第六章 給水管網(wǎng)設(shè)計

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（一）教學要求

1、了解相關(guān)的基本概念；2、熟練把握給水管網(wǎng)的設(shè)計計算方法和步驟；（二）教學內(nèi)容

1、沿線流量和節(jié)點流量計算2、管段流量分派3、初擬管徑4、平差計算

5、泵站揚程與水塔高度設(shè)計；6、管網(wǎng)校核；

（三）重點：沿線流量和節(jié)點流量計算，環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計計算的理論、步驟及平差方法和管網(wǎng)校核。

第1節(jié)管段設(shè)計流量計算

確定各管段的設(shè)計流量的目的，在于依此來選定管徑，進行管網(wǎng)水力計算。但要確定各管段的計算流量，需首先確定各管段的沿線流量和節(jié)點流量。一、管網(wǎng)圖形的簡化（一）簡化目的及原則

在管網(wǎng)計算中，城市管網(wǎng)的現(xiàn)狀核算及舊管網(wǎng)的擴建計算最為常見。由于給水管線遍布在街道下，不僅管線好多而且管徑區(qū)別很大，若計算全部管線，實際上既無必要，也不大可能。因此，除了新設(shè)計的管網(wǎng)，因定線和計算僅限于干管網(wǎng)的狀況外，對城鎮(zhèn)管網(wǎng)的現(xiàn)狀核算以及管網(wǎng)的擴建或改建往往需要將實際的管網(wǎng)加以簡化，保存主要的干管，略去一些次要的、水力條件影響較小的管線，使簡化后的管網(wǎng)基本上能反映實際用水狀況，大大減輕計算工作量。尋常管網(wǎng)越簡化，計算工作量越小。但過分簡化的管網(wǎng)，計算結(jié)果難免與實際用水狀況的區(qū)別增大。所以，管網(wǎng)圖形簡化是保證計算結(jié)果接近于實際狀況的前提下，對管線進行的簡化。

（二）簡化方法

在進行管網(wǎng)簡化時，應(yīng)先對實際管網(wǎng)的管線狀況進行充分了解和分析，然后采用分解、合并、省略等方法進行簡化。

1.分解

只有一條管線連接的兩個管網(wǎng)，可以把連接納線斷開，分解成為兩個獨立的管網(wǎng)；有兩條管線連接的分支管網(wǎng)，若其位于管網(wǎng)的末端且連接納線的流向和流量可以確定時，也可以進行分解；管網(wǎng)分解后即可分別計算。

2.合并

管徑較小、相互平行且靠近的管線可考慮合并。如管線交織點很近時，可以將其合并為同一交織點。相近交織點合并后可以減少管線數(shù)目，使系統(tǒng)簡化。在給水管網(wǎng)中，為了施工便利和減小水流阻力，管線交織處往往用兩個三通代替四通（實際工程中很少使用四通），不必將兩個三同認為是兩個交織點，仍應(yīng)簡化為四通交織點。

3.省略

管線省略時，首先略去水力條件影響較小的管線，即省略管網(wǎng)中管徑相對較小的管線。管線

省略后的計算結(jié)果是偏于安全的，但是由于流量集中，管徑增大，并不經(jīng)濟。

二、沿線流量

城市給水管網(wǎng)的干管和分派管上，承接了大量用戶，沿線配水狀況比較繁雜，既有工廠、機關(guān)、學校、醫(yī)院、賓館等大用戶，其用水流量稱為集中流量，又有數(shù)量好多、但用水量較小的居民用水、澆灑道路或綠化用水等沿線流量，以致不但沿線所接用戶好多，而且用水量變化也很大。干管的配水狀況如圖6-3所示。

分派管q1q3Q1q5’’’q1’q3q5q7BAq2q2’q4’q6’q4Q2q6

圖6-3干管配水狀況

從圖中可以看出，干管除供沿線兩旁為數(shù)較多的居民生活用水q1′、q2′、q3′等外，還要供給分派管流量q1、q2、q3等，還有可能給少數(shù)大用水戶供應(yīng)集中流量Q1、Q2、Q3等。由于用水點多，用水量經(jīng)常變化，所以按實際狀況進行管網(wǎng)計算是十分繁雜的，而且在實際工程中也無必要。所以，為了計算便利，常采用簡化法——比流量法，即假定小用水戶的流量均勻分布在全部干管上。比流量法有長度比流量和面積比流量兩種。

（一）長度比流量

所謂長度比流量法是假定沿線流量q1′、q2′……均勻分布在全部配水干管上，則管線單位長度上的配水流量稱為長度比流量，記為qs[L/(s·m)]。

qs可按下式計算：

Q__?Qiqs?(6-2)

?L式中Q______管網(wǎng)總用水量，L/s；

∑Qi______工業(yè)企業(yè)及其他大用戶的集中流量之和，L/s。

______

管網(wǎng)配水干管總計算長度，m；單側(cè)配水的管段（如沿河岸等地段敷設(shè)的只有一側(cè)∑L

配水的管線）按實際長度的一半計入；雙側(cè)配水的管段，計算長度等于實際長度；兩側(cè)不配水的管線長度不計（即不計穿越廣場、公園等無建筑物地區(qū)的管線長度）。

比流量的大小隨用水量的變化而變化。因此，控制管網(wǎng)水力狀況的不同供水條件下的比流量（如在最高用水時、消防時、最大轉(zhuǎn)輸時的比流量）是不同的，須分別計算。另外，若城市內(nèi)各區(qū)人口密度相差較大時，也應(yīng)根據(jù)各區(qū)的用水量和干管長度，分別計算其比流量。

長度比流量按用水量全部均勻分布在干管上的假定來求比流量，忽視了沿管線供水人數(shù)和用水量的區(qū)別，存在一定的缺陷。因此計算出來的配水量可能和實際配水量有一定差異。為接近實際配水狀況，也可按面積比流量法計算。

（二）面積比流量

假定沿線流量q1′、q2′……均勻分布在整個供水面積上，則單位面積上的配水流量稱為面積比流量，記作qA[L/(s·m2)]，按下式計算：

Q__?QiqA?(6-3)

?A式中∑A______給水區(qū)域內(nèi)沿線配水的供水面積總和，m；

其余符號意義同前。

干管每一管段所負擔的供水面積可按分角線或?qū)蔷€的方法進行劃分，如圖6-4所示。在街區(qū)長邊上的管段，其單側(cè)供水面積為梯形；在街區(qū)短邊上的管段，其單側(cè)供水面積為三角形。

2

圖6-4供水面積劃分

（a）對角線法；（b）分角線法

用面積比流量法計算雖然比較確鑿，但計算過程較麻煩。當供水區(qū)域的干管分布比較均勻、干管距離大致一致的管網(wǎng)，用長度比流量法計算較為簡便。

由比流量qs、qA可計算出各管段的沿線配水流量即沿線流量，記作qy，則任一管段的沿線流量qy(L/s)可按下式計算：

qy?qs?Li(6-4)

或qy?qA?Ai(6-5)

