第5章管段流量、管徑和水頭損失5.1管網(wǎng)計(jì)算的課題內(nèi)容

1、第第5 5章章 管段流量、管徑和水頭損失管段流量、管徑和水頭損失5.1 5.1 管網(wǎng)計(jì)算的課題管網(wǎng)計(jì)算的課題 內(nèi)內(nèi) 容：容：求出所有管道的直徑、水頭損失、水泵揚(yáng)程和水塔高度。并對(duì)事故時(shí)、消防時(shí)、最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的水泵揚(yáng)程進(jìn)行校核。 重要性：重要性：管道工程的建設(shè)投資占整個(gè)給水系統(tǒng)總投資的 6080%，輸配水所需的動(dòng)力費(fèi)用占給水系統(tǒng)運(yùn)行總費(fèi)用的4070%。 思路：思路：按最高日最大時(shí)用水量求出所有管道的直徑、按最高日最大時(shí)用水量求出所有管道的直徑、水頭損失、水泵揚(yáng)程和水塔高度。水頭損失、水泵揚(yáng)程和水塔高度。根據(jù)上述所算管徑進(jìn)行以下校核：根據(jù)上述所算管徑進(jìn)行以下校核：1 1）最高日最大時(shí)用水量）最高日最

2、大時(shí)用水量+ +消防水量消防水量（一般水壓不滿足要求）（一般水壓不滿足要求）在現(xiàn)實(shí)中：同時(shí)著火可能性小在現(xiàn)實(shí)中：同時(shí)著火可能性小 同時(shí)著火不一定發(fā)生在最不利點(diǎn)同時(shí)著火不一定發(fā)生在最不利點(diǎn)2 2）對(duì)置水塔（高位水池）：）對(duì)置水塔（高位水池）：最大用水，雙水源供水最大用水，雙水源供水3 3）最大轉(zhuǎn)輸校核：）最大轉(zhuǎn)輸校核：對(duì)置水塔，單水源供水對(duì)置水塔，單水源供水因此不需專門加消防泵因此不需專門加消防泵一般步驟：一般步驟：繪制計(jì)算草圖，對(duì)節(jié)點(diǎn)和管段順序編號(hào)，繪制計(jì)算草圖，對(duì)節(jié)點(diǎn)和管段順序編號(hào)，標(biāo)明管段長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)地形標(biāo)高；標(biāo)明管段長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)地形標(biāo)高；按最高日最高時(shí)計(jì)算比流量、沿線流量和按最高日最高時(shí)計(jì)算

3、比流量、沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量；節(jié)點(diǎn)流量；對(duì)各管段擬定水流方向，進(jìn)行流量分配；對(duì)各管段擬定水流方向，進(jìn)行流量分配；初步確定各管段的管徑和水頭損失；初步確定各管段的管徑和水頭損失；進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算；進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算；確定水塔高度和水泵揚(yáng)程；確定水塔高度和水泵揚(yáng)程；根據(jù)管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力和地形標(biāo)高，繪制根據(jù)管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力和地形標(biāo)高，繪制等水壓線和自由水壓線圖。等水壓線和自由水壓線圖。5.2 5.2 管網(wǎng)圖形及簡(jiǎn)化管網(wǎng)圖形及簡(jiǎn)化5.2.1 5.2.1 管網(wǎng)圖形管網(wǎng)圖形 管網(wǎng)圖形：管網(wǎng)圖形：根據(jù)圖論的基本原理，圖由“弧”和“頂點(diǎn)”兩部分組成。給水管網(wǎng)的幾何圖形可以抽象地認(rèn)為是由

