给水管网水力

第五章给水管网水力分析5.1给水管网水力分析方程管网水力计算的目的：确定各水源（水泵、水塔）的供水量，扬程或高度，确定各管段设计流量、管径以及全部节点的水压。水力计算的基础方程：节点流量方程和管段能量方程5.1.1节点流量方程（根据质量守恒定律）含义：流入某一节点的流量等于流出该节点的流量。注意：1管段流量方向（指向节点为负，离开为正）2节点流量方向（流入为负，流出为正）节点流量连续性方程组的变换意义：将两个或多个节点流量连续性方程相加得到由多个节点组成的大节点流量连续性方程。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）[1][9][8][7][6][5][4][3][2]Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4例1：环状网节点流量方程组线性变换求出包括节点（5）和（6）的大节点连续性方程。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）[1][9][8][7][6][5][4][3][2]Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4所有节点流量方程相加：例1：树状网节点流量方程组（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）[1][7][6][5][4][3][2]Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q4,h4节点魄流量报方程疏组经塞过线伶形变娃化，趴可得稻到：可以纯看出箱：树状状网蔽中，竿各管扑段流扇量qi可以促用节臭点流忽量Qj表示乌出来蛋。5.苹1.犬2管段揭能量辱方程（根沸据能挽量守浴恒定某律）管段疗两端俭节点圆水头纪之差那等于泡该管买段的饱压降繁：HFi–HTi=漠hii-没1,享2,缸…,伤MHFi——管段i的上移端点瓶水头液；HTi——管段i的下侮端点丧水头桨；hi——管段i的压捉降；M—雁—管段鸣模型怀中的坊管段佣总数鹅。注意绝：判断限上下旨端点赞时按肯管段男设定酱的方顺向，拖而非生实际鸡流向富。M个管掏段，羡可以卖列出M个方谈程。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）[1楼][9紫][8伐][7杂][6压][5遣][4询][3撕][2塔]Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4例3：环聚状网赚节点盲能量剪方程炉组hi可以犬通过翠管段撑的水肆力特断性表掩示hi=siqinhi=siqi|qi|n-眉1hi=siqi|qi|n-甘1-heii=评1,载2,界…Mhi——管段哈压降房诚，m；qi——管段啊流量狸，m/丙s;si——管段农阻力停系数巴，应士为管传段上散管道坦、管躺件、慰阀门姨、泵虏站所葛以设蓄施阻垂力之码和；hei——管段心扬程靠，如把管段贩上未败设泵买站，偏则hei=0；n—醉—管段狠阻力枪指数度。管段缴流向帖和设匀定方周向一宰致，言为正季，即siqi|qi|n-量1=siqin管段草能量谎守恒圣方程余组的茫变换如果震一些老管段共首尾惭相连贱，形邻成一悼条路绿径，剧将这冬些管烂段的秩能量开守恒遮方程蓄相加岛或相购减，予到处匙路径足能量管方程博。例：舍将管珍段[1彻]、[2语]、[3序]的能糠量方胖程相绑加，业再减顶去管违段[4奥]的能电量方毯程，箭可导百出从厚节点俭（7）到拥节点盏（8）之足间一絮条路毫径的某能量献方程嫁，即皂：H7-H8=h1+h2+h3-h4（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）[1砌][9万][8甜][7庸][6能][5冒][4举][3逗][2朝]Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4思考箭题：痒由节乱点能州量方缓程导旧出：1）由削节点叨（1）、扯（2）、需（3）、胡（6）、令（5）、腔（4）组什成的仰回路痰能量卡方程观。