式中L_____該管段的計算長度，m；

_____Ai該管段所負擔的供水面積，m2。三、節(jié)點流量

管網(wǎng)中任一管段的流量，包括兩部分：一部分是沿本管段均勻泄出供給各用戶的沿線流量qy，流量大小沿程直線減小，到管段末端等于零；另一部分是通過本管段流到下游管段的流量，沿程不發(fā)生變化，稱為轉(zhuǎn)輸流量qzs。從管段起端A到末端B管段內(nèi)流量由qzs+qy變?yōu)閝zs，流量是變化的。對于流量變化的管段，難以確定管徑和水頭損失。因此，需對其進一步簡化。簡化的方法是化漸變流為均勻流，既以變化的沿線流量折算為管段兩端節(jié)點流出的流量，即節(jié)點流量。全管段引用一個不變的流量，稱為折算流量，記為qif，使它產(chǎn)生的水頭損失與實際上沿線變化的流量產(chǎn)生的水頭損失完全一致，從而得出管線折算流量的計算公式為：

qif?qzs??qy(6-6)

式中α____折減系數(shù)，尋常統(tǒng)一采用0.5，即將管段沿線流量平分到管段兩端的節(jié)點上。

圖6-5管段輸配水狀況因此管網(wǎng)任一節(jié)點的節(jié)點流量為：

qi?0.5?qy(6-7)

即管網(wǎng)中任一節(jié)點的節(jié)點流量qi等于與該節(jié)點相連各管段的沿線流量總和的一半。

當整個給水區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)的比流量qcb或qmb一致時，由式（6-4）、（6-5）可得節(jié)點流量計算式（6-7）的另一種表達形式：qi?0.5qs?Li(6-8)或qi?0.5qA?Ai(6-9)式中ΣLi——與該節(jié)點相連各管段的計算長度之和，m；

ΣAi——與該節(jié)點相連各管段所負擔的配水面積之和，m2。

城市管網(wǎng)中，工企業(yè)等大用戶所需流量，可直接作為接入大用戶節(jié)點的節(jié)點流量。工業(yè)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)用水管網(wǎng)，水量大的車間用水量也可直接作為節(jié)點流量。

這樣，管網(wǎng)圖上各節(jié)點的流量包括由沿線流量折算的節(jié)點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)圖上單獨注明，也可與節(jié)點流量加在一起，在相應(yīng)節(jié)點上注出總流量。一般在管網(wǎng)計算圖的各節(jié)點旁引出細實線箭頭，并在箭頭的前端注明該節(jié)點總流量的大小。

在計算完節(jié)點設(shè)計流量后，應(yīng)驗證流量平衡，即：

Q=∑Qi+∑qi（6-10）

式中Q——管網(wǎng)總用水量，L/s；

Qi——各節(jié)點的集中流量，L/s；

qi——各節(jié)點的節(jié)點流量，L/s。

假使有較大誤差，則應(yīng)檢查計算過程中的錯誤，如誤差較小，可能是計算確切度誤差（小數(shù)尾數(shù)四舍五入造成），可以直接調(diào)整某些項集中流量和節(jié)點流量，使流量達到平衡。

[例題6-1]某城鎮(zhèn)最高時總用水量為284.7L/s，其中集中供應(yīng)工業(yè)用水量為189.2L/s。干管各管段編號及長度如圖6-6所示，管段4-5、1-2及2-3為單側(cè)配水，其余為兩側(cè)配水。試求：（1）干管的比流量；（2）各管段的沿線流量；（3）各節(jié)點流量。

二綠地居住區(qū)泵1500475657566

820820站居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)

756756

820

1

工廠2綠地3圖6-6節(jié)點流量計算（單位：m）

[解]按長度比流量法計算。1．配水干管計算長度：因二泵站～4為輸水管，不參與配水，其計算長度為零，4～5、1～

2、2～3管段為單側(cè)配水，其計算長度按實際長度的一半計入，其余均為雙側(cè)配水管段，均按實際長度計入，則：

?L?0.5?756m?3?756m?820m?3?4350m2．配水干管比流量：

284.7L/s_189.2L/s?0.0219L/s.mqs?4350m3．沿線流量：

管段1-2的沿線流量為：

9/s.m?0.5?756m?8.3L/sq1?2?qsL1?2?0.021L各管段的沿線流量計算見表6-1。各管段的沿線流量計算表6-1

管段編號管段長度/m1-22-31-42-53-64-55-6合計756756820820820756756──管段計算長度/m0.5×756＝37805×756＝3788208208200.5×756＝3787564350比流量/L·s1·m1－－沿線流量/L·s1－0.02198.38.318.018.018.08.316.695.54.節(jié)點流量計算：如節(jié)點5的節(jié)點流量為：

q5?0.5?ql?0.5(q4?5?q5?6?q5?2)?0.5(8.3L/s?16.6L/s?18.0L/s)

?21.6L/s各節(jié)點的節(jié)點流量計算見表6-2。

各管段節(jié)點流量計算表6-2

節(jié)點連接納段節(jié)點流量/L·s11-4、1-2－1集中流量/L·s－1節(jié)點總流量/L·s－10.5(18.0+8.3)＝13.1189.2202.3

23456合計1-2、2-5、2-32-3、3-61-4、4-54-5、2-5、5-63-6、5-6──0.5（8.3＋18.0＋8.3）＝17.30.5（8.3＋18.0）＝13.10.5（18.0＋8.3）＝13.10.5（8.3＋18.0+16.6）=21.60.5（18.0＋16.6）＝17.395.5──────────189.217.313.113.121.617.3284.7

將節(jié)點流量和集中流量標注于相應(yīng)節(jié)點上，如圖6-7。

13.121.617.3

二456泵

站17.313.113.11189.223圖6-7節(jié)點流量圖（單位：L/s）

四、管段流量

管網(wǎng)各管段的沿線流量簡化成各節(jié)點流量后，可求出各節(jié)點流量，并把大用水戶的集中流量也加于相應(yīng)的節(jié)點上，則所有節(jié)點流量的總和，便是由二級泵站送來的總流量，（即總供水量）。依照質(zhì)量守恒原理，每一節(jié)點必需滿足節(jié)點流量平衡條件：流入任一節(jié)點的流量必需等于流出該節(jié)點的流量，即流進等于流出。

若規(guī)定流入節(jié)點的流量為負，流出節(jié)點為正，則上述平衡條件可表示為：

qi??qij?0（6-11）

式中qi______節(jié)點i的節(jié)點流量，L/s；

qij______連接在節(jié)點i上的各管段流量，L/s。

依據(jù)式(6-11)，用二級泵站送來的總流量沿各節(jié)點進行流量分派，所得出的各管段所通過的流量，就是各管段的計算流量。

在單水源枝狀管網(wǎng)中，各管段的計算流量簡單確定。從配水源（泵站或水塔等）供水到各節(jié)點只能沿一條管路通道，即管網(wǎng)中每一管段的水流方向和計算流量都是確定的。每一管段的計算流量等于該管段后面（順水流方向）所有節(jié)點流量和大用戶集中用水量之和。因此，對于枝狀管網(wǎng)，若任一管段發(fā)生事故，該管段以后地區(qū)就會斷水。