4、管段和節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的有向圖，如將管段看成“弧”，節(jié)點(diǎn)看成“頂點(diǎn)”，則管網(wǎng)本身也是一種“圖”。 管網(wǎng)圖形中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一條或多條管段和其他節(jié)點(diǎn)相連接。如果舍去后，會(huì)破壞“圖”的連續(xù)性的管段，稱為聯(lián)系管段。去除后會(huì)破壞“圖”的連續(xù)性的節(jié)點(diǎn)，稱為鉸點(diǎn)。鉸點(diǎn)鉸點(diǎn)聯(lián)系管段聯(lián)系管段節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：有集中流量進(jìn)出、管道合并或分叉有集中流量進(jìn)出、管道合并或分叉以及邊界條件發(fā)生變化的地點(diǎn)以及邊界條件發(fā)生變化的地點(diǎn)管段：管段：兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的管道兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的管道管線：管線：順序相連的若干管段順序相連的若干管段環(huán)：環(huán)：起點(diǎn)與終點(diǎn)重合的管線起點(diǎn)與終點(diǎn)重合的管線基環(huán)：基環(huán)：不包含其它環(huán)的環(huán)不包含其它環(huán)的環(huán)大環(huán)：大環(huán)：包

5、含兩個(gè)或兩個(gè)以上基環(huán)的環(huán)包含兩個(gè)或兩個(gè)以上基環(huán)的環(huán)管段管段基環(huán)基環(huán)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)管線管線大環(huán)大環(huán)5.2.2 5.2.2 管網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化的原則管網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化的原則 在保證計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際情況的前提下，為在保證計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際情況的前提下，為方便計(jì)算可對(duì)管線進(jìn)行適度簡(jiǎn)化。方便計(jì)算可對(duì)管線進(jìn)行適度簡(jiǎn)化。5.2.3 5.2.3 管網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化的手段或方法管網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化的手段或方法 分解：分解：只有一條管段連接的兩個(gè)管網(wǎng)可分解只有一條管段連接的兩個(gè)管網(wǎng)可分解成兩個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算；管網(wǎng)末端水流方向確定的成兩個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算；管網(wǎng)末端水流方向確定的部分可分開計(jì)算；環(huán)狀網(wǎng)上接出的樹狀網(wǎng)分開計(jì)部分可分開計(jì)算；環(huán)狀網(wǎng)上接出的樹狀網(wǎng)

6、分開計(jì)算。算。省略：省略：管網(wǎng)中主要起聯(lián)絡(luò)作用的管段，由于管網(wǎng)中主要起聯(lián)絡(luò)作用的管段，由于正常運(yùn)行時(shí)流量很小，對(duì)水力條件的影響很小，正常運(yùn)行時(shí)流量很小，對(duì)水力條件的影響很小，計(jì)算時(shí)可以忽略。計(jì)算時(shí)可以忽略。（也就是省略管網(wǎng)中管徑相對(duì)（也就是省略管網(wǎng)中管徑相對(duì)較小的管線）較小的管線）節(jié)點(diǎn)合并：節(jié)點(diǎn)合并：距離很近的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算時(shí)可視距離很近的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算時(shí)可視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。22121AAAAA 管段合并：管段合并：長(zhǎng)度近似相等、彼此幾長(zhǎng)度近似相等、彼此幾乎平行且相距很近的兩條管段計(jì)算時(shí)可乎平行且相距很近的兩條管段計(jì)算時(shí)可合并。合并。 等效管段的比阻：等效管段的比阻：等效管段的長(zhǎng)度：等效管

7、段的長(zhǎng)度：21llll或節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)合并合并管段合并管段合并分解分解忽略忽略5.3 5.3 沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量. .節(jié)點(diǎn)的設(shè)置節(jié)點(diǎn)的設(shè)置. .管段及管線的定義管段及管線的定義兩節(jié)點(diǎn)之間的管線稱為管段，例如管段兩節(jié)點(diǎn)之間的管線稱為管段，例如管段，表示節(jié)點(diǎn)和之間的一段管段；，表示節(jié)點(diǎn)和之間的一段管段；管段順序連接形成管線，如圖中的管線管段順序連接形成管線，如圖中的管線是指從泵站到水塔的一條管線。是指從泵站到水塔的一條管線。. .關(guān)于環(huán)的一些概念關(guān)于環(huán)的一些概念 ）環(huán)：起點(diǎn)和終點(diǎn)重合的管線，如稱為管網(wǎng)的環(huán)）環(huán)：起點(diǎn)和終點(diǎn)重合的管線，如稱為管網(wǎng)的環(huán)，即圖中的環(huán)，即圖中的環(huán)。）基環(huán)：環(huán)中不

