第6章_给水管网设计计算(1)

1、城市建设学院城市建设学院给水排水管道系统给水排水管道系统课件课件城市建设学院城市建设学院6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 管网图形的性质与简化管网图形的性质与简化6.3 6.3 管段设计流量计算管段设计流量计算 6.4 6.4 管径计算管径计算6.5 6.5 枝状管网水力计算枝状管网水力计算 6.6 6.6 环状管网水力计算环状管网水力计算6.7 6.7 输水管水力计算输水管水力计算 6.8 6.8 给水管网优化设计给水管网优化设计6.9 6.9 给水管道的敷设给水管道的敷设 6.106.10给水管道工程图给水管道工程图第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道

2、系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.1 6.1 概概 述述 给水管网设计计算的任务给水管网设计计算的任务: : 在最高用水情况下（在最高用水情况下（1 1）计算各管段的流量，确定各管）计算各管段的流量，确定各管段的管径和水头损失段的管径和水头损失; ;（2 2）确定水泵扬程和水塔高度。）确定水泵扬程和水塔高度。 在特殊用水情况下，对管网管径和水泵扬程迸行校核。在特殊用水情况下，对管网管径和水泵扬程迸行校核。在管网计算中常会遇到两类课题在管网计算中常会遇到两类课题: :(1)(1)设计计算设计计算 即按最高日最高时流量求出各节点流量后，进行流量分

3、配即按最高日最高时流量求出各节点流量后，进行流量分配， 确定管网中各管段的管径及水头损失，再推算出给水管确定管网中各管段的管径及水头损失，再推算出给水管网系统的水压关系。网系统的水压关系。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (2)(2)管网校核计算管网校核计算 在管网管径已知的前提下，按管网在管网管径已知的前提下，按管网在各种用水情况下在各种用水情况下的的工作流量工作流量，分别求出各节点的计算流量，确定各管段的流量分别求出各节点的计算流量，确定各管段的流量和水头损失，分析计算结果，得出管网在各种用水情况下的和水头损失，分析计算结果，得

4、出管网在各种用水情况下的流量和水压，以此校核按最高时用水确定的水泵扬程流量和水压，以此校核按最高时用水确定的水泵扬程。 （消防时、最大转输时、事故时（消防时、最大转输时、事故时 ）供水起点水压未知供水起点水压未知供水起点水压已知供水起点水压已知新建管网新建管网已建管网已建管网给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.2 6.2 管网图形的性质与简化管网图形的性质与简化 6.2.1 6.2.1 管网图形的性质管网图形的性质 给给水水管网是由管网是由管段管段和和节点节点构成的有向图。管网图形中每个构成的有向图。管网图形中每个节点通过一条或多条

5、管段与其他节点相连接。节点通过一条或多条管段与其他节点相连接。1 1、节点、节点配水源节点，如泵站、水塔或高地配水源节点，如泵站、水塔或高地水池等；水池等；不同管径或不同材质的交接点；不同管径或不同材质的交接点；管网中管段的交汇点或集中向大用管网中管段的交汇点或集中向大用户供水的点，因管中流量发生变化，户供水的点，因管中流量发生变化，也是节点。也是节点。 v虚节点：多水源管网虚节点：多水源管网给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 2 2、管段、管段两个相邻节点之间的管道称为两个相邻节点之间的管道称为管段管段，如管段，如管段23。3 3、管

6、线、管线管段顺序连接形成管段顺序连接形成管线管线，如管线，如管线12347 8。4 4、环环起点与终点重合的管线构成环，如起点与终点重合的管线构成环，如34763构成环。构成环。在一个环中不包含其他环时，称为基环，如环在一个环中不包含其他环时，称为基环，如环、都都是是基环基环。 几个基环合成的几个基环合成的大环大环，如环，如环、 、合成的大环合成的大环2347652就不再是基环。就不再是基环。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 虚环虚环 对于多水源管网，为了计算方便，将有两个或两个以对于多水源管网，为了计算方便，将有两个或两个以上水压一