如圖6-8所示的一枝狀管網(wǎng)，部分管段的計算流量為：q4~5?q5；q8~10?q10；

q3?4?q4?q5?q8?q9?q10

q69q96q8

q10

q2q3810

泵站123q4q5

457q7圖6-8枝狀管網(wǎng)管段流量計算

對于環(huán)狀管網(wǎng)，各管段的計算流量不是唯一確定的。配水干管相互連接環(huán)通，環(huán)路中每一用戶所需水量可以沿兩條或兩條以上的管路供給，各環(huán)內(nèi)每條配水管段的水流方向和流量值都是不確定的。

如圖6-9中的1節(jié)點，圖中流入節(jié)點1的流量只有q0~1?Q（泵站供水流量），流出節(jié)點1的流量有q1、q1～2、q1~5和q1~7，由公式（6-11）得：

?Q?q1?q1~2?q1~5?q1~7?0

或Q?q1?q1~2?q1~5?q1~7

2q23q34q4泵01q15q5站16q6

Qq7q8q9

789

圖6-9環(huán)狀管網(wǎng)流量分派

對于節(jié)點1來說，流入管網(wǎng)的總流量Q和節(jié)點流量q1是已知的，但各管段的流量q1~2、q1~5、q1~7可以有不同的分派方法，也就是有不同的管段流量。為了確定各管段的計算流量，需人為地假定各管段的流量分派值稱為流量預分派，以此確定經(jīng)濟管徑。在環(huán)狀管網(wǎng)流量預分派時，不僅要考慮經(jīng)濟性（即一定年限內(nèi)管網(wǎng)的工程總造價和管理費用最小），而且還要考慮可靠性問題（指能夠不休止地向用戶供水，并保證應(yīng)有的水量、水壓和水質(zhì)），做到經(jīng)濟性和可靠性并重。但經(jīng)濟性和可靠性是一對矛盾，一般只能在滿足可靠性的前提下，力爭得到最經(jīng)濟的管徑。在綜合考慮經(jīng)濟性和可靠性后，可按如下步驟進行環(huán)狀管網(wǎng)流量分派：

1．首先在管網(wǎng)平面布置圖上，確定出控制點的位置，并根據(jù)配水源、控制點、大用戶及調(diào)理構(gòu)筑物的位置確定管網(wǎng)的主要流向。

2．參照管網(wǎng)主要流向擬定各管段的水流方向，使水流沿最近路線輸水到大用戶和邊遠

地區(qū)，以儉約輸水電耗和管網(wǎng)基建投資。

3．根據(jù)管網(wǎng)中各管線的地位和功能來分派流量。盡量使平行的主要干管分派相近的流量，以免個別主要干管損壞時，其余管線負荷過重，使管網(wǎng)流量減少過多；干管與干管之間的連接納，主要是溝通平行干管之間的流量，有時起輸水作用，有時只是就近供水到用戶，平日流量一般不大，只有在干管損壞時，才轉(zhuǎn)輸較大流量。因此，連接納中可分派較少的流量。

4．分派流量時應(yīng)滿足節(jié)點流量平衡條件，即在每個節(jié)點上滿足qi??qij?0。對于多水源管網(wǎng)，會出現(xiàn)由兩個或兩個以上水源同時供水的節(jié)點，這樣的節(jié)點叫供水分界點；各供水分界點的連線即為供水分界限；各水源供水流量應(yīng)等于該水源供水范圍內(nèi)的全部節(jié)點流量加上分界限上由該水源供給的那部分節(jié)點流量之和。因此，流量分派時，應(yīng)首先按每一水源的供水量確定大致的供水范圍，初步劃定供水分界限，然后從各水源開始，向供水分界方向逐節(jié)點進行流量分派。

環(huán)狀管網(wǎng)流量分派后得出的是各管段的計算流量，由此流量即可確定管徑，計算水頭損失，但環(huán)狀管網(wǎng)各管段計算流量的最終數(shù)值必需由平差計算結(jié)果來定出。

其次節(jié)管徑計算

確定管網(wǎng)中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設(shè)計計算的主要課題之一。管段的直徑應(yīng)按分派后的流量確定。

在設(shè)計中，各管段的管徑按下式計算：

D?4q??(6-12)

式中q______管段流量，m3/s；

υ______管內(nèi)流速，m/s。

由上式可知，管徑不但和管段流量有關(guān)，而且還與流速有關(guān)。因此，確定管徑時必需先選定流速。

為了防止管網(wǎng)因水錘現(xiàn)象而損壞，在技術(shù)上最大設(shè)計流速限定在2.5～3.0m/s范圍內(nèi)；在輸送渾濁的原水時，為了避免水中懸浮物質(zhì)在水管內(nèi)沉積，最低流速尋常應(yīng)大于0.60m/s，由此可見，在技術(shù)上允許的流速范圍是較大的。因此，還需在上述流速范圍內(nèi)，根據(jù)當?shù)氐慕?jīng)濟條件，考慮管網(wǎng)的造價和經(jīng)營管理費用，來選定適合的流速。

從公式可以看出，流量一定時，管徑與流速的平方根成反比。假使流速選用的大一些，管徑就會減小，相應(yīng)的管網(wǎng)造價便可降低，但水頭損失明顯增加，所需的水泵揚程將增大，從而使經(jīng)營管理費（主要指電費）增大，同時流速過大，管內(nèi)壓力高，因水錘現(xiàn)象引起的破壞作用也隨之增大。相反，若流速選用小一些，因管徑增大，管網(wǎng)造價會增加。但因水頭損失減小，可儉約電費，使經(jīng)營管理費降低。因此，管網(wǎng)造價和經(jīng)營管理費（主要指電費）這兩項經(jīng)濟因素是決定流速的關(guān)鍵。求一定年限t（稱為投資歸還期）內(nèi)，管網(wǎng)造價和經(jīng)營管理費用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟流速），以此來確定的管徑，稱為經(jīng)濟管徑。

若管網(wǎng)造價為C，每年的經(jīng)營管理費用為M，包括電費M1和折舊、大修費M2，因M2

和管網(wǎng)造價有關(guān)，故可按管網(wǎng)造價的百分數(shù)計，表示為p%C，那么在投資歸還期t年內(nèi)，，總費用為：

Wt?C?tM?C?(M1?PC)t（6-13）100式中p——管網(wǎng)的折舊和大修率，以管網(wǎng)造價的百分比計。

式（6-13）除以投資歸還期t，則得年折算費用W：；

W?C1p?M?(?)C?M1tt100（6-14）

總費用W曲線的最低點表示管網(wǎng)造價和經(jīng)營管理費用之和為最小時的流速稱為經(jīng)濟流

速υe。

Wt=C＋tM

tM

Cυ圖6-10流速和費用的關(guān)系

e流速各城市的經(jīng)濟流速值應(yīng)按當?shù)貤l件，如水管材料和價格、施工條件、電費等來確定，不能直接套用其他城市的數(shù)據(jù)。另外，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟流速也不一樣，須隨管網(wǎng)圖形、該管段在管網(wǎng)中的位置、該管段流量和管網(wǎng)總流量的比例等決定。由于計算繁雜，有時簡便地應(yīng)用“界限流量表〞確定經(jīng)濟管徑。