8、含其它環(huán)，稱為基環(huán)，如環(huán)）基環(huán)：環(huán)中不含其它環(huán)，稱為基環(huán)，如環(huán)、。）大環(huán)：幾個(gè)基環(huán)合成的環(huán)稱為大環(huán)，如環(huán)）大環(huán)：幾個(gè)基環(huán)合成的環(huán)稱為大環(huán)，如環(huán)、合成的大環(huán)合成的大環(huán)。）虛環(huán)：多水源的管網(wǎng)）虛環(huán)：多水源的管網(wǎng)，為了計(jì)算方便，有時(shí)將兩個(gè)，為了計(jì)算方便，有時(shí)將兩個(gè)或多個(gè)水源節(jié)點(diǎn)（泵站、水塔或多個(gè)水源節(jié)點(diǎn)（泵站、水塔等）用虛線和虛節(jié)點(diǎn)等）用虛線和虛節(jié)點(diǎn)0 0連接起連接起來，也形成環(huán)，如圖中的來，也形成環(huán)，如圖中的1 10 08 87 74 43 32 21 1大環(huán)，因大環(huán)，因?qū)嶋H上并不存在，所以叫做虛實(shí)際上并不存在，所以叫做虛環(huán)。環(huán)。5.3.1 5.3.1 沿線流量沿線流量1.1.什么是比流量什么是比

9、流量 比流量：比流量：為簡(jiǎn)化計(jì)算而將除去大用戶集中流量以外為簡(jiǎn)化計(jì)算而將除去大用戶集中流量以外的用水量均勻地分配在全部的用水量均勻地分配在全部有效干管長(zhǎng)度有效干管長(zhǎng)度上，由此上，由此計(jì)算出的單位長(zhǎng)度干管承擔(dān)的供水量。計(jì)算出的單位長(zhǎng)度干管承擔(dān)的供水量。lqQqsqs -比流量，比流量，L/L/（s s m m）Q -管網(wǎng)總用水量，管網(wǎng)總用水量，L/sL/sq - -大用戶集中用水量總和，大用戶集中用水量總和，L/sL/sl -干管總長(zhǎng)度，干管總長(zhǎng)度，m m，不包括穿越廣場(chǎng)、公園等無，不包括穿越廣場(chǎng)、公園等無建筑物地區(qū)的管線；建筑物地區(qū)的管線；只有一側(cè)配水的管線（單側(cè)配水），只有一側(cè)配水的管線（單

10、側(cè)配水），長(zhǎng)度按一半計(jì)算長(zhǎng)度按一半計(jì)算。 城鎮(zhèn)中用水量標(biāo)準(zhǔn)不同的區(qū)域應(yīng)分別計(jì)算城鎮(zhèn)中用水量標(biāo)準(zhǔn)不同的區(qū)域應(yīng)分別計(jì)算比流量。比流量。公園公園街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊 2.2.沿線流量沿線流量沿線流量：沿線流量：干管有效長(zhǎng)度與比流量的乘積。干管有效長(zhǎng)度與比流量的乘積。lqqsl q ql l-沿線流量，沿線流量，L/sL/s； l -l -該管段的長(zhǎng)度，該管段的長(zhǎng)度，m m。 3.3.計(jì)算沿線流量的另外一種方法計(jì)算沿線流量的另外一種方法 按管道長(zhǎng)度計(jì)算的比流量不能反映按管道長(zhǎng)度計(jì)算的比流量不能反映供水人供水人數(shù)和用水量數(shù)和用水量的差別，可采用按的差別，可采用