2）由厕节点档（1）、掘（2）、组（5）、府（4）组间成的哀环能滨量方谈程。可以柴证明目，对术于任衔意环恋状管址网，赢环能号量方洪程的塔一般胜形式繁为：5.亲1.蛮3恒定对流基区本方粗程组水力爽分析闭的数参学含纲义就润是解穗恒定村流方害程组译。水力肢分析貌的工杜程意焦义就生是已而知给衫水管格网部样分水坑力学攀参数但，求晌其余锯水力物参数指。5.灶2给水客管网江水力绝分析舍基础5.英2.崭1水力负分析公前提（1）必盯须已恳知各久管段个的水鸭力特楼性hi=siqinhi=siqi|qi|n-递1hi=siqi|qi|n-荷1-heii=牌1,填2,席…M沿程杆水头冠损失伞可以影写成处：（2）节臣点流袖量与闷节点跪水头双必须运一个急已知烘一个数未知已知冶节点搜水头叮而未仁知节踩点流袋量的格节点唤称为穷定压吸节点层。已知传节点尾流量妄而未杏知节照点水傲头的俘节点挡成为记定流旦节点江。（3）必钩须至艇少有态一个优定压磨节点管网洋中无闸定压野节点与（R=稿0）时讽，恒急定流贱方程跌组无朴解。因为莫若Hj*为方到程组旋解，Hj*守+Δ专H仍为窄方程搁组的暖解，慢即方刻程组副无解择。5.灶3单定乔压节贸点树挤状管打网水透力分质析比较卷简单脾，管告段流负量可影以由窝节点夏流量戒连续钻性方愧程组妈直接眯求出除，不嫌要求缓解非告线性匹的能棋量方弄程组清。水力讽分析功计算窗分两绍步：1、用轨流量场连续恳性条且件计领算管花段流刑量，惠并计泄算出原管段嚷压降租；2、根车据管蝇段能取量方金程和排管段鞭压降湖，从暴定压艇节点忘出发坝推求涌各节屯点水现头。例5.铜1某城坡市树用状给毙水管冤网系赏统如议图所愤示，稀节点概（1）处这为水扎厂清肠水池料，向枯整个道管网长供水睬，管讨段[1珠]上设堂有泵梦站，岔其水鸣力特测性为窜：sp1=3睁11吗.1兼(流量枝单位m3/s，水敏头单进位m)双,he1=4绳2.上6,相n=捕1.摩85乖2。根粥据清全水池未高程扎设计亚，节病点（1）水面头为H1=7牧.8判m，各躬节点椒流量换、各测管段早长度扬与直鹅径如非图所雀示，浙各节盟点地俩面标乘高见僻表5.年1，试阅进行定水力承分析瓦，计具算各贞管段谜流量拐与流闲速、证各节拾点水高头与寒自由出水头咱。节点编号(1)(2)(3)(4)(5）（6）（7）（8）（9）（10）地面标高(m)9.811.511.815.217.413.312.813.712.515节点齐地面甲标高单定阀压节荷点树州状管桂网水易力分怪析在管午网水克力计全算时毙，根刊据求颈解的耐未知世数是铃管段厦流量塌还是配节点馒水压世，可慈以分胸为解环瞧方程补、解海节点取方程束和解水管段脉方程叹三类蝇。5.倡4单定劲压节抬点环可状管乒网水达力分俗析5.态4.桃1恒定倒流方级程组铲求解棚方法浆概述解环搬方程：针添对求落解单定泡压节瓶点搁环旦状管康网管段慰流量摄初分贿配：就惑是拟比定各滤管段欠流量奇初值窗，使葡它们自满足柴流量速节点唐连续鹅性方笑程。环流晚量：就稻是沿股顺时苹针方仅向或臂逆时仰针方绿向给政管网获中一议个环戒内的模每条川管段嘱施加窃一个伏相同罪的流宪量，岔不会治改变屠节点剥的流冤量平艇衡。1.解环升方程管网携经流锋量分雅配后幸，各勤节点扰已满恨足连粪续性衡方程揭，可猪是由产该流郊量求旁出的饮管段辨水头耻损失贪，谨并不局同时仆满足L个环惰的能南量方黄程，资为此内必须榆多次量将各让管段辛的流芒量反眉复调史整，勿直到喝满足非能量畏方程笑，从眯而得编出各秧管段养的流铃量和义水头市损失颤。原理者：在呀初步慎分配卫流量朋的基辅础上闸，逐袭步调肺整管圈段流颠量以旷满足克能量朵方程样。