界限流量表表6-3

管徑/mm100150200250300350400界限流量/L·s－1管徑/mm4505006007008009001000界限流量/L·s－1＜99~1515~28.528.5~4545~6868~9696~130130~168168~237237~355355~490490~685685~822822~1120由于實際管網(wǎng)的繁雜性，加上狀況在不斷的變化，例如流量在不斷增加，管網(wǎng)逐步擴展，諸多經(jīng)濟指標如水管價格、電費等也隨時變化，要從理論上計算管網(wǎng)造價和年管理費用相當繁雜且有一定難度。在條件不具備時，設(shè)計中也可采用由各地統(tǒng)計資料計算出的平均經(jīng)濟流速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟管徑，見表6-4。

平均經(jīng)濟流速表6-4

管徑/mmD=100～400D≥400

平均經(jīng)濟流速υe/L·s0.6～0.90.9～1.4－1在使用各地區(qū)提供的經(jīng)濟流速或按平均經(jīng)濟流速確定管網(wǎng)管徑時，需考慮以下原則：1）一般大管徑可取較大的經(jīng)濟流速，小管徑可取較小的經(jīng)濟流速；2）首先定出管網(wǎng)所采用的最小管徑（由消防流量確定），按υe確定的管徑小于最小管徑時，一律采用最小管徑；

3）連接納屬于管網(wǎng)的構(gòu)造管，應(yīng)重視安全可靠性，其管徑應(yīng)由管網(wǎng)構(gòu)造來確定，即按

與它連接的次要干管管徑相當或小一號確定；

4）由管徑和管道比阻α之間的關(guān)系可知，當管徑較小時，管徑縮小或放大一號，水頭損失會大幅度增減，而所需管材變化不多；相反，當管徑較大時，管徑縮小或放大一號，水頭損失增減不很明顯，而所需管材變化較大。因此，在確定管網(wǎng)管徑時，一般對于管網(wǎng)起端的大口徑管道可按略高于平均經(jīng)濟流速來確定管徑，對于管網(wǎng)末端較小口徑的管道，可按略低于平均經(jīng)濟流速確定管徑，特別是對確定水泵揚程影響較大的管段，適當降低流速，使管徑放大一號，比較經(jīng)濟；

5）管線造價（含管材價格、施工費用等）較高而電價相對較低時，取較大的經(jīng)濟流速，反之取較小的經(jīng)濟流速。

以上是指水泵供水時的經(jīng)濟管徑確定方法，在求經(jīng)濟管徑時，考慮了抽水所需的電費。重力供水時，由于水源水位高于給水區(qū)所需水壓，兩者的標高差H可使水在管內(nèi)重力滾動。此時，各管段的經(jīng)濟管徑應(yīng)按輸水管和管網(wǎng)通過設(shè)計流量時，供水起點至控制點的水頭損失總和等于或略小于可利用的水頭來確定。

第三節(jié)環(huán)狀管網(wǎng)計算的理論

1．環(huán)狀管網(wǎng)計算時，必需滿足以下基本水力條件

（1）連續(xù)性方程（又稱節(jié)點流量平衡條件）即對任一節(jié)點來說，流入該節(jié)點的流量必需等于流出該節(jié)點的流量。

若規(guī)定流出節(jié)點的流量為正，流入節(jié)點的流量為負，則任一節(jié)點的流量代數(shù)和等于零。即：

qi??qij?0

（2）能量方程（又稱閉合環(huán)路內(nèi)水頭損失平衡條件）即環(huán)狀管網(wǎng)任一閉合環(huán)路內(nèi)，水流為順時針方向的各管段水頭損失之和應(yīng)等于水流為逆時針方向的各管段水頭損失之和。若規(guī)定順時針方向的各管段水頭損失為正，逆時針方向為負，則在任一閉合環(huán)路內(nèi)各管段水頭損失的代數(shù)和等于零，即：

?hij?0（6-17）

如圖6-13，由并聯(lián)管路的基本公式可知，節(jié)點1至節(jié)點4之間均有以下關(guān)系成立：

h1~2~4?h1~3~4?H1?H4

式中h1~2~4______管線1～2～4的水頭損失；

h1~3~4_______管線1～3～4的水頭損失；

H1、H4_______分別為節(jié)點1和節(jié)點4的水壓標高值或測壓管水頭值（每一節(jié)點只有

一個數(shù)值）。

1h1-22Qq1q2

h1-3h2-4

3q3

4q4

圖6-13單環(huán)管網(wǎng)

另由串聯(lián)管路的基本公式，得：h1~2~4?h1~2?h2~4h1~3~4?h1~3?h3~4

所以有：h1~2?h2~4?h1~3?h3~4或h1~2?h2~4?h1~3?h3~4?0

2．環(huán)狀管網(wǎng)計算的基本方法和原理

環(huán)狀管網(wǎng)計算時，節(jié)點流量、管段長度、管徑和阻力系數(shù)等均已知，需要求解的是管網(wǎng)各管段的流量和水頭損失（或節(jié)點水壓）。求解時可采用解環(huán)方程組、解節(jié)點方程組和解管段方程組等3種方法。（1）解環(huán)方程組法（2）解節(jié)點方程組法（3）解管段方程組法

三、環(huán)狀管網(wǎng)平差方法1.哈代-克羅斯法

最早和應(yīng)用廣泛的管網(wǎng)分析方法有哈代-克羅斯法和洛巴切夫，即每環(huán)中各管段的流量用?q修正的方法。現(xiàn)以圖6-14為例加以說明，各參數(shù)的符號仍規(guī)定：順時針方向為正，逆時針方向為負。

圖6-14兩環(huán)管網(wǎng)的流量調(diào)整

(0)(0)

環(huán)狀管網(wǎng)初步分派流量后，管段流量qij為已知，并滿足節(jié)點流量平衡條件，由qij選

出管徑，計算出各管段的水頭損失hij和各環(huán)的水頭損失代數(shù)和?hij，一般?hij??h?0，不滿足水頭損失平衡條件，須引入校正流量?q以減小閉合差。校正流量可按下式估算確定：