11、按面積面積計(jì)算比流量計(jì)算比流量的方法。的方法。AqQqsAqqsl供水面積的劃分：供水面積的劃分：供水面積可用等分角供水面積可用等分角線的方法來劃分街區(qū)。在街區(qū)長(zhǎng)邊上的線的方法來劃分街區(qū)。在街區(qū)長(zhǎng)邊上的管段，其兩側(cè)供水面積均為梯形，在街管段，其兩側(cè)供水面積均為梯形，在街區(qū)短邊上的管段，其兩側(cè)供水面積均為區(qū)短邊上的管段，其兩側(cè)供水面積均為三角形。三角形。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：雖然準(zhǔn)確，但是計(jì)算較為復(fù)雜。雖然準(zhǔn)確，但是計(jì)算較為復(fù)雜。對(duì)于干管分布比較均勻，干管距大致相對(duì)于干管分布比較均勻，干管距大致相同的管網(wǎng)并無必要采用按供水面積計(jì)算同的管網(wǎng)并無必要采用按供水面積計(jì)算比流量的方法。比流量的方法。5.3.2

12、 5.3.2 節(jié)點(diǎn)流量節(jié)點(diǎn)流量1.1.節(jié)點(diǎn)流量提出的必要性節(jié)點(diǎn)流量提出的必要性 管網(wǎng)中除最末端的管段外，其他任一管段的流量都由兩管網(wǎng)中除最末端的管段外，其他任一管段的流量都由兩部分組成，一部分是本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，即部分組成，一部分是本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，即沿線流沿線流量量，另一部分是通過該管段輸送到下游管段的流量，稱為，另一部分是通過該管段輸送到下游管段的流量，稱為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輸流量輸流量。 從管段起點(diǎn)到終點(diǎn)的流量是變化的，難以確定管徑和水從管段起點(diǎn)到終點(diǎn)的流量是變化的，難以確定管徑和水頭損失，所以有必要將沿線流量轉(zhuǎn)化成從節(jié)點(diǎn)流出的流量。頭損失，所以有必要將沿線流量轉(zhuǎn)化成從節(jié)點(diǎn)流出的流量。

13、這樣，沿管線不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管線這樣，沿管線不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管線變化，就可根據(jù)該流量確定管線。變化，就可根據(jù)該流量確定管線。tlqq tqlqqsl2.2.沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的方法沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的方法節(jié)點(diǎn)流量：節(jié)點(diǎn)流量：沿線流量只有概念上的意義，在水力計(jì)沿線流量只有概念上的意義，在水力計(jì)算時(shí)應(yīng)算時(shí)應(yīng)將沿線流量按適當(dāng)比例分配到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將沿線流量按適當(dāng)比例分配到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，成，成為節(jié)點(diǎn)流量。沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的原則是求為節(jié)點(diǎn)流量。沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的原則是求出一個(gè)沿線不變的折算流量出一個(gè)沿線不變的折算流量q q，使它產(chǎn)生的水頭損，使它產(chǎn)生的

14、水頭損失等于實(shí)際上沿管線變化的流量失等于實(shí)際上沿管線變化的流量qsqs產(chǎn)生的水頭損失。產(chǎn)生的水頭損失。tlqq tqlqlq1tlqq tqxdxLLxLqLxLqqqlltx222LxLqdxAqdxAdhlxLlqLAdhh02231222lltqLAqqLAh312312222;508. 05;528. 01;577. 005 . 0;501. 050;504. 010tlqq tqlqlq1qt=0（管網(wǎng)末端），=0；qtql（管網(wǎng)起端） =100 結(jié)論：結(jié)論：為了便于管網(wǎng)計(jì)算，通常統(tǒng)一采用為了便于管網(wǎng)計(jì)算，通常統(tǒng)一采用= 0.50.5，即將沿線流量折半作為管段兩端的節(jié)點(diǎn)流，即將沿線流

