《排水管渠水力计算》课件

排水管渠水力计算本课件主要介绍排水管渠水力计算的基本原理和方法。课程目标掌握排水管渠水力计算基本原理深入理解管渠流量计算、水头损失计算等关键概念，并掌握相关公式和计算方法。熟练运用管渠水力计算软件学习使用主流的管渠水力计算软件，并能够进行实际工程项目的计算和分析。培养独立解决实际工程问题的能力通过案例分析和练习，培养学生独立解决排水管渠水力计算问题的实际应用能力。排水管渠概述排水管渠是城市排水系统的重要组成部分，负责收集和输送雨水和污水。排水管渠的设计和建设需要考虑多种因素，包括地形地貌、水文条件、人口密度、经济发展水平等。排水管渠的类型多种多样，包括圆形管渠、矩形管渠、卵形管渠等。管渠的材料也多种多样，包括混凝土、钢材、塑料等。不同类型的排水管渠具有不同的特性和适用范围。管渠流量计算基本理论连续性方程描述了流体在管渠中的流量守恒关系，即流入管渠的流量等于流出管渠的流量。能量方程描述了流体在管渠中运动过程中的能量守恒关系，即流体能量在不同位置的转换和损失。水头损失计算考虑了流体在管渠中流动时因摩擦而产生的能量损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。管渠流量公式1流量Q=VA，其中Q为流量，V为流速，A为过水断面面积。2流速V=(gRhS)1/2，其中g为重力加速度，Rh为水力半径，S为水力坡度。3水力半径Rh=A/P，其中A为过水断面面积，P为湿周。4谢齐公式V=(1/n)Rh2/3S1/2，其中n为曼宁系数。管渠完全充满流的计算1流量公式Q=A*v2水头损失hf=(f*L*v^2)/(2*g*D)3能量方程H1+h+hp=H2+hf+hv管渠部分充满流的计算1计算前提当管渠水深小于管渠直径时，则为部分充满流。2流态判断根据雷诺数判断流态，判断是否为层流或湍流。3水力参数计算水力半径、水力坡度、水流断面面积等参数。4流量计算根据水力参数和流量公式，计算部分充满流的流量。管渠凹凸水头损失计算类型计算公式局部水头损失hl=ζ*(v^2/2g)沿程水头损失hf=λ*(L/D)*(v^2/2g)管渠进出口损失计算进出口损失是指水流进入或离开管渠时产生的能量损失。这种损失通常发生在管渠的起始点和终点，例如管渠连接到水池或水库时。计算方法进出口损失通常根据经验公式进行计算，考虑管渠的形状、尺寸和流量等因素。管渠局部损失计算1弯头弯头会导致流速变化，进而产生能量损失。2阀门阀门关闭或开启时，也会产生能量损失。3缩管缩管会导致流速增加，从而产生能量损失。4扩管扩管会导致流速降低，也会产生能量损失。管渠总水头损失计算总水头损失沿程水头损失局部水头损失h总hfhl管渠总水头损失指水流从管渠起点到终点所损失的水头高度，包括沿程水头损失和局部水头损失。不同管材管渠流量计算方法混凝土管渠混凝土管渠流量计算方法通常使用曼宁公式或谢齐公式。钢管渠钢管渠流量计算方法可以使用达西-魏斯巴赫公式或谢齐公式。塑料管渠塑料管渠流量计算方法通常使用哈根-泊肃叶公式或谢齐公式。混凝土管渠流量计算1流量公式应用Manning公式计算2管径尺寸选择合适的管径以满足流量需求3水头损失考虑摩擦损失、局部损失等因素4管渠坡度根据水力计算结果确定最佳坡度混凝土管渠流量计算是排水管渠水力计算中的重要环节。需要综合考虑管径、坡度、水头损失等因素，最终确定最佳的混凝土管渠设计方案。钢管渠流量计算公式钢管渠流量计算主要使用哈根-泊肃叶公式。该公式适用于完全充满流的条件。参数计算所需参数包括管径、管长、水头损失、水温、管壁粗糙度等。