计算机在给排水工程中的应用.ppt

1、计算机在给水工程中的应用第6章 给排水管网计算,一、给水管网计算给水管网计算的目的,给水系统优化调度和给水管网改扩建。 对于新建的管网（如已经做过的课程设计和毕业设计）：即在选定的管径条件下，确定管网中各管段的流量及水头损失，进而求出供水泵站水泵扬程及水塔高度；作为建设的依据。 对于已有的管网系统： l 通过计算分析，发现管网的低压区及薄弱环节，确定最优的改建、扩建的管道的走向及管径，和水泵站的水泵调整，使改造的费用最省。优化改扩建。 根据城市用水的实时变化情况（最大日最大时、最大日平均时）对现有的管网进行计算，结果作为运行调度的依据，使管网的运行管理最优化，以最低的能耗满足用户对水压、水量的

2、要求。优化调度。,管网平差回顾,管网平差定义：对于环状管网而言，没有直接求解的方法（原因：求解大型非线性方程组），只能通过迭代计算求解。在一个管网中，水力状况必然同时满足以下两个条件，即节点流量平衡条件和环水头损失平衡条件。通过迭代求解，才能找出同时满足上述两个条件的管段流量，这就是所谓的管网平差。,l 管网平差采用计算机：是一项复杂而繁琐的工作，人工手算平差费时费力，容易出错；应用计算机进行管网平差计算，代替了繁杂的手工劳动，提高了计算的精度和速度，已成为管网的规划、设计、改造、调度管理的有力工具。 l 管网平差主要计算方法： 环方程法：以每环的校正流量作为未知变量。适合手算。 管段方程法：

3、以管段流量作为未知变量。 节点方程法：以节点水压作为未知变量。（因方程阶数低，收敛性好）。适合编程计算。,环方程法原理及算法,管网的环方程,管网是由L个环组成，各环应满足能量方程，即每环内各管段水头损失闭合差应为零： （1.1） 式中Sij，qij为计算环中以i、j为节点的管段的摩阻系数和管段流量；1、2、L为环号。,式（1.1）无直接解。 一般先按经验初分流量qij（1），但显然难以满足能量方程，存在闭合差ei0。需以初分流量加以校正流量方能使方程成立。即 （1.2） 第i环的校正流量近似值为（令n=2）： （1.3）,按此校正流量修正管段流量，推算水头损失。如此反复进行，当闭合差小于某给定

4、值后，即认为满足能量方程，计算结束。这就是解环方程法管网平差过程. 在计算中，管段摩阻系数S可由巴甫洛夫斯基公式计算： （1.4） 式中 L管长（m）； D管径（mm）。,计算程序框图,EP环内水头损失闭合差允许值（m）,环方程法的优缺点：,优点：不用输入节点信息；与水源节点无关，不用特殊标记。 缺点：需要重复输入管段信息；节点压力（自由水压、绝对水压）都要自己手算；需要手工分配初分流量。,平差程序的深入思考,迭代计算的初始值 节点流量法的闭合差是什么？ 干管界限流量判断 自动寻找最不利点？ 局部损失考虑？ 带水泵特性曲线（方程不同很难）？ 如何自动初分流量？ 公称管径 ？ 节点地面标高 ？,

5、平差程序的使用,平差基本过程 编辑原始数据-运行平差程序-得出平差结果,平差注意几点,原始数据文件和结果数据文件都是文本文件，可用任何的文本文件编辑器进行编辑。具体可见附程序中的例子。（给水和排水程序都是如此）。,给水管网平差计算使用方法,1、初分流量、选管径，形成数据文件 （1）数据单位：长度米；管径毫米； 水量升/秒；流速米/秒。 （2）流量的正负号：顺时针为正，逆时针为负。 （3）编号：进行环的编号，外环（无邻环）编 号为21。,2、编辑录入数据 （1）可打开任何输入数据文本，进入输入数据状态。 （2）输入、修改数据。 数据输入顺序： 最小闭合差环数 管段数 管长管径流量邻环数 逐环写下

6、去 （3）输入结束后按存盘，按退出,3、数据运行 打开运行文本GSPC.EXE,在运行文本内输入数据文件名*.txt，回车后在输入输出文本*.txt，回车后即运行平差。若不运行或出现死循环，则录入数据出现错误。 常见错误: （1）忘记输入文件名或带后缀； （2）环数或管段数与实际不符； （3）编号错误； （4）少空格（数据不足）。,4、查看运行结果 输入数据正确时，在当前文件夹内即输出一个数据输出文本，打开此文本后即可查看平差运行结果。,迭代次数= 5 = 环号= 1 闭合差= -.005 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒)

7、 (米) - 1 760 150 .55 -9.80 4.38 -3.33 .3395 2 400 150 .12 -2.11 .29 -.12 .0547 3 700 250 .74 36.29 3.81 2.67 .0735 4 400 150 .35 6.20 1.92 .77 .1239 sqtotal= .119 dq= -.02 =,= 环号= 2 闭合差= .000 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 850 250 .80 -39.29 4.41 -3.75 .0955 2 400 300 .

8、84 -59.29 3.80 -1.52 .0256 3 850 300 1.08 76.30 6.06 5.15 .0675 4 400 150 .12 2.11 .29 .12 .0547 sqtotal= .119 dq= .00 =,= 环号= 3 闭合差= .000 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 700 250 .74 -36.29 3.81 -2.67 .0735 2 350 150 .06 1.10 .09 .03 .0297 3 700 150 .58 10.31 4.81 3.36 .

9、3262 4 350 150 .37 -6.49 2.08 -.73 .1123 sqtotal= .119 dq= .00 =,= 环号= 4 闭合差= -.005 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 850 300 1.08 -76.30 6.06 -5.15 .0675 2 350 300 .83 58.62 3.72 1.30 .0222 3 850 250 .82 40.02 4.56 3.88 .0969 4 350 150 .06 -1.10 .09 -.03 .0297 sqtotal= .119 dq= -.02 =,平差设计的成绩评价,不是一个简单的自动执行的过程。环多少、管段多少不代表工作量大和设计的方案的水平高 。 评价指标：迭代过程、水流方向（与初定的关系）、干管和连接管的流量是否与原定的相同、负荷、能量消耗情况（涉及经济分析）/单位管长的服