7、定的水源节点上水压一定的水源节点(泵站、水塔等泵站、水塔等)用虚管线与虚节点用虚管线与虚节点连接时，也形成环，因实际上并不存在，故称为虚环连接时，也形成环，因实际上并不存在，故称为虚环。虚虚环数等于配水源数减一，或等于虚管段数减一。环数等于配水源数减一，或等于虚管段数减一。 由多面体的欧拉定理，可导出平面管网图形的节点由多面体的欧拉定理，可导出平面管网图形的节点( (包包括虚节点括虚节点O)O)数数J、管段、管段( (包括虚管段包括虚管段) )数数P和基环和基环( (包括虚环包括虚环) )数数L之间的关系：之间的关系： P=J+L-1 (6-1) 对于枝状管网，因环数对于枝状管网，因环数L =

8、0，故故P=J -1即管段数等于节即管段数等于节点数减一。点数减一。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.2.2 6.2.2 管网图形的简化管网图形的简化1、简化目的及原则、简化目的及原则目的：减轻计算工作量目的：减轻计算工作量 原则：保证计算结果接近于实际情况原则：保证计算结果接近于实际情况 2 2、简化方法、简化方法 (1)(1)分解分解 只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管线断开，分解只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管线断开，分解成为两个独立的管网；成为两个独立的管网； 有两条管线连接的分支管网，若其位于管网的末端且

9、连接管有两条管线连接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解；线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解； 管网分解后即可分别计算。管网分解后即可分别计算。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (2)(2)合并合并管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并。管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并。如管线交叉点很近时，可以将其合并为同一交叉点。如管线交叉点很近时，可以将其合并为同一交叉点。相近交叉点合并后可以减少管线数目，使系统简化相近交叉点合并后可以减少管线数目，使系统简化。(3)(3)省略省略 首先略

10、去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管首先略去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管径相对较小的管线。径相对较小的管线。 管线省略后的计算结果是偏于安全的，但是由于流量管线省略后的计算结果是偏于安全的，但是由于流量集中，管径增大，并不经济。集中，管径增大，并不经济。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.3 6.3 管段设计流量计算管段设计流量计算 管段的设计流量计算的目的：在于通过经济流速或水压差管段的设计流量计算的目的：在于通过经济流速或

11、水压差来选定管径，进行管网水力计算。来选定管径，进行管网水力计算。 管段的沿线流和节点流量管段的沿线流和节点流量 6.3.1 6.3.1 沿线流量沿线流量 城市给水管网的干管和分配管上，承接了许多用户：城市给水管网的干管和分配管上，承接了许多用户：工厂、机关、学校、医院、宾馆等大用户，称为工厂、机关、学校、医院、宾馆等大用户，称为集中流量集中流量；数量很多，但用水量较小的居民用水、浇洒道路或绿化用水，称数量很多，但用水量较小的居民用水、浇洒道路或绿化用水，称沿沿线流量。线流量。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 集中流量、321QQQ

12、等为沿线流量、321qqq供给分配管流量、321qqq给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 由于用水点多，用水量经常变化，按实际情况计算非常由于用水点多，用水量经常变化，按实际情况计算非常复杂，为计算方便，常采用简化法复杂，为计算方便，常采用简化法 比流量法。（假。（假定小用水户的流量均匀分布在全部干管上定小用水户的流量均匀分布在全部干管上 ） 比流量法比流量法长度比流量法长度比流量法面积比流量法面积比流量法给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 1 1、长度比流量、长度比流量 长度比

13、流量法：假定沿线流量长度比流量法：假定沿线流量 均匀分布在全均匀分布在全部配水干管上。则管线单位长度上的配水流量称为长度比部配水干管上。则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记为流量，记为 。 可按下式计算：可按下式计算：321qqq、sq2)-(6 LQQqis ）（mLqs s/给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 管网总用水量（管网总用水量（L/sL/s）; ; 工工业业企企业业及其他大用及其他大用户户的集中流量之和的集中流量之和 （L/sL/s）; ; 管网配水干管管网配水干管总总计计算算长度长度(m)。 （l)l)单单侧侧配

14、水的管段按配水的管段按实际长实际长度的度的一半一半计计入；入； （2 2）双双侧侧配水的管段，配水的管段，计计算算长长度度等于等于实际实际长长度度； （3 3）两两侧侧不配水不配水的管的管线线长长度不度不计计。Q iQ L实实际际LL21 实实际际LL 0 L给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 2 2、面积比流量、面积比流量 面积比流量法：假定沿线流量面积比流量法：假定沿线流量 均匀分布在整个均匀分布在整个供水面积上，则单位面积上的配水流量称为面积比流量，供水面积上，则单位面积上的配水流量称为面积比流量，记作记作 。321qqq、 ）（

