给水排水3.ppt

给水管网系统（输水与配水工程）,重点：管网定线流量分配管网平差管网核算,1）管网定义：配水给用户的管道系统。2）管线分类：干管：输水至各用水地区连接管：连通相邻干管的管线分配管：从干管配给接户管与消火栓接户管：从分配管接到用户去的管线,第四章管网和输水管渠布置,4.1管网布置形式,3）管网布置形式,树状网,环状网,（1）树状网优点：管线短，造价低缺点：可靠性差，末端水质量易变坏，有水锤危害适用于：a.可靠性要求不高的小城镇b.城市给水系统建设初期（先树状，后环状）（2）环状网优点：可靠性高，水锤危害小缺点：管线长，造价高实际管网：环状与树状结合城区（市中心）环状郊区、次要地区树状,定线对象：一般只限于干管及干管间连接管。定线原则：经济、可靠、维修方便。干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，从用水量较大街区通过大管径管线短经济按主流方向以最短距离布置几条平行的干管，间距500-800m,用连接管连接（连接管间距为8001000m）可靠性沿城市规划道路定线，尽量避免在高等级或重要道路下通过便于检修,4.2管网定线,4.2.1城市管网,根据企业内的生产用水和生活用水对水质和水压的要求，两者可合用一个网，或分建两个网。消防用水管网通常不单独设置，而和生活或生产给水管网合并。,生活用水：单独使用时，可为树状网。与消防用水合并的网，应为环状网。生产用水：可靠性要求高时，环状网，个别距离较远的车间可用双管代替环状网；靠性要求低时，树状网。大型企业的各车间用水量一般较大，不易划分干管与分配管，定线与计算时全部管线都要考虑。,4.2.2工业企业管网,1）输水管渠定义：从水源输送水厂，或从水厂输到相距较远的配水管网的管线（渠）。2）特点：沿线一般不接用户管，主要起转输水量的作用。,4.2.3输水管渠定线,3）输水管布置原则:线路短。减少拆迁，少占农田。施工、检修方便：尽量沿道路定线；尽量避开穿越滑坡、沼泽、高地下水位地段；减少与铁路、公路、河道相交。考虑重力管与压力管结合输水。,4）保证供水安全措施一条输水管水池（用水区附近）二条输水管，并设连通管,1、3-泵站；2、4-高位水池,压力泵站,重力管,第五章管段流量、管径和水头损失,5.1管网计算的课题,计算对象：新建管网旧管网扩建或改建,总体计算步骤：按最高时用水量，求管径、水头损失、水泵扬程和水塔高度（设置水塔时）。不同工况时的核算（消防、事故、最高转输时）。,具体计算步骤：求沿线流量与节点流量。求管段计算流量（进行管段流量分配）。确定各管段管径和水头损失。进行管网水力计算或技术经济计算。确定水泵扬程与水塔高度（设置水塔时）。,5.2管网图形及简化,管道合并时，管径需要换算。换算方法：合并后总流量与水头损失维持不变，据此计算当量管径。,同理：,.,当并联管道直径相同时:,【例题】:已知D1=400mm,D2300mm,求两管合并后的等效管径D。（水头损失按Hazen-Willianms公式计算）解：m=4.87,n=1.852,两个基本概念：1）节点：单位长度沿程水头损失发生明显变化的交接点。通常包括：水源节点（泵站、水塔或高位水池）不同管径或不同材质管线交接点相交点（如T形、十字相交）集中向大用户供水点2）管段：两节点间的管线,5.3沿线流量和节点流量,沿线流量：指供给管段两侧用户所需的流量。,过于复杂！,5.3.1沿线流量,1）长度比流量法假定：水流沿管线均匀流出。长度比流量：单位管线长度上的配水流量。,沿线流量的简化计算方法：,qs=长度比流量，L/sm;Q=管网总用水量,L/s;q=大用户集中用水量总和,L/s;l=干管总有效长度，m：,式中：,双侧配水，等于管道长度；单侧配水，取管道长度的一半；无配水，取零。,注意：当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。比流量的大小随用水量变化而变化，最高用水时与最大转输时的比流量应分别计算。,根据长度比流量qs，可计算某管段i的沿线流量qi：qi=qsli,i管段的有效长度,m,长度比流量法的优点：计算简便。缺点：精度低。适用于：干管分布比较均匀的管网。,假定：沿线流量均匀分布在整个供水面积上。,供水面积总和,qi=qAAi,面积比流量：单位供水面积上的配水流量。,根据面积比流量qA，可计算某管段i的沿线流量qi：,i管段的供水面积,2）面积比流量法,面积比流量法的优点：计算精度高。缺点：计算复杂。