?q?－

?hk2?Sijqij=－

?hk2?Sijqijqij?2=－

?hk2?hijqij（6-21）

式中?qk______環(huán)路k的校正流量，L/s；

?hk______環(huán)路k的閉合差，等于該環(huán)內(nèi)各管段水頭損失的代數(shù)和，m；

?sijqij和。

______

環(huán)路k內(nèi)各管段的摩阻s??ijlij與相應(yīng)管段流量qij的絕對值乘積之總

?和。

hijqij______

環(huán)路k的各管段的水頭損失hij與相應(yīng)管段流量qij之比的絕對值乘積之總

應(yīng)當注意，上式中?qk和?hk符號相反，即閉合差?hk為正，校正流量?qk就為負，反之則為正；閉合差?hk的大小及符號，反映了與⊿h=0時的管段流量和水頭損失的偏離程度和偏離方向。顯然，閉合差?hk的絕對值越大，為使閉合差?hk?0所需的校正流量?qk的絕對值也越大。各環(huán)校正流量?qk用弧形箭頭標注在相應(yīng)的環(huán)內(nèi)，如圖6-14所示，然后在相應(yīng)環(huán)路的各管段中引入校正流量?qk，即可得到各管段第一次修正后的流量qij，即：

qij?qij??qs??qn（6-22）

式中qij

(0)______

(1)(0)(0)(0)(1)本環(huán)路內(nèi)初步分派的各管段流量，L/s；

?qs(0)______本環(huán)路內(nèi)初次校正的流量，L/s；

(0)______?qn鄰環(huán)路初次校正的流量，L/s。

如圖6-14中環(huán)Ⅰ和環(huán)Ⅱ：

(1)(0)(0)(1)(0)(0)(0)(1)(0)(0)環(huán)Ⅰ：q1?2?q1?2??qIq4?5?q4?5??qIq2?5?q2?5??qI??qII

(1)(0)(0)(1)(0)(0)(1)(0)(0)(0)環(huán)Ⅱ：q2?3?q2?3??qIIq5?6?q5?6??qIIq2?5??q2?5??qI??qII

由于初步分派流量時，已經(jīng)符合節(jié)點流量平衡條件，即滿足了連續(xù)性方程，所以每次調(diào)整流量時能自動滿足此條件。

采用哈代-克羅斯法進行管網(wǎng)平差的步驟：

（1）根據(jù)城鎮(zhèn)的供水狀況，擬定環(huán)狀網(wǎng)各管段的水流方向，按每一節(jié)點滿足連續(xù)性方

(1)程的條件，并考慮供水可靠性要求分派流量，得初步分派的管段流量qij。

(1)(0)（2）由qij計算各管段的水頭損失hij。

（3）假定各環(huán)內(nèi)水流順時針方向管段中的水頭損失為正，逆時針方向管段中的水頭損

(0)(0)失為負，計算該環(huán)內(nèi)各管段的水頭損失代數(shù)和?hij，如?hij?0，其差值即為第一次閉合

差?hk。

如?hk＞0，說明順時針方向各管段中初步分派的流量多了些，逆時針方向管段中分派的流量少了些，反之，如?hk＜0，說明順時針方向各管段中初步分派的流量少了些，逆時針方向管段中分派的流量多了些。

（4）計算每環(huán)內(nèi)各管段的?(0)(0)(0)hijqij，按式（6-16）求出校正流量。如閉合差為正，校正

流量為負；反之，則校正流量為負。

（5）設(shè)圖上的校正流量?qk符號以順時針方向為正，逆時針方向為負，凡是流向和校正流量?qk方向一致的管段，加上校正流量，否則減去校正流量，據(jù)此調(diào)整各管段的流量，得第一次校正的管段流量。對于兩環(huán)的公共管段，應(yīng)按相鄰兩環(huán)的校正流量符號，考慮鄰環(huán)校正流量的影響。

按此流量再計算，如閉合差尚未達到允許的精度，再從第2步按每次調(diào)整后的流量反復計算，直到每環(huán)的閉合差達到要求為止。

第四節(jié)、管網(wǎng)水力計算

一、枝狀管網(wǎng)水力計算

枝狀管網(wǎng)中的計算比較簡單，由于水從供水起點到任一節(jié)點的水流路線只有一個，每一管段也只有唯一確定的計算流量。因此，在枝狀管網(wǎng)計算中，應(yīng)首先計算對供水經(jīng)濟性影響最大的干管，即管網(wǎng)起點到控制點的管線，然后再計算支管。當管網(wǎng)起點水壓未知時，應(yīng)先計算干管，按經(jīng)濟流速和流量選定管徑，并求得水頭損失；再計算支管，此時支管起點及終點水壓均為已知，支管計算應(yīng)按充分利用起端的現(xiàn)有水壓條件選定管徑，經(jīng)濟流速不起主導作用，但需考慮技術(shù)上對流速的要求，若支管負擔消防任務(wù)，其管徑還應(yīng)滿足消防要求。

當管網(wǎng)起點水壓已知時，仍先計算干管，再計算支管，但注意此時干管和支管的計算方法均與管網(wǎng)起點水壓未知時的支管一致。

枝狀管網(wǎng)水力計算步驟：

（1）按城鎮(zhèn)管網(wǎng)布置圖，繪制計算草圖，對節(jié)點和管段順序編號，并標明管段長度和節(jié)點地形標高。

（2）按最高日最高時用水量計算節(jié)點流量，并在節(jié)點旁引出箭頭，注明節(jié)點流量。大用戶的集中流量也標注在相應(yīng)節(jié)點上。

（3）在管網(wǎng)計算草圖上，從距二級泵站最遠的管網(wǎng)末梢的節(jié)點開始，依照任一管段中的流量等于其下游所有節(jié)點流量之和的關(guān)系，逐個向二級泵站推算每個管段的流量。（4）確定管網(wǎng)的最不利點（控制點），選定泵房到控制點的管線為干線。有時控制點不明顯，可初選幾個點作為管網(wǎng)的控制點。

（5）根據(jù)管段流量和經(jīng)濟流速求出干線上各管段的管徑和水頭損失。

（6）按控制點要求的最小服務(wù)水頭和從水泵到控制點管線的總水頭損失，求出水塔高度和水泵揚程。（若初選了幾個點作為控制點，則使二級泵站所需揚程最大的管路為干線，相應(yīng)的點為控制點）。

（7）支管管徑參照支管的水力坡度選定，即按充分利用起點水壓的條件來確定。（8）根據(jù)管網(wǎng)各節(jié)點的壓力和地形標高，繪制等水壓線和自由水壓線圖。某城鎮(zhèn)有居民6萬人，用水量定額為120L/（cap.d），用水普及率為83％，時變化系數(shù)為1.6，要求達到的最小服務(wù)水頭為20m。管網(wǎng)布置見圖6-11。用水量較大的一工廠和一公共建筑集中流量分別為25.0L/s和17.4L/s，分別有管段3～4和7～8供給，其兩側(cè)無其他用戶。城鎮(zhèn)地形平坦，高差微小。節(jié)點4、5、8、9處的地面標高分別為56.0、56.1、55.7、56.0m。水塔處地面標高為57.4m，其他點的地形標高見表6-5，管材選用給水鑄鐵管。試完成枝狀給水管網(wǎng)的設(shè)計計算，并求水塔高度和水泵揚程。

425.00

56.76370m16.27320m3水塔450m18.4528.5130.6212.67泵房400m2500m6600m9350m7.3917.47700m8圖6-11枝狀管網(wǎng)計算（流量單位：L/s）節(jié)點地形標高表6-5

節(jié)點地形標高（m）256.6356.3656.3756.2

1.計算節(jié)點流量

1）最高日最高時流量：

Q?2）比流量：

6000cap?120L/cap.d?83%?1.6?25.0L/s?17.4L/s?153.07L/s

24?3600qs?153.07L/s?25.0L/s?17.4L/s?0.04224L/(s?m)