15、2s/mLqA 3)-(6 AQQqiA 给水区域内沿线配水的供水面积总和给水区域内沿线配水的供水面积总和( (m m2 2) )； 其他符号同上。其他符号同上。 A给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 干管每一管段所负担的干管每一管段所负担的供水面积划分供水面积划分方法：方法：分角线法分角线法对角线法对角线法给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 由比流量由比流量 可计算出各管段的沿线配水流量即可计算出各管段的沿线配水流量即沿线沿线流量，流量，记作记作 ，则任一管段的沿线流量则任一管

16、段的沿线流量 可按下式可按下式计算：计算：Asqq 、yq sLqy/4)-(6 isyLqq 5)-(6 iAyAqq 或或式中式中 L Li i该管段的计算长度该管段的计算长度( (m);m); A Ai i该管段所负担的供水面积该管段所负担的供水面积( (m m2 2) )。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.3.2 6.3.2 节点流量节点流量 管网中任一管段的流量，包括管网中任一管段的流量，包括两两部分部分: : 一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量沿线流量 , ,流量流量 大

17、小沿程线性减小，到管段末端等于零；大小沿程线性减小，到管段末端等于零； 另一部分是通过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变另一部分是通过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变 化，称为化，称为转输流量转输流量 。 进一步简化，以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的进一步简化，以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即流量，即节点流量节点流量。 yqZSq给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6)-(6 yzsqqq 计计 577. 05 . 0 管管网网末末端端，管管网网起起端端，为为折折减减系系数数5 . 0 一一般般采采用用

18、因此管网任一节点的节点流量为：因此管网任一节点的节点流量为：7)-(6 5 . 0 yiqq即管网中任一节点的节点流量即管网中任一节点的节点流量 ，等于与，等于与该节点相连该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。各管段的沿线流量总和的一半。 iq给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 8)-(6 L5 . 0i siqq9)-(6 A5 . 0i Aiqq另一种表达形式：另一种表达形式：或或 城市管网中，工业企业等城市管网中，工业企业等大用户大用户所需流量，可直接作为所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。接入大用户节点的节点流量。 则

19、管网图上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点则管网图上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。流量和大用户的集中流量。 即即集中流量集中流量量量沿线流量折算的节点流沿线流量折算的节点流节点总流量节点总流量 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 在计算完节点设计流量后，应验证在计算完节点设计流量后，应验证流量平衡流量平衡，即，即式中式中 管网总用水量（管网总用水量（L/s)L/s)； 各节点的集中流量（各节点的集中流量（L/s)L/s)； 各节点的节点流量（各节点的节点流量（L/s)L/s)。10)-(6 iiqQQQ

20、iQ iq给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 【例【例6-16-1】某城镇最高时总用水量为】某城镇最高时总用水量为284.7 284.7 L/sL/s，其中集中供应工业用其中集中供应工业用水量为水量为189.2 189.2 L/sL/s。干管各管段编号及长度如图干管各管段编号及长度如图6-66-6所示，管段所示，管段4 45 5、1 12 2及及2 23 3为单侧配水，其余为两侧配水。试求为单侧配水，其余为两侧配水。试求:(:(1)1)干管的比流量；干管的比流量；(2)(2)各管段的沿线流量；各管段的沿线流量；(3)(3)各节点流量。各

21、节点流量。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 【解】（1 1）配水干管计算长度）配水干管计算长度 （2 2）配水干管比流量）配水干管比流量（3 3）沿线流量）沿线流量: : 如管段如管段1 1 2 2的沿线流量为：的沿线流量为：）（m460025075624601134 250756382037565 . 0 )(5 . 07663655214322154 LLLLLLLLL msLLQQqis /02076. 04600189.2-284.7 s/85. 77560.50.020762121LLqqsy 给水排水管道系统课件给水排水