15、量折半作為管段兩端的節(jié)點(diǎn)流量，在解決工程問題時(shí)，已足夠精確。量，在解決工程問題時(shí)，已足夠精確。 因此管網(wǎng)任一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量為：因此管網(wǎng)任一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量為：lliqqq5 . 0 即任一節(jié)點(diǎn)即任一節(jié)點(diǎn)i i的節(jié)點(diǎn)流量的節(jié)點(diǎn)流量qiqi等于與該節(jié)點(diǎn)相連等于與該節(jié)點(diǎn)相連各管段的沿線流量各管段的沿線流量qiqi總和的一半?？偤偷囊话?。集中流量處理：集中流量處理： 工業(yè)企業(yè)等大用戶所需流量，可直接作為接入大用戶節(jié)工業(yè)企業(yè)等大用戶所需流量，可直接作為接入大用戶節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量，工業(yè)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)用水管網(wǎng)，水量大的車間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量，工業(yè)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)用水管網(wǎng)，水量大的車間的用水量也可直接作為節(jié)點(diǎn)流量。的用水量也

16、可直接作為節(jié)點(diǎn)流量。 管網(wǎng)圖上的節(jié)點(diǎn)流量的含義：管網(wǎng)圖上的節(jié)點(diǎn)流量的含義： 管網(wǎng)圖上只有集中在節(jié)點(diǎn)的流量，包括由沿線流量折算管網(wǎng)圖上只有集中在節(jié)點(diǎn)的流量，包括由沿線流量折算的節(jié)點(diǎn)流量和大用戶的集中流量。大用戶的集中流量，可以的節(jié)點(diǎn)流量和大用戶的集中流量。大用戶的集中流量，可以在管網(wǎng)圖上單獨(dú)注明，也可和節(jié)點(diǎn)流量加起來，在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)在管網(wǎng)圖上單獨(dú)注明，也可和節(jié)點(diǎn)流量加起來，在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上注出總流量。一般在管網(wǎng)計(jì)算圖的節(jié)點(diǎn)旁引出箭頭，注明上注出總流量。一般在管網(wǎng)計(jì)算圖的節(jié)點(diǎn)旁引出箭頭，注明該節(jié)點(diǎn)的流量，以便于進(jìn)一步的計(jì)算。該節(jié)點(diǎn)的流量，以便于進(jìn)一步的計(jì)算。5.4 5.4 管段計(jì)算流量管段計(jì)算流量5.4.

17、1 5.4.1 初分流量的重要性初分流量的重要性 按最高時(shí)用水量進(jìn)行流量分配，得出各按最高時(shí)用水量進(jìn)行流量分配，得出各管段流量后，才能據(jù)此流量確定管徑和進(jìn)行管段流量后，才能據(jù)此流量確定管徑和進(jìn)行水力計(jì)算，所以水力計(jì)算，所以流量分配流量分配在管網(wǎng)計(jì)算中是一在管網(wǎng)計(jì)算中是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。個(gè)重要環(huán)節(jié)。5.4.2 如何進(jìn)行初分流量如何進(jìn)行初分流量（1）樹狀網(wǎng)）樹狀網(wǎng)樹狀管網(wǎng)的管段流量具有樹狀管網(wǎng)的管段流量具有唯一性唯一性。泵站泵站56385646273545286142733341217726234715（2 2）環(huán)狀網(wǎng)）環(huán)狀網(wǎng) 環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)滿足連續(xù)性條件滿足連續(xù)性條件的流量分配方的流量分配方案可以

18、有無數(shù)多種。案可以有無數(shù)多種。 1510131218161714197612527148581912335913460249511135730102498 分配流量時(shí)必須保持每一節(jié)點(diǎn)的水流連續(xù)性，分配流量時(shí)必須保持每一節(jié)點(diǎn)的水流連續(xù)性，也就是流向任一節(jié)點(diǎn)的流量必須等于流離該節(jié)點(diǎn)的也就是流向任一節(jié)點(diǎn)的流量必須等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量。流量。用式表示：用式表示：0ijiqq式中：式中：q qi i-節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i i的節(jié)點(diǎn)流量，的節(jié)點(diǎn)流量，L/sL/s； q qijij-從節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)i i到節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)j j的管段流量，的管段流量，L/sL/s。5.4.3 5.4.3 影響初分流量的因素影響初分流量的因素1