步骤根据公式和参数，可计算出钢管渠的流量。注意事项计算过程中需考虑管材的材质、管壁的粗糙度、水温等因素的影响。塑料管渠流量计算材料特性塑料管渠具有耐腐蚀、重量轻、安装方便等特点。水力计算方法采用与混凝土管渠类似的方法进行计算，但需考虑塑料管材的摩擦系数。流量公式常用的流量公式包括哈根-泊肃叶公式、曼宁公式等。软件应用可使用专业的排水管渠水力计算软件进行分析和设计。渠道流量计算1流量计算2水深计算3断面形状渠道流量计算是排水管渠水力计算的重要组成部分，也是进行渠道设计和管理的基础。开敞式渠道流量计算1水深渠道水深是流量计算的重要参数，需要通过实测或计算获得。2断面形状渠道断面形状决定了渠道的水力半径和流速，影响着流量计算。3水流速度水流速度可以通过流量公式或水深和断面面积计算，影响着流量计算。闭口渠道流量计算1水力坡度考虑摩擦损失和局部损失2流量计算利用流量公式和水力坡度3校核验证计算结果的合理性渠道水头损失计算渠道水头损失主要包括摩擦损失、局部损失和进出口损失。计算方法根据渠道类型、断面形状和流速等因素而异。通过准确计算水头损失，可以合理设计渠道，确保排水系统安全运行。复合断面渠道流量计算分段计算将复合断面渠道分成多个简单断面，分别计算各断面的流量。流量叠加将各断面流量相加，得到复合断面渠道的总流量。水力要素分析分析复合断面渠道的水力要素，如水深、流速、水头损失等。复杂渠道流量计算1非均匀流水深和流速随距离变化2非恒定流水深和流速随时间变化3三维流水流在三个方向上流动4紊流水流速度和方向不规则渗透性流量计算计算渗透流量需要考虑土壤性质、水位变化、管渠材料等因素。管渠尺寸选择流量根据设计流量选择管渠尺寸，确保管渠能够满足排水要求。流速选择合适的管渠尺寸，使流速保持在合理范围内，避免淤积或冲刷。水深选择管渠尺寸，保证水深足够，避免管渠满流或溢流。管渠坡度选择1自流利用重力使污水流动。2排水量坡度过小，排水量不足；坡度过大，管道冲刷。3管径坡度与管径密切相关，需要综合考虑。管渠材料选择混凝土管耐用、成本低、易于施工，适用于各种排水系统钢管强度高、耐腐蚀，适用于高压和高流量的排水系统塑料管重量轻、易于安装、抗腐蚀，适用于各种排水系统管渠连接形式选择法兰连接法兰连接是最常用的管渠连接方式，具有安装简便、拆卸方便、密封性好等优点。适用于各种管材的连接，适用于各种工况。承插连接承插连接适用于小口径管道的连接，安装方便，但密封性不如法兰连接。适用于压力较低的管道，例如排水管等。焊接连接焊接连接适用于金属管道的连接，密封性好，强度高。但焊接工艺复杂，成本较高。适用于压力较高的管道，例如输油管道等。管渠节点设计节点类型包括管渠连接节点、分支节点、阀门节点、泵站节点等。流量分配根据节点类型和流量需求，合理分配流量。压力控制通过阀门、泵站等设备控制节点的压力。阀门与附件选择阀门类型选择合适的阀门类型，例如闸阀、截止阀、球阀等，以满足不同的工况需求。附件种类根据实际情况选择合适的附件，如弯头、三通、法兰等，确保管路连接的可靠性。材质选择选择耐腐蚀、耐磨损的材料，以保证阀门和附件的长期使用寿命。泵站设计计算1流量计算确定泵站所需流量2扬程计算确定泵站所需扬程3功率计算确定泵站所需功率泵站设计计算是排水管渠系统的重要组成部分，确保泵站能够有效地将污水排放到指定地点。计算过程涉及流量、扬程和功率等参数，需要根据管渠的设计要求和运行条件进行精确计算。结论与总结1管渠水力计算概述管渠水力计算是排水管渠工程设计中重要的环节，确保排水系统安全可靠地运行。2流量计算掌握管渠流量计算方法，根据实际情况选择合适的公式，精确计算