2620m

沿線流量計算表表6-6

沿線流量/L·s-116.9019.0121.1213.5214.7825.34110.671）沿線流量（見表6-6）：

管段1-22-32-63-56-76-9合計長度/m40045050032035060026202）節(jié)點流量（見表6-7）

節(jié)點流量計算表表6-7

節(jié)點123節(jié)點流量/L·s-10.5×16.90=8.450.5×（16.90+19.01+21.12）=28.510.5（19.01+13.52）16.27集中流量/L·s-1_____________________節(jié)點總流量/L·s-18.4528.5116.27

456789合計_______25.0_____________________25.06.7630.627.3917.4012.67153.070.5×13.52=6.760.5×（21.12+25.34+14.78）=30.620.5×14.78=7.39_______17.40_______0.5×25.34=12.67110.6742.40各節(jié)點流量標注在圖6-11。

2．選擇控制點，確定干管和支管

由于各節(jié)點要求的自由水壓一致，根據(jù)地形和用水量狀況，控制點選為節(jié)點9，干管定為1～2～6～9，其余為支管。

3．編制干管和支管水力計算表格，見表6-8、6-94．將節(jié)點編號、地形標高、管段編號和管段長度等已知條件分別填于表6-8、6-9中的第（1）、（2）、（3）、（4）項。

干管水力計算表表6-8

節(jié)點地形標高/m管段編號管段長度/m(1)9621(2)56.056.356.61～257.4400144.625001.530.730.6183.3825.982～650068.083004.900.962.4582.7726.17(3)6～9(4)600(5)12.67(6)150(7)7.20(8)0.73(9)4.3280.3224.02流量/L·s-1管徑/mm1000i流速/m·s-1水頭損失/m水壓/m(10)76.00(11)20.0自由標高水壓/m

5．確定各管段的計算流量

按qi??qij?0的條件，從管線終點（包括和支管）開始，同時向供水起點方向逐個節(jié)點推算，即可得到各管段的計算流量：由9節(jié)點得q6~9?q9?12.67L/s由6節(jié)點得：

q2~6?q6?q6~9?q7?q7~8?30.62L/s?12.67L/s?7.39L/s?17.4L/s?68.08L/s同理，可得其余各管段計算流量，計算結(jié)果分別列于表6-8、6-9中第（5）項。6．干管水力計算

（1）由各管段的計算流量，查鑄鐵管水力計算表，參照經(jīng)濟流速，確定各管段的管徑和相應(yīng)的1000i及流速。

管段6～9的計算流量12.67L/s，由鑄鐵管水力計算表查得：當管徑為125mm、150mm、200mm時，相應(yīng)的流速分別1.04m/s、0.72m/s、0.40m/s。前已指出，當管徑D＜400mm時，平均經(jīng)濟流速為0.6～0.9m/s，所以管段6～9的管徑應(yīng)確定為150mm，相應(yīng)的1000i＝7.20，υ＝0.73m/s。同理，可確定其余管段的管徑和相應(yīng)的1000i和流速，其結(jié)果見表

6-8中第（6）、（7）、（8）項。

（2）根據(jù)h=i.L計算出各管段的水頭損失，即表6-8中第（9）項等于［

(7)，則?(4)］

1000h6~9?7.20?600m?4.32m1000同理，可計算出其余各管段的水頭損失，計算結(jié)果見表6-8中第（9）項。（3）計算干管各節(jié)點的水壓標高和自由水壓。

因管段起端水壓標高Hi和終端水壓標高Hj于該管段的水頭損失hij存在以下關(guān)系：

Hi?Hj?hij（6-15)

節(jié)點水壓標高Hi、自由水壓H0i與該處地形標高Zi存在以下關(guān)系：

H0i?Hi?Zi（6-16）

由于控制點9節(jié)點要求的水壓標高為已知：

H9?Z9?H09?56.0m?20m?76.0m

因此，在本例中要從節(jié)點9開始，按式（6-12）和(5-13)逐個向供水起點推算：節(jié)點4H6?H9?h6?9?76.0m?4.32m?80.32m

H0?6?H6?Z6?80.32m?56.3m?24.02m

同理，可得出干管上各節(jié)點的水壓標高和自由水壓。計算結(jié)果見表6-8中第（10）、（11）項。

7．支管水力計算

由于干管上各節(jié)點的水壓已經(jīng)確定，（見表6-8），即支管起點的水壓已定，因此支管各管段的經(jīng)濟管徑選定必需滿足：從干管節(jié)點到該支管的控制點（常為支管的終點）的水頭損失之和應(yīng)等于或小于干管上此節(jié)點的水壓標高與支管控制點所需的水壓標高之差。即按平均水力坡度確定管徑。但當支管由兩個或兩個以上管段串聯(lián)而成時，各管段水頭損失之和可有多種組合能滿足上述要求?，F(xiàn)以支管6～7～8為例說明：首先計算支管6～7～8的平均允許水力坡度，即：

80.32m_(55.7m?20.0m)?4.4允許1000i?1000?350m?700m由q6~7?24.79L/s，查鑄鐵管水力計算表，參照允許1000i?4.4，得D6?7?200mm，相應(yīng)的實際1000i?5.88，則：h6~7?5.88?350m?2.06m1000按式（6-13）、（6-14）計算7點得水壓標高和自由水壓：

H7?H6?h6?7?8032m?2.06m?78.26m

H07?H7?Z7?78.26m?56.2m?22.06m

由節(jié)點7的水壓標高即可計算管段7-8的平均允許1000i為：

78.26m_(55.7m?20.0m)?3.66允許1000i?1000?700m由q7~8?17.4L/s，查鑄鐵管水力計算表，參照允許1000i?3.66，得D7~8?200mm，相應(yīng)的實際1000i?2.99，則：

h7~8?2.99?700m?2.09m1000同理，可計算出節(jié)點8的水壓標高和自由水壓：H8?H7?h7~8?78.26m?2.09m?76.17mH08?H8?Z8?76.17m?55.7m?20.47m按上述方法可計算出所有支管管段，計算結(jié)果見表6-9，圖6-12。

25.00425.0-200370－2.2156.76-1506.7616.27320-5.573水塔8.4548.03-250450-2.94144.62-50028.5168.08-30030.6212.67-15012.67泵房1400-0.612500-2.456600-4.32924.79-200350-2.0617.477.3917.4-200Q(L/s)-D(mm)700-2.098

L(m)-h(m)

圖6-12枝狀管網(wǎng)計算

支管水力計算表表6-9節(jié)點地形標高/m(1)678(2)56.356.27-855.770017.43.662002.992.09(3)6-7管段編號管段長度/m(4)350管段流量/L·s-1(5)24.79(6)4.4允許1000i管段管徑/mm(7)200(8)5.88實際1000i水頭損失/m(9)2.06水壓標高/m(10)80.3278.2676.17自由水壓/m(11)24.0222.0620.4723353456.656.356.356.156.356.02-345048.038.72506.532.9482.7779.8326.1723.5323.5322.9923.5321.623-53206.7611.651502.310.7479.8379.093-437025.0010.352005.982.2179.8377.62注：管段7～8、3～5按現(xiàn)有水壓條件均可選用100mm管徑，但考慮到消防流量較大（qx＝35L/s）,管網(wǎng)最小管徑定為150mm。