19、.1.什么是管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性？什么是管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性？ 經(jīng)濟(jì)性是指流量分配后得到的管徑，應(yīng)使一定年經(jīng)濟(jì)性是指流量分配后得到的管徑，應(yīng)使一定年限內(nèi)的管網(wǎng)建造費(fèi)用和管理費(fèi)用為最小。限內(nèi)的管網(wǎng)建造費(fèi)用和管理費(fèi)用為最小。2.2.什么是管網(wǎng)的可靠性？什么是管網(wǎng)的可靠性？ 可靠性是指能向用戶不間斷地供水，并且保證應(yīng)可靠性是指能向用戶不間斷地供水，并且保證應(yīng)有的水量有的水量. .水壓和水質(zhì)。水壓和水質(zhì)。 經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間往往難以兼顧，一般只能在經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間往往難以兼顧，一般只能在滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟(jì)。滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟(jì)。 5.4.4 5.4.4 環(huán)網(wǎng)流量分配的步驟環(huán)網(wǎng)流量分

20、配的步驟 1.1.按照管網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水流方按照管網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)。向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)控制點(diǎn)是管網(wǎng)正常工作時(shí)是管網(wǎng)正常工作時(shí)和是故事必須保證所需水壓的點(diǎn)，一般選在給水區(qū)內(nèi)離二和是故事必須保證所需水壓的點(diǎn)，一般選在給水區(qū)內(nèi)離二級(jí)泵站最遠(yuǎn)或地形較高處。級(jí)泵站最遠(yuǎn)或地形較高處。 2.2.為了可靠供水，從二泵房到控制點(diǎn)之間選定幾條為了可靠供水，從二泵房到控制點(diǎn)之間選定幾條平平行干管行干管，這些平行干管盡可能均勻地分配流量，并且符合，這些平行干管盡可能均勻地分配流量，并且符合水流連續(xù)性即滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡的條件。這樣，當(dāng)

21、其中一水流連續(xù)性即滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡的條件。這樣，當(dāng)其中一條干管損壞，流量由其它干管轉(zhuǎn)輸時(shí)，不會(huì)使這些干管中條干管損壞，流量由其它干管轉(zhuǎn)輸時(shí)，不會(huì)使這些干管中的流量增加過多。的流量增加過多。 3.3.和干管垂直的和干管垂直的連接管連接管，其作用是要溝通平行干管之，其作用是要溝通平行干管之間的流量，有時(shí)起一些輸水作用，有時(shí)只是就近供水到用間的流量，有時(shí)起一些輸水作用，有時(shí)只是就近供水到用戶，平時(shí)流量一般不大，只有在干管損壞時(shí)才轉(zhuǎn)輸較大的戶，平時(shí)流量一般不大，只有在干管損壞時(shí)才轉(zhuǎn)輸較大的流量，因此連接管中可分配較少的流量。流量，因此連接管中可分配較少的流量。v4Dq2vqD45.5 5.5 管徑計(jì)算

22、管徑計(jì)算5.5.1 管徑計(jì)算的一般公式管徑計(jì)算的一般公式 管道直徑、管段計(jì)算流量和水流速度之管道直徑、管段計(jì)算流量和水流速度之間滿足以下關(guān)系：間滿足以下關(guān)系： 在確定的計(jì)算流量下，管道直徑是流在確定的計(jì)算流量下，管道直徑是流速的函數(shù)：速的函數(shù)： 如果流量已知但流速未定，管徑還是如果流量已知但流速未定，管徑還是沒有辦法確定，因此要確定管徑必須先選沒有辦法確定，因此要確定管徑必須先選定流速。定流速。5.5.2 5.5.2 經(jīng)濟(jì)流速的確定經(jīng)濟(jì)流速的確定1.1.什么是經(jīng)濟(jì)流速？什么是經(jīng)濟(jì)流速？ 從從技術(shù)上技術(shù)上考慮，水流的最大速度應(yīng)不超考慮，水流的最大速度應(yīng)不超過過2.52.53.03.0米米/ /秒

