管網(wǎng)水力計算

1、7.5.6 7.5.6 管網(wǎng)水力計算基礎(chǔ)管網(wǎng)水力計算基礎(chǔ)枝狀管網(wǎng)枝狀管網(wǎng): :環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng): :概念概念: 經(jīng)濟流速經(jīng)濟流速水塔低：管徑大，管材費用高，運營費（電）低。水塔低：管徑大，管材費用高，運營費（電）低。 水塔高：管徑小，管材費用低，運營費水塔高：管徑小，管材費用低，運營費（電）（電）高高 。 進行經(jīng)濟比較進行經(jīng)濟比較: 水塔建設(shè)費水塔建設(shè)費+管材費管材費+泵站造價泵站造價 +運營費用運營費用 +施工費施工費=總建設(shè)費總建設(shè)費結(jié)合技術(shù)資料結(jié)合技術(shù)資料,一般情況，先進行初設(shè)估算一般情況，先進行初設(shè)估算 經(jīng)濟流速經(jīng)濟流速當(dāng)當(dāng) 直徑直徑當(dāng)當(dāng) 直徑直徑smvmmDe/0 . 18 . 04

2、00100smvmmDe/4 . 10 . 1400ev1. 1. 枝狀管網(wǎng)計算原則枝狀管網(wǎng)計算原則(1)(1)新建工程新建工程條件條件: :已知地形、管長、管材、用戶位置、用水量、自已知地形、管長、管材、用戶位置、用水量、自由水頭（服務(wù)水頭）由水頭（服務(wù)水頭） 未知量：水塔高、管徑？未知量：水塔高、管徑？步驟步驟: :1.1.確定管徑與比阻：管徑按規(guī)范確定確定管徑與比阻：管徑按規(guī)范確定( (略大略大) )。 查表確定比阻查表確定比阻2. 2. 按分支計算按分支計算 注意修正。注意修正。3.3.確定水塔高度確定水塔高度取取 之和最大的那一條管道為控制點之和最大的那一條管道為控制點. .fzhH

3、z,0210iiniifQlshfztthHZZH0tfztZhHZH0evQd4（2 2）擴建工程）擴建工程條件條件: :水塔高度或干管節(jié)點壓頭已知水塔高度或干管節(jié)點壓頭已知, ,即即 已經(jīng)確定，設(shè)計管線管徑。已經(jīng)確定，設(shè)計管線管徑。 因為水塔高度已定，若用經(jīng)濟流速確定管徑因為水塔高度已定，若用經(jīng)濟流速確定管徑, ,往往往往達不到供水要求。達不到供水要求。fzhZHQ,0計算步驟計算步驟: :1.1.計算各枝的平均水力坡度計算各枝的平均水力坡度2.2.找出找出 ，把此管線作為控制分干線設(shè)計，把此管線作為控制分干線設(shè)計, ,該干該干 線上各管段水頭損失均勻分配，即水力坡度一定，線上各管段水頭損

4、失均勻分配，即水力坡度一定，取取 ， 計算個管段比阻。計算個管段比阻。 在按比阻值在按比阻值, ,查表確定管徑查表確定管徑. .3.3.控制干線管徑確定后再確定各分支管徑控制干線管徑確定后再確定各分支管徑, ,方法同方法同1 1、2 2步。步。lHZZHJztt/)()(0minJ202020iifQJSQSJlQShJ2. 2. 環(huán)狀管網(wǎng)水力計算環(huán)狀管網(wǎng)水力計算 規(guī)律規(guī)律: : 管段數(shù)管段數(shù) ，節(jié)點數(shù)，節(jié)點數(shù) ， 環(huán)數(shù)環(huán)數(shù)未知量未知量:(:(管徑管徑) ,() ,(各管中流量各管中流量) ) 共計共計:2 :2 個。個?？闪蟹匠蹋阂肋B續(xù)性原理，對于各節(jié)點可列方程：依連續(xù)性原理，對于各節(jié)點 可

5、列，可列， 個有效方程。各環(huán)水頭損失閉合差個有效方程。各環(huán)水頭損失閉合差 可列可列 個方程。個方程?？闪蟹匠炭偣玻嚎闪蟹匠炭偣玻篜ngn1pkgnnngngngn0Q) 1(Pn0fhknkn1pknn哈代哈代- -克羅斯（克羅斯（Hardy-Crss)Hardy-Crss)法：法：（1)1)根據(jù)各節(jié)點流量平衡條件（連續(xù)性方程），初擬各根據(jù)各節(jié)點流量平衡條件（連續(xù)性方程），初擬各管段流量。管段流量。（2 2）按初擬流量，計算各段水頭損失，求各環(huán)閉合差。按初擬流量，計算各段水頭損失，求各環(huán)閉合差。（3 3）按初擬流量，水頭損失閉合差不為）按初擬流量，水頭損失閉合差不為0 0時，在各環(huán)路時，在各環(huán)

6、路加入校正流量加入校正流量 。（4 4）加入校正流量后，計算各段水頭損失，求閉合差，）加入校正流量后，計算各段水頭損失，求閉合差，直至水頭損失閉合差滿足要求。直至水頭損失閉合差滿足要求。2011iiininifiQlShQififiQhhQ2 當(dāng)初擬流量不滿足閉合條件時，各環(huán)路加入校正當(dāng)初擬流量不滿足閉合條件時，各環(huán)路加入校正流量流量 ，則，則各管段展開，并略去高階微量：各管段展開，并略去高階微量： 即即加入校正流量后，期望滿足閉合條件，則加入校正流量后，期望滿足閉合條件，則Q20)(QQlShhiiififi)21 (22020iiiiiioiiiififiQQQlSQQlSQlShh02)