8．確定水塔高度

由表6-7可知，水塔高度應(yīng)為Ht=25.98m。9．確定二級泵站所需的總揚程

設(shè)吸水井最低水位標高Zp?53.00m，泵站內(nèi)吸、壓水管的水頭損失取?hp?3.0m，水塔水柜深度為4.5m，水泵至1點間的水頭損失為0.5m，則二級泵站所需總揚程為：

HP?HST??h??hp

?(Zt?Ht?H0?ZP)?h泵-1??hp

?57.4m?25.98m?4.5m?53.0m)?0.5m?3.0m

?38.38m

二、環(huán)狀管網(wǎng)水力計算

（一）、環(huán)狀管網(wǎng)水力計算步驟

1．按城鎮(zhèn)管網(wǎng)布置圖，繪制計算草圖，對節(jié)點和管段順序編號，并標明管段長度和節(jié)點地形標高。

2．按最高日最高時用水量計算節(jié)點流量，并在節(jié)點旁引出箭頭，注明節(jié)點流量。大用戶的集中流量也標注在相應(yīng)節(jié)點上。

3．在管網(wǎng)計算草圖上，將最高用水時由二級泵站和水塔供入管網(wǎng)的流量（指對置水塔的管網(wǎng)），沿各節(jié)點進行流量預分派，定出各管段的計算流量。

4．根據(jù)所定出的各管段計算流量和經(jīng)濟流速，選取各管段的管徑。5．計算各管段的水頭損失h及各個環(huán)內(nèi)的水頭損失代數(shù)和∑h。6．若∑h超過規(guī)定值（即出現(xiàn)閉合差⊿h），須進行管網(wǎng)平差，將預分派的流量進行校正，以使各個環(huán)的閉合差達到所規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。

7．按控制點要求的最小服務(wù)水頭和從水泵到控制點管線的總水頭損失，求出水塔高度和水泵揚程。

8．根據(jù)管網(wǎng)各節(jié)點的壓力和地形標高，繪制等水壓線和自由水壓線圖。

第五節(jié)輸水管水力計算

輸水管包括原水輸水管（渠）和清水輸水管兩種。輸水管必需保證不休止輸水。因此，一般需平行敷設(shè)兩條，當敷設(shè)一條輸水管時，常另外設(shè)置有一定容量的蓄水池。對于允許休止供水或多水源供水的管網(wǎng)，可以只設(shè)一條輸水管。輸水系統(tǒng)的一般特點是距離長，和河流、高地、交通路線等交織較多。

原水輸水管（渠）設(shè)計流量，應(yīng)按最高日平均時供水量與水廠自用水量之和確定。當遠距離輸水時，輸水管渠的設(shè)計流量還應(yīng)計入管渠漏失水量。

清水輸水管的設(shè)計流量，當管網(wǎng)內(nèi)無調(diào)理構(gòu)筑物時，應(yīng)按最高日最高時用水量確定；當管網(wǎng)內(nèi)有調(diào)理構(gòu)筑物時，應(yīng)按最高日最高時用水條件下，由水廠所負擔供應(yīng)的水量確定（輸水管道的設(shè)計水量應(yīng)為最高日最高時供水量減去由調(diào)理構(gòu)筑物每小時供應(yīng)的水量）。輸水管渠有多種形式，常用的有：1．壓力輸水管渠

此種形式尋常用得最多，當輸水量大時可采用輸水渠。常用于高地水源或水泵供水。2．無壓輸水管渠（非滿流水管或暗渠）

無壓輸水管渠的單位長度造價較壓力管渠低，但在定線時，為利用與水力坡度相接近的地形，不得不延長路線，因此，建造費用相應(yīng)增加。重力無壓輸水管渠可儉約水泵輸水所耗電費。

3．加壓與重力相結(jié)合的輸水系統(tǒng)

在地形繁雜的地區(qū)常用加壓與重力結(jié)合的輸水方式。4．明渠

明渠是人工開挖的河槽，一般用于遠距離輸送大量水。以下重點探討壓力輸水管。

輸水管平行工作的管線數(shù)，應(yīng)從可靠性要求和建造費用兩方面來比較。若增加平行管線數(shù)，雖然可提高供水的可靠性，但輸水系統(tǒng)的建造費用隨之增大。實際上，常采用簡單而造價又增加不多的方法，以提高供水的可靠性，即在平行管線之間設(shè)置連接納，將輸水管線分成多段，分段數(shù)越多，供水可靠性越高。合理的分段數(shù)應(yīng)根據(jù)用戶對事故流量的要求確定。

輸水管計算的任務(wù)是確定管徑和水頭損失，以及達到一定事故流量所需的輸水管條數(shù)和需設(shè)置的連接納條數(shù)。確定大型輸水管的管徑時，應(yīng)考慮具體的埋管條件、管材和形式、附屬構(gòu)筑物數(shù)量和特點、輸水管條數(shù)等，通過方案比較確定。具體計算時，先確定輸水管條數(shù)，依據(jù)經(jīng)濟供水的原則，即按設(shè)計流量和經(jīng)濟流速（或可資用水頭）確定管徑，進而計算水頭損失。本節(jié)主要介紹輸水管分段數(shù)計算方法。

一、重力供水時的壓力輸水管

水源在高地時（如取用蓄水庫水時），若水源水位和水廠內(nèi)第一個水處理構(gòu)筑物之間有足夠的水位高差戰(zhàn)勝兩者管道的水頭損失時，可利用水源水位向水廠重力輸水。

如圖6-28所示，若水源水位標高為Z，輸水管終端要求的水壓為Z0?Zm?H0，則可資用水頭為H?Z?Z0，用來戰(zhàn)勝輸水管阻力損失。假設(shè)輸水系統(tǒng)的總流量為Q，平行管線（管徑、管長和管材均一致）數(shù)為n，則每條輸水管的流量為

Q，如圖6-29。n

對供水的要求確定。（可按事故流量下降比統(tǒng)一折算，即事故時管網(wǎng)的節(jié)點流量等于最高時各節(jié)點的節(jié)點流量乘上事故下降比R）

2.2.3事故校核的結(jié)果經(jīng)過核算后不符合要求時，可以增加平行主干管或埋設(shè)雙管，或放大某些連通管的管徑，或重新選擇水泵。也可以從技術(shù)上采取措施，如加強當?shù)亟o水管理部門的檢修力量，縮短損壞管段修復時間；重要的和不允許斷水的用戶，可以采用貯備用水的保障措施。

