实际长度为这根管道实际长度为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？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管道的配水密度是上一水密度是上一条的条的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

15、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？如果某管道的实际配水密度是管网如果某管道的实际配水密度是管网管道配水密度的设定值的管道配水密度的设定值的k倍，那么该管道倍，那么该管道的计算长度就是其物理长度的的计算长度就是其物理长度的k倍。倍。概念：管道的计算长度？概念：管道的计算长度？如果某管道的实际配水密度是管网如果某管道的实际配水密度是管网管道配水密度的设定值的管道配水密度的设定值的k倍，那么该管道倍，那么该管道的计算长度就是其物理长度的的计算长度就是其物理长度的k倍。倍。计算长度的概念解决了配水密度的计算长度的概念解决了配水密度的区域性差别问题区域性差别问题概念：

16、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 比流量比流量该管道的该管道的计算长度计算长度如何计算沿线流量？如何计算沿线流量？沿线流量沿线流量结果：结果：将均摊在供水管道长度上的用水量（小用户）将均摊在供水管道长度上的用水量（小用户）转化为沿线流量转化为沿线流量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

17、和供水总供水总计算面积计算面积如果用水流量沿管长分布不均匀如果用水流量沿管长分布不均匀qsA某管道沿线流量某管道沿线流量（大用户不考虑）（大用户不考虑）isAAq 单位面积上单位面积上的供水量的供水量（大用户不考虑）（大用户不考虑）该管道所负担的该管道所负担的供水供水计算面积计算面积之和之和如果用水流量沿管长分布不均匀如果用水流量沿管长分布不均匀回顾：管网水力计算步骤回顾：管网水力计算步骤1-计算沿线流量计算沿线流量（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管网水力计算步骤管网水力计算步骤2：将沿线流量分配到管段

18、节点将沿线流量分配到管段节点管网水力计算步骤管网水力计算步骤2：将沿线流量分配到管段节点将沿线流量分配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？管网水力计算步骤管网水力计算步骤2：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？为了将沿线流量化成节点流量为了将沿线流量化成节点流量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（管段流量沿程不变）（管段流量沿程不变）假定沿线流量沿管

19、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（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+qtqtqlqtqxql+qtqt沿线流量转输流量用一个不变的折算流量用一个不变的折算流量q代替原代替原来的来

20、的qx进行进行计算计算,代替原则：代替代替原则：代替后的管段水头损失与代替前一样后的管段水头损失与代替前一样g gg gg ga a + + + 312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 a ag g用一个不变的折算流量用一个不变的折算流量q代替原代替原来的来的qx进行进行计算计算,代替原则：代替代替原则：代替后的管段水头损失与代替前一样后的管段水头损失与代替前一样g gg gg ga a + + + 312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

21、入口处 = qt/ql + ,5 . 0lim a ag g取取 = 0.5!取取 = 0.5q0.5ql0.5qlql+qtqt管网水力计算步骤管网水力计算步骤3：大用户大用户(集中流量集中流量)的处理的处理终于轮到了终于轮到了!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大用户大用户(集中流量集中流量)的处理的处理实践上将集中流量处理为节点流量的方法实践上将集中流量处理为节点流量的方法1. 将集中流量转移到就近的节

22、点将集中流量转移到就近的节点大用户大用户(集中流量集中流量)的处理的处理1. 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大用户大用户(集中流量集中流量)的处理的处理1. 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. 将集中流量所在处处理成一个节点将集中流量所在处处理成一个节点大用户大用户(集中流量集中流量)的处理的处理管网水力计算步骤管网水力计算步骤4：管网中节点流量的计算管网中节点流量的计算管网水力计算步骤管

23、网水力计算步骤4：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水力计算步骤管网水力计算步骤4：管网中节点流量的计算管网中节点流量的计算四根管段，每根四根管段，每根管段两端设节点管段两端设节点管网水力计算步骤管网水力计算步骤4：管网中节点流量的计算管网中节点流量的计算当中节点流出的节当中节点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管网水力计算步骤管网水力计算步骤4：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水力计算步骤管网水力计算步骤4：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