7、(0QQlShhhiiifififiiiiifiiiifiQQlShQlShQ20022ififiQhhQ2舉例舉例水平布置的兩環(huán)管網(wǎng)，已知用水量水平布置的兩環(huán)管網(wǎng)，已知用水量 ， 。各管段均為鑄鐵管，長度及管徑列表。各管段均為鑄鐵管，長度及管徑列表如下，求各管段的流量（閉合差小于如下，求各管段的流量（閉合差小于0.5m）。）。smQ/032. 034smQ/054. 035環(huán)號環(huán)號管段管段長度長度（m)直徑直徑(mm) 1 2-5 5-3 3-222021090200200150 21-22-33-44-12709080260200150200250解解: :(1)(1)初擬各管段流量初擬各

8、管段流量(2(2）計算各段水頭損失，求閉合差。）計算各段水頭損失，求閉合差。（3 3）加入校正流量，調(diào)整分配流量。）加入校正流量，調(diào)整分配流量。 列表計算列表計算 mhf5 . 017. 017. 184. 11mhf26. 184. 126. 017. 010. 321環(huán)號環(huán)號管段管段第一次第一次分配流分配流量量各管段校各管段校正流量正流量二次分二次分配流量配流量12-55-33-2+30-24-6+1.84-1.17-0.17+0.50.06130.04880.02830.1380-1.81-1.81-1.813.75-1.8128.19-25.81-4.061.64-1.34-0.08+

9、0.2221-22-33-44-1+30+6-18-50+3.19+0.17-0.26-1.84+1.260.08900.02830.01400.03680.168-3.75-3.75-3.75+1.81-3.75-3.7532.254.06-21.75-53.752.610.08-0.372.100.22)(mhfiifiQh /QfihififiQhhQ27.6 7.6 有壓管中的水擊有壓管中的水擊7.6.1 水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象 在有壓管中，因某種原因在有壓管中，因某種原因( (水電站甩負荷、水泵水電站甩負荷、水泵運行時突然關(guān)閉時），水流流速突然變化，壓強隨之運行時突然關(guān)閉時），水流流速突然

10、變化，壓強隨之產(chǎn)生急劇變化（交替升降），壓強交替變化如同用錘產(chǎn)生急劇變化（交替升降），壓強交替變化如同用錘子擊打管壁，嚴(yán)重時造成管道破裂，這種現(xiàn)象稱為水子擊打管壁，嚴(yán)重時造成管道破裂，這種現(xiàn)象稱為水擊（水錘）。擊（水錘）。7.6.2 7.6.2 水擊傳播過程水擊傳播過程(1) (1) （增壓逆波）（增壓逆波） 流體被壓縮、管道膨脹流體被壓縮、管道膨脹 水擊波水擊波C C向左傳播向左傳播, , C=1000m/sC=1000m/s（2 2） （減壓順波）（減壓順波） 流體恢復(fù)原狀、管道恢復(fù)原狀流體恢復(fù)原狀、管道恢復(fù)原狀 水擊波水擊波C C向左傳播向左傳播clt 000vgpgpgp00cltcl

11、200vvgpgpgp00(3) (3) （減壓逆波）（減壓逆波） 流體膨脹、管道被壓縮流體膨脹、管道被壓縮 水擊波水擊波C C向左傳播向左傳播(4) (4) （增壓順波）（增壓順波） 流體恢復(fù)原狀、管道恢復(fù)原狀流體恢復(fù)原狀、管道恢復(fù)原狀 水擊波水擊波C C向右傳播向右傳播cltcl3200vvgpgpgp0000vvgpgpgp00cltcl43 7.6.3 停停泵水擊：泵水擊： 在水泵運行時，因突然斷電，或是違反操作在水泵運行時，因突然斷電，或是違反操作規(guī)程停泵，底閥關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。規(guī)程停泵，底閥關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。 會造成底閥破碎甚至管道破裂。會造成底閥破碎甚至管道破裂。7.6.4 7.6.

12、4 水擊壓強的計算水擊壓強的計算 關(guān)閉閥門時間關(guān)閉閥門時間 水擊相長水擊相長 水擊周期水擊周期 直接水擊直接水擊 （效果與（效果與 相同相同 ） 間接水擊間接水擊 間接水擊壓強計算公式間接水擊壓強計算公式 直接水擊壓強計算公式直接水擊壓強計算公式 水擊波傳播速度水擊波傳播速度 C=1000m/sC=1000m/sclT4TTsgcvgp0sTTgcvgp0sTclT2TTs0sT7.6.5 7.6.5 水擊危害的預(yù)防措施水擊危害的預(yù)防措施 （1 1）限制管中流速）限制管中流速 （2 2）停泵水擊。）停泵水擊。 嚴(yán)格操作規(guī)程。在需要停泵之前，先關(guān)閉出口閥嚴(yán)格操作規(guī)程。在需要停泵之前，先關(guān)閉出口閥門，實行閉閥停車。門，實行閉閥停車。 為防止突然斷電造成事故，可在壓水管安裝水為防止突然斷電造成事故，可在壓水管安裝水擊消除閥或回止閥。擊消除閥或回止閥。 （3)3)水電站壓力管道水擊水電站壓力管道水擊在壓力管道適當(dāng)部位，在壓力管道適當(dāng)部位，修建修建調(diào)壓室調(diào)壓室. . gcvgp0本章重點本章重點（1 1）孔口出流的水力特征、流量的計算。）孔口出流的水力特征、流量的計算。（2 2）管嘴出流的水力特征