23、（防止秒（防止水錘水錘），最小速度不），最小速度不得小于得小于0.60.6米米/ /秒（防止秒（防止沉積沉積）。）。 從從經(jīng)濟(jì)上經(jīng)濟(jì)上考慮，較大的水流速度可減小考慮，較大的水流速度可減小管道直徑，降低工程造價(jià)；但由于水流速度管道直徑，降低工程造價(jià)；但由于水流速度大而會(huì)導(dǎo)致水頭損失增加，從而加大運(yùn)行的大而會(huì)導(dǎo)致水頭損失增加，從而加大運(yùn)行的動(dòng)力費(fèi)用。合理的流速應(yīng)該使得在一定年限動(dòng)力費(fèi)用。合理的流速應(yīng)該使得在一定年限（投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用（主（投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用（主要是電費(fèi)）之和最小，這個(gè)流速稱為要是電費(fèi)）之和最小，這個(gè)流速稱為經(jīng)濟(jì)流經(jīng)濟(jì)流速速，以此來確定管徑。，以此來確定

24、管徑。)100()(121CpMtCMMtCWt11001MCpttWWt2.2.經(jīng)濟(jì)流速是如何確定的？經(jīng)濟(jì)流速是如何確定的？ 設(shè)設(shè)Wt為總費(fèi)用，為總費(fèi)用，C為管網(wǎng)造價(jià)，為管網(wǎng)造價(jià)，M1為年度運(yùn)行電為年度運(yùn)行電費(fèi)，費(fèi)，M2為年折舊費(fèi)用，為年折舊費(fèi)用，t為投資償還年限。則有：為投資償還年限。則有：P-管網(wǎng)的折舊和大修率，以管網(wǎng)造價(jià)的管網(wǎng)的折舊和大修率，以管網(wǎng)造價(jià)的% %計(jì)。計(jì)。投資償還期內(nèi)的投資償還期內(nèi)的年度總費(fèi)用年度總費(fèi)用為：為：工程類別工程類別給水工程給水工程排水工程排水工程設(shè)備情況設(shè)備情況基本國產(chǎn)基本國產(chǎn)適量進(jìn)口適量進(jìn)口基本國產(chǎn)基本國產(chǎn)適量進(jìn)口適量進(jìn)口綜合基本折舊率（綜合基本折舊率（% %

25、）4.44.45.05.04.64.65.25.2工程類別工程類別給水工程給水工程排水工程排水工程設(shè)備情況設(shè)備情況基本國產(chǎn)基本國產(chǎn)適量進(jìn)口適量進(jìn)口基本國產(chǎn)基本國產(chǎn)適量進(jìn)口適量進(jìn)口年大修基金提存率（年大修基金提存率（% %）2.22.22 22.42.42.22.2給水排水工程固定資產(chǎn)基本折舊率給水排水工程固定資產(chǎn)基本折舊率年大修基金提存率年大修基金提存率DeM1Cpt1001VeCpt1001WM1WVW0DW0經(jīng)濟(jì)管徑為經(jīng)濟(jì)管徑為De，經(jīng)濟(jì)流速為，經(jīng)濟(jì)流速為ve管徑管徑 （mm）平均經(jīng)濟(jì)流速平均經(jīng)濟(jì)流速 （m/s）D=100400D4000.60.90.91.43.3.平均經(jīng)濟(jì)流速平均經(jīng)濟(jì)流

26、速 從理論上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和年管理費(fèi)用相當(dāng)復(fù)從理論上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和年管理費(fèi)用相當(dāng)復(fù)雜且有一定的難度。在條件不具備時(shí)，設(shè)計(jì)中也雜且有一定的難度。在條件不具備時(shí)，設(shè)計(jì)中也可采用平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，得出的是近似可采用平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟(jì)管徑。經(jīng)濟(jì)管徑。 一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟(jì)流速，一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的平均經(jīng)濟(jì)流速。小管徑可取較小的平均經(jīng)濟(jì)流速。22252282SQALQLQgDgVdLHHhjiijRJCV 5.6 5.6 水頭損失計(jì)算水頭損失計(jì)算 流量和水頭損失的關(guān)系：流量和水頭損失的關(guān)系：均勻流基本公式：均勻流基本公式：1.1. 舍維列夫