22、管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 各管段的沿线流量计算各管段的沿线流量计算给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 （4 4）节点流量计算）节点流量计算 节点节点5 5的节点流量为：的节点流量为：sLqqqqqyyyy/28.20 )17.0215.707.85(5 . 0 5 . 05 . 02565545 ）（给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 节点节点连接管段连接管段节点流量L/s节点流量L/s集中流量L/s集中流量L/s节点总流量L/s节点总流量

23、L/s114、120.5（7.85+17.02）=12.44189.2201.64212、25、23 0.5（7.85+17.02+7.85）=16.3616.36323、360.5（7.85+17.02）=12.4412.44414、450.5（7.85+17.02）=12.4412.44545、25、56 0.5（7.85+17.02+15.69）=20.2820.28636、56、67 0.5（17.02+15.69+5.19）=18.9518.957670.5（5.19）=2.602.60合计合计95.50189.2284.70各管段的节点流量各管段的节点流量给水排水管道系统课件给水排

24、水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.3.3 6.3.3 管段的计算流量管段的计算流量 在计算完节点设计流量后，应验证在计算完节点设计流量后，应验证流量平衡流量平衡，即，即式中式中 管网总用水量（管网总用水量（L/s)L/s)； 各节点的集中流量（各节点的集中流量（L/s)L/s)； 各节点的节点流量（各节点的节点流量（L/s)L/s)。10)-(6 iiqQQQ iQ iq给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算

25、按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条件件: :流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，即：即：流进等于流出。流进等于流出。 若规定若规定流入流入节点的流量为节点的流量为负负，流，流出出节点为节点为正正，则上述平，则上述平衡条件可表示为衡条件可表示为: : 式中式中 节点节点 的节点流量的节点流量( (L/s) ;L/s) ; 连接在节点连接在节点 上的各管段流量上的各管段流量( (L/sL/s) )。11)-(6 0 ijiqqiqijqii给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6

26、 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 依据式依据式(6-11)(6-11)用二级泵站送来的总流量沿各节点进行流量用二级泵站送来的总流量沿各节点进行流量分配，所得出的各管段通过的流量，就是各管段的计算流分配，所得出的各管段通过的流量，就是各管段的计算流量。量。（一）单（一）单水源水源枝状管网枝状管网 管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的且是管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的且是唯一的。唯一的。每一管段的计算流量等于该管段后面每一管段的计算流量等于该管段后面( (顺水流方顺水流方向向) )所有节点流量和大用户集中用水量之和。所有节点流量和大用户集中用水量之和。 给水排水

27、管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 01108 998 554 qqqqqq 109881089884qqqqqqq 10985443qqqqqq 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 （二）环状管网（二）环状管网 各管段的计算流量不是唯一确定的，配水干管相互连各管段的计算流量不是唯一确定的，配水干管相互连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿两条或两条以接环通，环路中每一用户所需水量可以沿两条或两条以上的管路供给，各环内每条配水管段的上的管路供给，各环内每条配水管段的水流方向和流量水流方向

28、和流量值都是不确定值都是不确定的。的。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 为了确定各管段的计算流量，需为了确定各管段的计算流量，需人为人为地假定各管段的地假定各管段的流量分配值称为流量分配值称为流量预分配流量预分配。 在环状管网流量预分配时，在满足在环状管网流量预分配时，在满足可靠性可靠性的前提下，的前提下，力争得到最力争得到最经济经济的管径。的管径。环状管网流量分配的步骤环状管网流量分配的步骤: :1)1)首先在管网平面布置图上，确定出首先在管网平面布置图上，确定出控制点控制点的位置，并根据的位置，并根据配水源、控制点、大用户及调节

29、构筑物的位置确定管网的配水源、控制点、大用户及调节构筑物的位置确定管网的主主要流向。要流向。2)2)参照管网主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿参照管网主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿最近最近路线输水到大用户和边远地区，以节约输水电耗和管网基建路线输水到大用户和边远地区，以节约输水电耗和管网基建投资。投资。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 3)3)根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。（a a）尽量使尽量使平行平行的的主要干管主要干管分配分配相近相近的流量，以免个别主要的流量，以免个别