解环咸方程赢具体挂步骤途：①根给据连送续性均条件兵初步摸分配牛管段唤流量卸；②计坊算各斩管段绪的水橡头损紧失；③以饮顺时凑针方预向为阳正，伏逆时刮针方恰向为等负，广计算先各环皱的水派头损码失闭论合差解；④计桃算各以管段东的Sijqij和每仙一环恢的ΣSijqij；⑤计皇算各窗环的暑校正服流量肠；⑥将测管段派流量术加上膛校正责流量耀重新列计算妹水头层损失桂，直开到最登大闭牧合差禁小于军允许载误差超为止煤。2.解节慎点方强程在假夺定每商一节斑点水铁压的浅条件灰下，盆应用毕连续腥性方视程以逆及管略段压假降方虹程，夕通过心计算寄求出帆每一缴节点歌的水由压。伶节点魔水压孝已知礼后，淹即可成以从捆任一翻管段闯两端洞节点赚的水货压差羡得出苹该管陪段的稍水头缠损失稀，进泽一步樱从流筹量和亡水头艰损失狱之间姐的关俩系算发出管市段流爸量。原理仅：在爹初步创拟订割压力循的基怖础上默，逐厘步调活整节竖点水舌压以件满足践连续迟性方萝程。节点渣方程忽组具惭体步初骤：①根越据泵酿站和寇控制队点的拨水压愁标高航，假划定各惭节点献的初准始水盈压。②由hij=H蹲=Hi-Hj=s袜q2的关沿系式害求出钻管段辛流量寄。③验证仪每一红节点伪的管尘段流滨量是硬否满仔足连锻续性然方程讽，即菜进入熊该节闻点的畜流量受代数马和是被否等璃于零灾，如齿不等逼于零僚，则私按下肢式求贿出校凑正水拔压值眠。④除了怪水压尼已定头的节润点外共，按非校正貌每一俊节点愤的水框压，盟根据愈新的多水压灿，重段复上着列步海骤计拳算，滨直到友所有啊节点装的进元出流座量代似数和麻达到诞预定搅的精壮确度坚为止柔。3.解管鼠段方本程应用倦连续碧性方阻程和桥能量规方程球，求帅得各母管段雨流量鼻和水倒头损请失，章再根悦据已杏知节雾点水业压求锡出其耐余各脂节点本水压副。原理榨：直诉接联嗽立求腹解J-良S个连缎续性缠方程不和L个能洞量方梦程，钩求出P＝L+搜J-之S个管扶段流母量。管段径方程书具体凯步骤邪：①对宋能量花方程惑进行怠线性吸化处坟理；②给版定流雕量初庙值并蕉计算墙线性肝系数才；③解逐线性卸方程需求出公管段土流量纸；④根联据所依得流迟量计祖算线跨性系渔数并招重新宣求解桨管段称流量板直到乓误差迟符合喂要求厚。5.泰4.巾2解环虫方程邮水力脱分析窃方法解环叔方程秆的基售本思暖想：先善进行惹管段杠流量饿初分创配，摆使节浙点流逝量连浓续性赤条件机得到愤满足下，然浮后，考在保劳持节辣点流摆量连漆续性勇不被啊破坏晴的前跪提下乞，通调过施栋加环目流量念，设牺法使岂各环御的能躺量方拳程得颜到满施足。环方逢程组纤解法枝（管胸网平远差）悄哈乎代-克罗侧斯法倡解环咏方程件组步信骤：①绘予制管料网平宪差计绕算图究，标蠢出各葱计算垄管段渔的长勇度和躺各节擦点的厦地面瞧标高假。②计伤算比偷流量嗽、管方段流贷量和址节点禽总流语量。③根墓据城剑镇供芹水情恐况，羡拟定敢环状孤网各总管段杜的水搁流方条向，委按每耳一节歉点满巷足Qi+qij=0的条与件，显并考租虑供趣水可除靠性校要求踩分配臣流量改，得剪出分翻配的颤管段谢流量qij(1胸)。④根据调经济估流速带或查宫界限馅流量跃表选汇用各丸管段缓的管筛径。⑤计算疏各管慨段水孩头损销失hij。⑥假定躁各环锈内水嫌流顺购时针费方向漏管段注中的衬水头苦损失蔑为正强，逆惨时针顿方向匆管段磨水头仰损失树为负猴，计束算该肌环内灭各管痕段的案水头垃损失球代数线和∑hij，如无∑hij≠0，其贼差值棉为第桥一次狡闭合晒差Δh(1丢)。如果Δh(1桑)>0，说拖明顺井时针兼方向明各管典段中塔初步叛分配绒的流宿量多吧了些燃，反科之，切如Δh(1震)<0，说塑明逆抖时针笼方向增管段薄中的顽流量上多些弊。⑦计算堂各环路内各祝管段风的Sijqij其总羞和∑Sijqij，按央下式详求出撑校正衔流量净。如闭秧合差遮为正状，校马正流售量为距负，裕反之拖则校古正流淘量为索正。⑧设图锁上的券校正苍流量已符号姨以顺时茄针为美正，扔逆时自针方鹿向为港负，凡浓流向江和校辫正流药量方兴向相须同的牢管段驰，加际上校有正流粉量，给否则亲减去开校正榨流量丛。据尺此得槐第一利次校矿正的所管段僚流量式中担，Δqs为本邀环的能校正袋流量丽；Δqn为临锅环的盛校正气流量办。⑨按此赛流量坐再行息计算般，如凝闭合筹差尚像未达廉到允螺许