适用于：干管分布不均匀的管网。,Ai估算方法：,4,5,1,3,2,管段流量：沿线流量转输流量,折算方法：将渐变流折算成恒定流管段水头损失不变。,节点流量：据沿线流量折算得出，并假定在对应管段的两节点集中流出的流量。,5.3.2节点流量,渐变流沿程水头损失：,均匀流沿程水头损失：,将移至两端点，分别为,管道内流量为,折算系数,根据水力等效原则：h=h,令，且取n=2,0.5-0.577工程上，为简化计算，取0.5q=qt+1/2ql等效结果：ql分为两个1/2ql，分别在管段的始、末端集中流出。,管网任一节点i的节点流量为：,【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中集中供应的工业用水量120L/s（分别在节点2、3、4集中出流40L/s）。各管段长度（单位为m）和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为单侧供水，其余为双侧供水。试求：1）比流量；2）各管段的沿线流量；3）各节点流量。,解：1）比流量计算配水干管计算总长度：,干管比流量：,2）各管段沿线流量计算,各管段沿线流量计算,3）节点流量计算,1）目的：确定各管段中的流量，进而确定管段直径。2）流量分配原则：满足连续性方程（质量守恒），即流入任一节点的流量等于流离该节点的流量。,5.4管段设计流量分配,节点i的节点流量,节点i到节点j的管段流量,注意：流量带方向性，若规定流离为正，则流入为负。,3）树状网,特点：水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有节点流量总和。,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,9,q9,q10,q11,环状网流量分配方法：拟定主流向，选定控制点（水压控制点大用户、边远地区，或地形较高之处）。按主流向布置几条平行干管，尽可能均配流量。干管间用连接管连接，配小流量。流量分配需满足连续性方程。,4）环状网,特点：流量分配有多种组合方案。基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。,节点5：,节点1：,节点2：,节点3：,节点4：,节点6：,节点7：,节点8：,节点9：？,此分配值是预分配，用来初步确定管径，实际值需进一步通过管网平差估算。,5.5管径计算,式中：A水管断面积，m2；D管段直径，m;q管段流速，m3/s;V流速,m/s。,技术上：Vmax=2.5-3.0m/s防止严重水锤Vmin=0.6m/s输送浑浊原水时，避免悬浮物沉积范围较大,经济上：V投资，但运行费用V投资，但运行费用,平均经济流速表,5.6水头损失计算,水头损失主要来自沿程损失，局部损失通常5%，可忽略不计。,管网任一管段两节点的水压与该管段水头损失间关系：Hi-Hj=hij,管段i-j的水头损失。,从某一基准面算起的管段起端i与终端j的水压,m,沿程水头损失计算公式有多种，室外给水设计规范（GB500132006）推荐了三种。,1）塑料管：,式中：沿程阻力系数；l管段长度，m;D管道内径，m;V平均流速，m/s;g重力加速度，m/s2,2）混凝土管（渠）及采用水泥砂浆内衬的金属管道,式中：i单位长度水头损失（水力坡降）；C谢才系数;R水力半径，m。,式中：n管（渠）的粗糙系数；y可按下式计算：,适用条件：,管道计算时,y也可以取1/6,即按计算,3）输配水管道、配上管网水力平差计算（适合不同的管材）,式中：q设计流量，m3/s；Ch海曾-威廉系数。,A.Hazen,G.S.Willianms公式,水头损失公式一般可表示为：,式中：k,n,m常数；l=管段长度；s=水管摩阻。,1）管段（P）、节点（J）、和环数（L）之间的关系,Q,q3,1,2,Q,q3,1,2,q2,3,Q,q3,1,2,q2,3,（假定图中管径与材料相同,q2、q3表示大用户流量）,J233L112P234,J增加1P也增加1L增加1P也增加1JL始终比P多1PJL1,5.7管网计算的基础方程,3,4,4,4,稍复杂的情况：,J=10,L=4,P=10+41=13J=10,L=5,P=10+51=14,2)连续性方程,J个节点，为什么只有J-1个独立方程？,大用户,J-1个独立线性方程,节点1:Q=q1+q1-2+q1-4(1)2:q1-2=q2+q2-3(2)3:q2-3+q4-3=q3(3)4:q1-