30、主要干管损坏时，其余管线负荷过重，使管网流量减少过多；干管损坏时，其余管线负荷过重，使管网流量减少过多；（b b）干管与干管之间的干管与干管之间的连接管连接管，主要是沟通平行干管之间的，主要是沟通平行干管之间的流量，有时起输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量流量，有时起输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干管损坏时，才转输较大流量。因此，一般不大，只有在干管损坏时，才转输较大流量。因此，连接连接管中可分配较少的流量。管中可分配较少的流量。4 4）分配流量时应满足分配流量时应满足节点流量平衡条件节点流量平衡条件，即在每个节点上满，即在每个节点上满足足 。 0 ijiq

31、q给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 ( (三三) )多水源管网多水源管网 对于多水源管网，会出现由两个或两个以上水源对于多水源管网，会出现由两个或两个以上水源同时同时供水的节点供水的节点，这样的节点叫，这样的节点叫供水分界点供水分界点。 各供水分界点的连线即为各供水分界点的连线即为供水分界线供水分界线。 各水源供水流量应等于该水源供水范围内的全部节点各水源供水流量应等于该水源供水范围内的全部节点流量加上分界线上由该水源供给的那部分节点流量之和流量加上分界线上由该水源供给的那部分节点流量之和。因此，流量分配时，应首先按每一水源的供水量确

32、定。因此，流量分配时，应首先按每一水源的供水量确定大致的供水范围，初步划定供水分界线，然后从各水源大致的供水范围，初步划定供水分界线，然后从各水源开始，向供水分界方向逐节点进行流量分配。开始，向供水分界方向逐节点进行流量分配。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.4 6.4 管径计算管径计算 根据管段根据管段流量即可确定管径，流量即可确定管径，计计算水算水头损头损失失。 在设计中，各管段的管径按下式计算：在设计中，各管段的管径按下式计算： 式中式中 管段流量管段流量( (m m3 3/s)/s)； 管内流速管内流速( (m/s)m/s

33、)。12)-(6 4vqD qv给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 流速确定：流速确定：（一）技术方面（一）技术方面: :（1 1）为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设 计流速计流速 限定在限定在2.52.5 3.03.0m/sm/s范围内；范围内； (2) (2)在输送挥浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉淀，在输送挥浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉淀， 最低流速通常应大于最低流速通常应大于O.60m/sO.60m/s。（二）经济方面：（二）经济方面：流量一定时，管径

34、与流速的平方根成反比。流量一定时，管径与流速的平方根成反比。（1 1）如果流速选用的大一些，管径就会减小，）如果流速选用的大一些，管径就会减小， 管网造价降低，水头损失增加，所需的水泵扬程增大，管网造价降低，水头损失增加，所需的水泵扬程增大， 经营管理费经营管理费(主要指电费主要指电费)增大，同时流速过大，管内压力高增大，同时流速过大，管内压力高，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大。，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 （2 2）若流速选用小一些，因管径增大，）若流速选用小一些，因管径增大， 管网造价

35、会增加，管网造价会增加， 水头损失减小，可节约电费，使经营管理费降低。水头损失减小，可节约电费，使经营管理费降低。 因此，因此，管网造价管网造价和和经营管理费经营管理费(主要指电费主要指电费)这两项经济因素是决这两项经济因素是决定流速的关键。流速变化对这两项经济因素的影响趋势恰好相反，定流速的关键。流速变化对这两项经济因素的影响趋势恰好相反，所以必须所以必须兼顾兼顾管网造价和经营管理费。管网造价和经营管理费。经济流速经济流速: : 求一定年限求一定年限 t (t (称为投资偿还期称为投资偿还期) )内，管网造价和经内，管网造价和经营管理费用之和为最小的流速，称为营管理费用之和为最小的流速，称为

36、经济流速经济流速，以此来，以此来确定的管径，称为确定的管径，称为经济管径。经济管径。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 ( (a) a) 若管网造价为若管网造价为C C每年的经营管理费用为每年的经营管理费用为M, ,包括电费包括电费M1和折旧、大修费和折旧、大修费M2，因，因M2和管网造价有关，故可按管网造和管网造价有关，故可按管网造价的百分数计价的百分数计, ,表示为表示为P%CP%C, ,那么在投资偿还期那么在投资偿还期a a年内，总费年内，总费用用Wt为为: :13)-(6 )100(1tCPMCtMCWt 式中式中: : P P