27、公式（適用于舊鑄鐵管和舊鋼管）舍維列夫公式（適用于舊鑄鐵管和舊鋼管）時(shí)：當(dāng)smV/2 . 13 . 1200107. 0DVJ 時(shí)：當(dāng)smV/2 . 13 . 123 . 03 . 1200107. 0)867. 01 (000912. 0DVKVDVJ2. 巴甫洛夫斯基公式（適用于混凝土管、鋼巴甫洛夫斯基公式（適用于混凝土管、鋼筋混凝土管和渠道）筋混凝土管和渠道）yRnC1 對(duì)于混凝土管和鋼筋混凝土給水管，對(duì)于混凝土管和鋼筋混凝土給水管，當(dāng)當(dāng)n0.02時(shí)，時(shí)，y值可采用值可采用1/6。Rnny)10. 0(75. 013. 05 . 233. 52001743. 0Dqi n=0.013,n

28、=0.014,33. 52002021. 0Dqi 因此得出以下結(jié)論：因此得出以下結(jié)論：式中：式中：q-流量，流量，m3/s D-管徑，管徑，m。3. 海曾海曾威廉公式威廉公式87. 4852. 1852. 167.10DCLQh 水管種類水管種類海曾海曾- -威廉系數(shù)威廉系數(shù)C塑料管塑料管新鑄鐵管、涂瀝青或水泥的鑄鐵管新鑄鐵管、涂瀝青或水泥的鑄鐵管混凝土管、焊接鋼管混凝土管、焊接鋼管舊鑄鐵管和舊鋼管舊鑄鐵管和舊鋼管1501301201004. 柯爾勃洛克公式柯爾勃洛克公式)Re51. 271. 3lg(21Dk水管種類水管種類粗糙系數(shù)粗糙系數(shù)k（mm）涂瀝青鑄鐵管涂瀝青鑄鐵管涂水泥鑄鐵管涂水

29、泥鑄鐵管涂瀝青鋼管涂瀝青鋼管鍍鋅鋼管鍍鋅鋼管石棉水泥管石棉水泥管離心法鋼筋混凝土管離心法鋼筋混凝土管塑料管塑料管0.050.1250.500.050.1250.030.040.040.250.010.03 上式適用范圍廣，并接較接近實(shí)際，但運(yùn)算較復(fù)雜，上式適用范圍廣，并接較接近實(shí)際，但運(yùn)算較復(fù)雜，宜應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)求解。宜應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)求解。5.7 5.7 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)方程管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)方程1.1.管網(wǎng)計(jì)算的目的管網(wǎng)計(jì)算的目的 目的：目的：確定各水源節(jié)點(diǎn)的供水量、各管段確定各水源節(jié)點(diǎn)的供水量、各管段的流量和管徑、全部節(jié)點(diǎn)的水壓。的流量和管徑、全部節(jié)點(diǎn)的水壓。2.2.管網(wǎng)的計(jì)算條件管網(wǎng)的計(jì)算條件 多水源環(huán)狀管網(wǎng)的管段數(shù)多水源環(huán)狀管網(wǎng)的管段數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、基環(huán)數(shù)基環(huán)數(shù)和水源數(shù)和水源數(shù)滿足列關(guān)系：滿足列關(guān)系： + +- - 單水源環(huán)狀管網(wǎng)：?jiǎn)嗡喘h(huán)狀管網(wǎng)： + +-1 -1 樹狀管網(wǎng)：樹狀管網(wǎng)： -1 -1 對(duì)于任何環(huán)狀管網(wǎng)：對(duì)于任何環(huán)狀管網(wǎng)： + +-1 -1 管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)流量、管段長(zhǎng)度管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)流量、管段長(zhǎng)度為已知，需要確定管道的直徑和流量，有為已知，需要確定管道的直徑和流量，有2P2P個(gè)未知數(shù)，利用經(jīng)濟(jì)流速確定流量與直徑的個(gè)未知數(shù)，利用經(jīng)濟(jì)流速確定流量與直徑的關(guān)系