环状网计算PPT课件.ppt

本节内容,枝状网计算。环状网计算,1,第二节环状管网的水力计算,一、环状管网水力计算的基础1.环状网几何特性P=J+L1其中：P管段数J节点数L环数2.连续性方程对任意节点：3.能量守恒方程对任一闭合环：,2,第二节环状管网的水力计算,给水管网计算实质上是联立求解连续性方程（节点）、能量方程（环）和管段压降（管段）方程，基本原理是基于质量守恒和能量守恒。连续性方程：对于任一节点来说，流向该节点的流量必须等于从该节点流出的流量，如管网有J个节点，则：,3,第二节环状管网的水力计算,能量方程：管网每一环中各个管段的水头损失之和等于零。一般约定，对于水流顺时针方向的管段，水头损失为正，逆时针方向的为负。由此，,4,第二节环状管网的水力计算,压降方程：表示管段流量和水头损失的关系,5,第二节环状管网的水力计算,二、环状网求解方法（1）在初步分配流量后，调整管段流量以满足能量方程，得出各管段流量的环方程组解法。（2）应用连续性方程和压降方程解节点方程组，得出各节点的水压。（3）应用连续性方程和能量方程解管段方程组，得出各管段的流量。,6,第二节环状管网的水力计算,二、环状网求解方法1.解环方程管网流量分配后，各节点已满足连续性方程，可是由该流量求出的管段水头损失并不同时满足L个环的能量方程，为此，必须多次将各管段的流量反复调整，直到满足能量方程，从而得出各管段的流量和水头损失。初步分配流量能量方程管段流量,7,第二节环状管网的水力计算,二、环状网求解方法2.解环方程其中：qij管段流量qij(m)管段初始及校正过程中的流量sij管段摩阻ql(m+1)对应于编号为l的环的校正流量,8,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）平差步骤（哈代克罗斯）：根据供水情况，拟定管网各管段水流方向；初步分配管段流量计算各管段的摩阻系数和水头损失假定各环内水头损失顺时针方向为正，逆时针为负，计算各环水头损失之和，差值为第一次闭合差如闭合差0，说明顺时针方向各管段初步流量分配多了，逆时针方向分配的少了，则减少顺时针方向的流量，增加逆时针方向的流量分配计算每环内各管段的Abs()及其总和计算各环的校正流量。,9,第二节环状管网的水力计算,7、设校正流量符合顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，据此调整各管段流量，得第一次校正的管段流量.8.按此流量进行计算，如闭合差尚未达到允许的精度，从第二步起按每次调整后的流量反复计算，直到每环的闭合差达到要求为止。手工计算，每环的闭合差要求小于0.5m，大环的小于1m。,10,第二节环状管网的水力计算,hhh2.简化法相邻环闭合差同号，对大环进行平差相邻两环闭合差异号，对闭合差数值大的环进行平差,11,12,13,.,第二节环状管网的水力计算,2.解节点方程该方法假定每一节点水压的条件下，应用连续性方程和管段压降方程，通过计算调整，求出每一节点的水压。节点的水压已知后，即可从任一管段两端节点的水压差得出该管段的水头损失。进一步从流量和水头损失之间的关系算出管段流量。,14,第二节环状管网的水力计算,2.解节点方程假定节点压力（满足能量方程）连续性方程和管段压降方程节点压力已知管段压差已知管段水头损失已知流量与水头损失的关系管段流量是否满足连续性方程？水压校正,15,第二节环状管网的水力计算,2.解节点方程步骤（哈代-克罗斯迭代法）根据泵站和控制点的水压标高，假定各节点的初始水压，所假定的水压越符合实际情况，则计算时收敛越快。由求得管段流量；假定流向节点的流量和水头损失为负，离开节点的流量和水头损失为正，验算每一节点的管段流量是否满足连续性方程，如不为零，求出校正水压；除了水压已定的节点外，用校正水压修正节点水压，重复上述步骤，直到所有节点的进出流量代数和达到预定的精度为止。,16,第二节环状管网的水力计算,二、环状网求解方法3.解管段方程其中：qi节点流量qij管段流量sij管段摩阻应用连续性方程和能量方程，求得各管段流量和水头损失，再根据已知节点水压求出其余各节点水压。,17,第二节环状管网的水力计算,管段方程法：对于大管网，较难计算节点方程法：适用于计算机求解，迭代，用于大管网。环方程法：适用于方程求解，小管网。,18,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）3.多水源管网计算（1）虚环将水源与虚节点连接，形成虚管段，最终组成虚环，把多水源转化为单一水源。虚环数等于水源数减一。虚管段无阻力。（2）对置水塔最高用水时虚节点流量平衡：Qp+Qt=Q虚环能量守恒：Hp-hp+ht-Ht=0式中：Qp泵站供水量（可看作从虚节点流向泵站的水量）；Qt水塔供水量（可看作从虚节点流向水塔的水量）Hp最高用水时泵站水压；hp从泵站到供水分界线上控制点的任一管线的总阻力；ht从水塔到供水分界线上控制点的任一管线的总阻力；Ht水塔的水位标高；,19,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）3.多水源管网计算（1）虚环将水源与虚节点连接，形成虚管段，最终组成虚环，把多水源转化为单一水源。虚环数等于水源数减一。虚管段无阻力。（2）对置水塔最高用水时虚节点流量平衡：Qp+Qt=Q虚环能量守恒：Hp-hp+ht-Ht=0式中：Qp泵站供水量（可看作从虚节点流向泵站的水量）；Qt水塔供水量（可看作从虚节点流向水塔的水量）Hp最高用水时泵站水压；hp从泵站到供水分界线上控制点的任一管线的总阻力；ht从水塔到供水分界线上控制点的任一管线的总阻力；Ht水塔的水位标高；,20,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）3.多水源管网计算（3）对置水塔最大转输时虚节点流量平衡：Qp-Qt=Q虚环能量守恒：Hp-hp-Ht=0式中：Qp最大转输时泵站供水量；Qt最大转输时进入水塔的流量（最大转输流量）；Hp最大转输时泵站水压；hp最大转输时从泵站到水塔的总阻力；Ht最大转输时水塔的水位标高（4）多水源管网水力计算应满足的条件1）节点满足连续性方程；2）闭合环满足能量守恒方程；3）各水源供水至供水分界线处水压相同。,21,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）4.水泵特性方程式中：Hp水泵扬程；Hb水泵流量为零时的扬程；S水泵摩阻,22,第二节环状管网的水力计算,三、环状网计算（管网平差）5.管网的核算条件（1）消防时的流量和水压要求以最高时用水量确定的管径为基础，然后按最高用水时另增加消防时的流量进行流量分配，求出消防时的管段流量和水头损失；（2）最大转输时的流量和水压要求设置水塔的管网，在最高用水时，由泵站和水塔同时向管网供水，但在一天内抽水量大于用水量的一段时间里，多余的水经过管网送入水塔储存，这种管网还需用最大转输时流量来核算。最大转输时节点流量=最大转输时用水量*最高用水时该节点流量/最高用水量（3）最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求管网损坏时，