37、管网的折旧和大修率，以管网造价的百分比计。管网的折旧和大修率，以管网造价的百分比计。 式式(6-13)(6-13)除以投资偿还期除以投资偿还期t,t,则得年折算费用则得年折算费用W W14)-(6 )1001(1MCPtMtCW 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 以费用为纵坐标，以流速为横坐标，分别绘制以费用为纵坐标，以流速为横坐标，分别绘制 和和 曲线，如图所示。曲线，如图所示。 Cv tMv Wv 经济流速经济流速evVeCtMWVW0给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (

38、 (b)b)由于经济流速计算复杂，有时简便地应用由于经济流速计算复杂，有时简便地应用“界限流量表界限流量表”( (表表6-3)6-3)确定经济管径。确定经济管径。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 ( (c) c) 在条件不具备时，设计中也可采用由各地统计资料计算在条件不具备时，设计中也可采用由各地统计资料计算出的平均经济流速来确定管径，得出的是出的平均经济流速来确定管径，得出的是近似经济管径近似经济管径，如，如表表6-46-4所示。所示。 在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时在使用各地区提供的经济流速或按平均经济

39、流速确定管网管径时，得考虑以下，得考虑以下原则原则：1)1)定出管网所采用的最小管径定出管网所采用的最小管径( (由消防流量确定由消防流量确定) )，按，按 确定的管径确定的管径小于最小管径时，小于最小管径时，一律采用最小管径。一律采用最小管径。ev2)2)连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径造来确定，即按与它连接的次要干管管径相当或小一号相当或小一号确定。确定。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 3)3)由管径和管道比阻

40、由管径和管道比阻 之间的关系之间的关系( , )( , )可知，当管可知，当管径较小时，管径缩小或放大一号，水头损失会大幅度增减，而所需管径较小时，管径缩小或放大一号，水头损失会大幅度增减，而所需管材变化不多，相反，当管径较大时，管径缩小或放大一号，水头损失材变化不多，相反，当管径较大时，管径缩小或放大一号，水头损失增减不很明显，而所需管材变化较大。增减不很明显，而所需管材变化较大。 4 4）管线造价管线造价( (含管材价格、施工费用等含管材价格、施工费用等) )较高而电价相对较低时，取较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。较大的经济流速，反之取较小的经济流速。mDka

41、 laqhnf 因此，在确定管网管径时，一般对于管网因此，在确定管网管径时，一般对于管网起端的大口径管道起端的大口径管道可按可按略略高于平均经济流速高于平均经济流速来确定管径，对于管网来确定管径，对于管网末端较小口径末端较小口径的管道，可按的管道，可按略略低于平均经济低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济。适当降低流速，使管径放大一号，比较经济。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 在城市规划设计中，为简化计算，也可根据人口数和

42、用水量在城市规划设计中，为简化计算，也可根据人口数和用水量定额，直接从附录定额，直接从附录C C中查出所需的直径。中查出所需的直径。 以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需的电费。考虑了抽水所需的电费。 重力供水时重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差差H H可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略管网通过设计流量时，供水

43、起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。小于可利用的水头来确定。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 6.5 6.5 枝状管网水力计算枝状管网水力计算 在枝状管网计算中，应首先计算对供水经济性影响在枝状管网计算中，应首先计算对供水经济性影响最大的干最大的干管管，即管网起点到控制点的管线，然后再计算支管。，即管网起点到控制点的管线，然后再计算支管。（1 1）当管网）当管网起点水压未知起点水压未知时，时， 应先计算应先计算干管，干管，按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失; ; 再

44、计算再计算支管支管，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充分利用起端的现有水压条件选定管径。经济流速不起主导作用，但需分利用起端的现有水压条件选定管径。经济流速不起主导作用，但需考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务，考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务， 其管径还应满足消其管径还应满足消防要求。防要求。（2 2）当管网起点水压）当管网起点水压已知已知时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时干管和支管的计算方法均与管网起点水压未知时的支管相同。时干管和支管的计算方法均与管网起点水压未知时的支

45、管相同。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 2)2)按最高日最高时用水量计算按最高日最高时用水量计算节点流量节点流量，并在节点旁引出箭头，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。大用户的集中流量也标注在相应节点上。注明节点流量。大用户的集中流量也标注在相应节点上。1)1)按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。并标明管段长度和节点地形标高。3)3)在管网计算草图上在管网计算草图上，从距二级泵站最远的管网末梢的节点开始从距二级泵站最远的管网末梢的节