2.3.最大轉(zhuǎn)輸校核

2.3.1最大轉(zhuǎn)輸校核的實質(zhì)設(shè)對置水塔的管網(wǎng)，在最高用水時由泵站和水塔同時向管網(wǎng)供水，但在一天內(nèi)泵站送水量大于用水量的時段內(nèi)，多余的水經(jīng)過管網(wǎng)送入水塔貯存。

最大轉(zhuǎn)輸校核的實質(zhì)是校核設(shè)對置水塔的管網(wǎng)在發(fā)生最大轉(zhuǎn)輸流量時水泵能否將水送到水塔水柜中最高水位。

2.3.2最大轉(zhuǎn)輸校核的方法核算時，水力計算過程跟最高時計算過程一致，只是管網(wǎng)各節(jié)點的流量需按最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)各節(jié)點的實際用水量求出。因節(jié)點流量隨用水量的變化成比例地增減，所以最大轉(zhuǎn)輸時各節(jié)點流量可按下式計算：

qzi?kzsqi（6-26）

式中qi______最高用水時的節(jié)點流量，L/s；

kzs______最大轉(zhuǎn)輸時節(jié)點流量折減系數(shù)，其值可按下式計算：kzs?Qzy?QziQh?Qi__（6-27）

式中Qzy、Qh______分別為最大轉(zhuǎn)輸時和最高用水時管網(wǎng)總用水量，L/s；

Qzi、Qi______分別為最大轉(zhuǎn)輸時已確定（常為集中流量）的節(jié)點流量和與之相對應(yīng)的

最高用水時的節(jié)點流量，L/s。節(jié)點流量確定后，按最大轉(zhuǎn)輸時的流量進行分派和管網(wǎng)平差，求出各管段的流量、水頭

損失和所需要的水泵揚程。

2.3.2最大轉(zhuǎn)輸校核的結(jié)果校核不滿足要求時，應(yīng)適當加大從泵站到水塔最短供水路線上管段的管徑。

第七節(jié)管網(wǎng)計算結(jié)果的整理

管網(wǎng)平差終止后，將最終平差結(jié)果按

lij(m)_Dij(mm)qij(L/s)1000ihij(m)__的形式標注在管網(wǎng)平面圖

上相應(yīng)的管段旁，繼續(xù)進行以下內(nèi)容的計算：

1．管網(wǎng)各節(jié)點水壓標高和自由水壓計算起點水壓未知的管網(wǎng)進行水壓計算時，應(yīng)首先選擇管網(wǎng)的控制點，由控制點所要求的水壓標高依次推出各節(jié)點的水壓標高和自由水壓，計算方法同枝狀管網(wǎng)。由于存在閉合差，即⊿h≠0，利用不同管線水頭損失所求得的同一節(jié)點的水壓值常不同，但差異較小，不影響選泵，可不必調(diào)整。

網(wǎng)前水塔管網(wǎng)系統(tǒng)在進行消防和事故工作校核時，由控制點按相應(yīng)條件推算到水塔處的水壓標高可能出現(xiàn)以下三種狀況：一是高于水塔最高水位，此時必需關(guān)閉水塔，其水壓計算與無水塔管網(wǎng)系統(tǒng)一致；二是低于水塔最低水位，此時水塔無需關(guān)閉，仍可其起調(diào)理流量作用。但由于水塔高度一定，不能改變，所以這種狀況管網(wǎng)系統(tǒng)的水壓應(yīng)由水塔控制，即由水塔開始，推算到各節(jié)點（包括二級泵站）；三是介于水塔最高水位和最低水位之間，此種狀況水塔調(diào)理容積不能全部利用，應(yīng)視具體狀況按上述兩種狀況之一進行水壓計算。

對于起點水壓已定的管網(wǎng)進行水壓計算時，無論何種狀況，均從起點開始，按該點現(xiàn)有的水壓值推算到各節(jié)點，并核算各節(jié)點的自由水壓是否滿足要求。

經(jīng)上述計算得出的各節(jié)點水壓標高、自由水壓及該節(jié)點處的地形標高，按一定格式寫在相應(yīng)管網(wǎng)平面圖的節(jié)點旁。

2.繪制管網(wǎng)水壓線圖

管網(wǎng)水壓線圖分等水壓線圖和等自由水壓線圖兩種，其繪制方法與繪制地形等高線圖相像。兩節(jié)點間管徑無變化時，水壓標高將沿管線的水流方向均勻降低，據(jù)此從已知水壓點開始，按0.5~1.0m的等高距（水壓標高差）推算出各管段上的標高點。如某一地區(qū)的水壓線過密，表示該處管網(wǎng)的負荷過大，所選用的管徑偏小。水壓線的密集程度可作為今后放大管徑或增敷管線的依據(jù)。

由等水壓線圖標高減去各點地面標高得自由水壓，用細實線連接一致的自由水壓即可繪出等自由水壓線圖。管網(wǎng)等自由水壓線圖可直觀反映整個供水區(qū)域內(nèi)高、低壓區(qū)的分布狀況和服務(wù)水壓偏低的程度。因此，管網(wǎng)水壓線圖對供水企業(yè)的管理和管網(wǎng)改造有很好的參考價值。

圖6-18管網(wǎng)等水壓線

圖6-28重力流壓力輸水管

圖6-29輸水管正常時與事故時工作狀況

若在輸水管上等距離地設(shè)置m條連接納，輸水管被分成N?m?1段，則正常工作狀況下的水頭損失為：

Q?s(m?1)?22

h?s(m?1)()2??Q?sQ（6-32）02?nn??式中s_____

每一管段的摩阻；

s0______輸水系統(tǒng)的總摩阻，s0?s(m?1)。n2如圖6-29，任一管段損壞時，流量降低為Qa，若忽略連接納的水頭損失（因其長度和輸水管相比很短），則此時輸水管系統(tǒng)的水頭損失為：

ha?s(Qa2Qs?m?)m?s(a)2??s2??Qa2?saQ2a（6-33）2nn?1n(n?1)???m?s式中sa——n條管線中任一段損壞時輸水系統(tǒng)的總摩阻，sa??s2??。2?n?(n?1)在重力流壓力輸水系統(tǒng)中，因起、終點的水頭差固定，不受管線損壞的影響，因此h?ha，但s0?sa，可得出事故時和正常工作時的流量比例，即事故時允許流量下降比R為：

R?Qa?Qs0?sa(m?1)n2（6-34）

m1s2?sn(n?1)2s不同n、m值時的R值見表6-13。由表可知：輸水管線可靠性隨著平行管線數(shù)和連接納

數(shù)的增加而增大。由于城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)的允許流量下降比R值為0.7，因此為保證輸水管損壞時的事故流量，當采用重力下的壓力供水時，應(yīng)設(shè)置兩根平行的輸水管時，并設(shè)置兩條連接納將平行管線按長度分成3段。

不同m、n值時的R值表6-13

n02340.50.670.7510.630.780.85當m為以下值時的R值20.710.840.8930.760.870.9140.790.890.93

二、水泵供水的壓力輸水管

水泵供水時，流量Q受到水泵揚程的影響。反之，輸水量變化也會影響輸水管起點的水

壓。因此水泵供水時的實際流量，應(yīng)由水泵特性曲