給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

1、一、管網(wǎng)水力分析的前提（恒定流基本方程組必須可以求解）必須已知各個(gè)管段的水力特性（管段流量與水頭之間的關(guān)系） i1，2，3，M式中：hi管段壓降，(水流通過(guò)該管段所產(chǎn)生的能量損失)，m。 qi管段流量，m3/s。 si管段阻力系數(shù)，反映管段對(duì)水流的阻力大小。 hei管段揚(yáng)程，即管段上的泵站提供給水流的總能量，就等于泵站的靜揚(yáng)程，m。 n管段阻力系數(shù)（與水頭損失計(jì)算公式相一致） 公式中已經(jīng)考慮了管段流量的正負(fù)值情況,管段水頭損失的方向與流量方向一致（當(dāng)管段水流流向與管段設(shè)定方向不一致時(shí)，管段流量為負(fù)值）。6.2 6.2 給水管網(wǎng)的水力特性分析給水管網(wǎng)的水力特性分析 1einiiiihqqsh 顯

2、然，當(dāng)管段流量為正值時(shí)， （與指數(shù)形式一致）。當(dāng)管段流量為負(fù)值時(shí)，公式形式與n的取值有關(guān)。 該公式反映了管段上的各種固定阻力設(shè)施所表現(xiàn)出來(lái)的宏觀水力特性。（Si包括所有管段，閥門(mén)，附件及泵站等）。固定阻力系數(shù)的計(jì)算公式： ，i1，2，3，M式中： Sfi管段i的管道摩阻系數(shù)（沿程阻力）。 Smi 管段i的管段局部阻力系數(shù)。 Spi 管段I上的泵站內(nèi)部阻力系數(shù)（內(nèi)阻）niiniiiqsqqs1pimifiissss備注：根據(jù)管段能量方程組（第四章公式4.15） ， i1，2，3，M式中：Fi，HFi 管段i上端節(jié)點(diǎn)編號(hào)和該點(diǎn)的水頭； Ti，HTi 管段I下端節(jié)點(diǎn)編號(hào)和該點(diǎn)的水頭； hi管段i的壓

3、降（水頭損失）； M管網(wǎng)模型中的管段總數(shù)。因此， ，i 1，2，3，M式中，Si、hei、n為已知量，當(dāng)管段上沒(méi)有泵站，忽略局部阻力時(shí)，能量方程可以簡(jiǎn)化為： ，i1，2，3，MiTiFihHHeiniiiTiFihqqsHH11niifiTiFiqqsHH節(jié)點(diǎn)流量和節(jié)點(diǎn)水頭必須一個(gè)已知 針對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以列出一個(gè)節(jié)點(diǎn)流量方程，而一個(gè)方程只能求解一個(gè)未知量，因此，對(duì)于節(jié)點(diǎn)流量和節(jié)點(diǎn)水頭，二者必須知道一個(gè)，方能求出另外一個(gè)。（兩個(gè)均已知，矛盾，兩個(gè)均未知，方程組不可解）。管網(wǎng)圖中共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以歸為兩類(lèi)，其中：定壓節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)水頭已知而節(jié)點(diǎn)流量未知的節(jié)點(diǎn)（設(shè)總數(shù)為R）。定流節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)流量已知而節(jié)點(diǎn)水

4、頭未知的節(jié)點(diǎn)（總數(shù)為NR）。 例如：設(shè)計(jì)水塔時(shí)，如果給定水塔供水流量，則水塔所處的點(diǎn)為定流節(jié)點(diǎn)，通過(guò)解節(jié)點(diǎn)流量方程，最終可以求出節(jié)點(diǎn)水壓，確定水塔高度；如果給定水塔高度，則水塔所處的點(diǎn)為定壓節(jié)點(diǎn)，通過(guò)解節(jié)點(diǎn)流量方程，最終可以求出水塔供水量。 注意：在給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，如果定壓節(jié)點(diǎn)數(shù)目R1，稱(chēng)為多定壓節(jié)點(diǎn)水力分析問(wèn)題；如果定壓節(jié)點(diǎn)數(shù)目R1，稱(chēng)為單定壓節(jié)點(diǎn)水力分析問(wèn)題；定壓節(jié)點(diǎn)數(shù)目R不能為零，否則，無(wú)法求解方程組。 必須至少有一個(gè)定壓節(jié)點(diǎn)（R1）(充分條件) 反證法：如果管網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)的水頭均未知（R0），假設(shè)恒定流基本方程組的解為 ， j1，2，3，N，則給 任意增加一個(gè)值（H）后仍然是方程組

5、的另一組解。 i1，2，3，,M。上式說(shuō)明，如果R0，則所有節(jié)點(diǎn)水頭同時(shí)降低或者增加一個(gè)相同的量，不會(huì)影響方程組的成立，方程組無(wú)確定的解。所以，方程組有確定解的充分條件是R1。*jH*jH*)()(iTiFiTiFihHHHHHH線性變換：a、方程等式兩邊同時(shí)乘一個(gè)不為零的常數(shù)； b、兩個(gè)方程式相加或者相減。1、節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程組的變換 將兩個(gè)或者多個(gè)相鄰的彼此關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)的流量方程相加，得到新的流量連續(xù)性方程。（其工程意義在于：得到有多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的大節(jié)點(diǎn)的流量連續(xù)性方程，可以大大地簡(jiǎn)化計(jì)算）。 也可以通過(guò)對(duì)管網(wǎng)圖割集取隔離體，運(yùn)用質(zhì)量守恒定律，直接得到大節(jié)點(diǎn)的連續(xù)性流量方程。 樹(shù)狀管網(wǎng)中，每條管段均是一個(gè)割集，它們的連續(xù)性流量方程組中，每個(gè)方程只包含一個(gè)管段流量，如果對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)流量已知，則很容易求出各個(gè)管段流量。二、恒定流基本方程組的線性變換 2 2、能量方程組的變換能量方程組的變換 6.4 6.4 解環(huán)方程的水力分析解環(huán)方程的水力分析 2、環(huán)能量方程組