46、点开始，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，逐个向二级泵站推算每个管段的流量。逐个向二级泵站推算每个管段的流量。枝状管网水力计算步骤枝状管网水力计算步骤: :4)4)确定管网的确定管网的最不利点最不利点( (控制点控制点) )，选定泵房到控制点的管线为，选定泵房到控制点的管线为干线干线。有时控制点不明显，可初选几个点作为管网的控制点。有时控制点不明显，可初选几个点作为管网的控制点。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 5)5)根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的

47、根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的管径和水头损管径和水头损失。失。 6)6)按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出头损失，求出水塔高度和水泵扬程水塔高度和水泵扬程( (若初选了几个点作为控制若初选了几个点作为控制点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控制点制点) )。 7)7)支管管径参照支管的水力坡度选定，即按支管管径参照支管的水力坡度选定，即按充分利用起点水充分利用起点水压的条件压的条件来确定。来确定。8)8)根据管网各节点的压力和地形标高

48、根据管网各节点的压力和地形标高, ,绘制绘制等水压线和自由水等水压线和自由水压线图。压线图。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 【例【例6-26-2】某城镇有居民某城镇有居民6 6万人，用水量定额为万人，用水量定额为120120L/(L/(人人. .d)d)，用水普及率用水普及率为为83%,83%,时变化系数为时变化系数为1.61.6，要求达到的最小服务水头为要求达到的最小服务水头为2020m m。管网布置见管网布置见图图6-116-11。用水量较大的一工厂和一公共建筑集中流量分别为。用水量较大的一工厂和一公共建筑集中流量分别为25.0

49、25.0L/sL/s和和17.4 17.4 L/sL/s, ,分别有管段分别有管段3 3 4 4和和7 7 8 8供给，其两侧无其他用户。城镇地形平供给，其两侧无其他用户。城镇地形平坦，高差极小。节点坦，高差极小。节点4 4、5 5、 8 8、9 9处的地面标高分别为处的地面标高分别为56.56.OmOm、56.1m56.1m、55.7m55.7m、56.Om,56.Om,水塔处地面标高为水塔处地面标高为57.457.4m m，其他点的地形标高见表其他点的地形标高见表6-56-5，管，管材选用给水铸铁管。试完成枝状给水管网的设计计算，并求水塔高度和材选用给水铸铁管。试完成枝状给水管网的设计计算

50、，并求水塔高度和水泵扬程。水泵扬程。 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 【解】【解】(1(1) )计算节点流量计算节点流量 1)1)最高日最高时流量最高日最高时流量 sLsLsLdLQ/07.153/4 .17/0 .253600246 . 1%83/12060000 人人人人2 2）比流量比流量）（msLQQqis 0.04224L/262017.4-25.0-153.073 3）沿线流量沿线流量4)-(6 isyLqq 给水排水管道系统课

51、件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 管段编号管段编号管段长度(m)管段长度(m)管段计算长度（m）管段计算长度（m） 比流量 L/(s.m)比流量 L/(s.m)沿线流量沿线流量 L/s1 12 240040040040016.9016.902 23 345045045045019.0119.012 26 650050050050021.1221.123 34 43703700 00.000.003 35 532032032032013.5213.526 67 735035035035014.7814.786 69 960060060060025.342

52、5.347 78 87007000 00.000.00合计合计26202620110.67110.67沿线流量计算沿线流量计算0.042240.04224给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 4 4）节点流量节点流量 节点节点连接管段连接管段节点流量L/s节点流量L/s集中流量L/s集中流量L/s节点总流量L/s节点总流量L/s1120.5*（16.9）=8.458.45212、26、230.5*（16.9+19.01+21.12）=28.5128.51323、34、350.5*（19.01+0+13.52）=16.2616.264340

53、.5*（0）=02525.005350.5*（13.52）=6.766.76626、69、670.5*（21.12+25.34+14.78）=30.6230.62767、780.5*（14.78+0）=7.397.398780.5*（0）=017.417.409690.5*（25.34）=12.6712.67合计合计110.6742.4153.07各管段的节点流量各管段的节点流量给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (2)(2)选择控制点，确定干

54、管和支管选择控制点，确定干管和支管 由于各节点要求的自由水压相同，根据地形和用水量情况，由于各节点要求的自由水压相同，根据地形和用水量情况，控制点选控制点选为节点为节点9 9，干管定为干管定为1 1 2 2 6 6 9 9，其余为支管。，其余为支管。(3)(3)编制干管和支管水力计算表格，见表编制干管和支管水力计算表格，见表6-86-8、表、表6-9 6-9 (4)(4)将节点编号、地形标高、管段编号和管段长度等已知条件分别填将节点编号、地形标高、管段编号和管段长度等已知条件分别填于表于表6-86-8和表和表6-96-9中的第中的第(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)、(4)(4)项。项。

55、给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (5)(5)确定各管段的计算流量确定各管段的计算流量 按按 的条件，从管线终点的条件，从管线终点( (包括和支管包括和支管) )开始，同时向供水开始，同时向供水起点方向逐个节点推算，即可得到管段的计算流量：起点方向逐个节点推算，即可得到管段的计算流量：0 ijiqqsLqq/67.12996 sLqqqqq/08.6

56、867.1240.1739. 762.30 987662 sLqqqqqqqqq/144.62 67.1240.1739. 762.3076. 60 .2527.1651.28 9876543212 列于表列于表6-86-8中第（中第（5 5）项，同理可得其余各管段计算流量列于表）项，同理可得其余各管段计算流量列于表6-86-8中第（中第（5 5）项。）项。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (6)(6)干管水力计算干管水力计算 1)1)由各管段的计算流量，查铸铁管水力计算表，参照经济流速，确定各由各管段的计算流量，查铸铁管水力计算表，

57、参照经济流速，确定各管段的管径和相应的管段的管径和相应的10001000i i及流速。及流速。管段流量管段流量查水力计算表查水力计算表参照经济流速参照经济流速流速、管径、流速、管径、1000i结果列于表结果列于表6-86-8中第中第(6)(6)、(7)(7)、 (8) (8)项。项。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 2)2)根据根据h h = = iLiL计算出各管段的水头损失，即表计算出各管段的水头损失，即表6-86-8中第中第(9)(9)项项等于等于 ，则，则其余管段同理，计算结果列于表其余管段同理，计算结果列于表6-86-8中第

58、中第(9)(9)项。项。3)3)计算干管各节点的水压标高和自由水压计算干管各节点的水压标高和自由水压 管段起端水压标高管段起端水压标高 = =终端水压标高终端水压标高 + +该管段的水头损失该管段的水头损失 (6-15) (6-15) 节点水压标高节点水压标高 = =自由水压自由水压 + +该处地形标高该处地形标高 (6-16) (6-16) ）（）（410007mmh32. 4600100020. 796 iHjHijhiHiH0iZ结果列于表结果列于表6-86-8中第中第(10)(10)、(11) (11) 项。项。给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算

59、给水管网的设计计算 给水排水管道系统课件给水排水管道系统课件第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 (7)(7)支管水力计算支管水力计算 由于干管上各节点的水压已经确定由于干管上各节点的水压已经确定( (表表6-8)6-8)，即支管起点的水压已，即支管起点的水压已定，因此支管各管段的经济管径选定必须满足定，因此支管各管段的经济管径选定必须满足: :从干管节点到该支管的从干管节点到该支管的控制点控制点( (常为支管的终点常为支管的终点) )的的水头损失之和应等于或小于水头损失之和应等于或小于干管上此节点的干管上此节点的水压标高与支管控制点所需的水压标高之差。即按平均水力坡度确定管水

60、压标高与支管控制点所需的水压标高之差。即按平均水力坡度确定管径。但当支管由两个或两个以上管段串联而成时，各管段水头损失之和径。但当支管由两个或两个以上管段串联而成时，各管段水头损失之和可有多种组合能满足上述要求。现以支管可有多种组合能满足上述要求。现以支管6-7-86-7-8为例说明为例说明: :首先计算支管首先计算支管6-7-86-7-8的平均允许水力坡度，即的平均允许水力坡度，即: :4 . 4700350)0 .207 .55(32.8010001000 i允允许许 由由 =24.79L/s=24.79L/s，查铸铁管水力计算表查铸铁管水力计算表，参照允许参照允许10001000i=4.