给水管网课件 第6章 管段流量、管径和水头损失计算

第6章管段流量、管径和水头损失计算Qh

=节点流量

Qi集中流量：大用户最大时用水量折算流量：小用户最大时管段沿线流量折算值水厂水厂Qh

Qh最大时最大时节点流量泵站56385646273545271泵站5638564627354528614273334121772623471571

输水管渠和管网费用，在给水工程投资中占比一般为70%-80%。应通过计算比选得出经理合理的最佳方案。6.1管网计算步骤求出沿线流量和节点流量管段计算流量管段管径和水头损失管网水力计算或优化计算确定水塔高度和水泵扬程校核消防、事故、最高转输节点：有集中流量进出、管道合并或分叉以及边界条件发生变化的地点管段：两个相邻节点之间的管道管线：顺序相连的若干管段环：起点与终点重合的管线

6.2沿线流量和节点流量管道交汇连接处（为计算方便常设节点）管道末梢（为计算方便常设节点）管段环基环：不包含其它环的环大环：包含两个或两个以上基环的环

管段基环节点管线大环6.2沿线流量和节点流量小用户水量（沿线流量）比流量：除去大用户集中流量以外的用水量均匀分配在全部有效干管长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。最大时用水量大用户

(集中流量)总和配水长度总和比流量6.2沿线流量和节点流量h沿线流量：干管配水长度与比流量的乘积L两条管道物理长度一样这条管道的配水密度是上一条的1/2采用同样的配水密度以后，配水长度只相当于管长的一半计算长度=0.5LL配水长度概念解决了配水密度的区域性差别问题6.2沿线流量和节点流量配水管段(沿程均匀泄流管道)的沿线流量(途泄流量)=

比流量×配水管长

管网中除最末端的管段外，其他任一管段的流量都由两部分组成，一部分是本管段沿程配水产生的流量，即沿线流量

，另一部分是通过该管段输送到下游管段的流量，称为转输流量

。6.2沿线流量和节点流量LL大用户集中流量小用户沿线流量

节点流量：沿线流量只有概念上的意义，在水力计算时应将沿线流量按适当比例分配到两各节点，成为节点流量。沿线流量转换成节点流量的原则是管段的水头损失相同。6.2沿线流量和节点流量LLLL大用户节点集中流量小用户沿线流量节点折算流量

6.2沿线流量和节点流量dx管长的水头损失：管段总水头损失：管段任一断面流量：L大用户节点集中流量小用户沿线流量节点折算流量

折算流量q表达式：折算流量产生的水头损失：令h=h’，解出α：令n=2，整理得：在管网末端，因转输流量

，则

，此时在管网供水入口处，

，公园

街区街区街区街区街区街区街区街区单侧配水/粉红：配水管长按实际管长一半计入；不配水（两侧无用户）：管长不计入。6.2沿线流量和节点流量单水源树状管网的管段流量具有唯一性。

泵站563856462735452861427333412177262347156.3管段计算流量等于下游各节点流量之和，或下游第一个流出点流出流量之和每个节点的供水路线只有一条71环状管网满足连续性条件的流量分配方案可以有N多种。76125271485819123359602495111357301024981510131218161714191346.3管段计算流量即使通往节点的供水路线只有两条，也存在着无穷多个流量分配的组合环状网流量分配步骤1.按主要供水方向确定各管段的流向可能是环状网的总水头最低之处可能是环状网的总水头最低之处在满足可靠性的要求下力求经济6.3管段计算流量环状网流量分配步骤1.按主要供水方向确定各管段的流向在满足可靠性的要求下力求经济6.3管段计算流量控制点是管网在各种运行条件下的水压最低点，若控制点的水压满足，则全管网的用户水压也都能满足2.从水源到控制点之间选定数根供水干管，在各干管中尽可能均匀分配流量3.连接管平时的流量虽然不大，但其管径不小于最小管径多水源树状网的每个节点的供水路线也不止一条多水源管网管段流量的确定6.3管段计算流量设置了一个虚拟的水源之后，多水源管网便可作为含有环的单水源管网处理6.3管段计算流量多水源管网管段流量的确定设置了一个虚拟的水源之后，多水源管网便可作为含有环的单水源管网处理虚水源供水量=管网总流量虚管段有水头损失无管径6.3管段计算流量多水源管网管段流量的确定虚环：包括虚管段和一些实际管段流入节点的流量等于流出节点的流量Qiqdqeiqcqaqbi节点的节点流量与i节点相连接的各条管段的管段流量。约定：流入节点为负，流出节点为正管网流量分配原则6.3管段计算流量约定：流入节点为负，流出节点为正Qi+qd+qe-qa-qb-qc=0流入节点的流量等于流出节点的流量jiqjiqij约定：用足标先后次序表示流量的方向qij=-qji6.3管段计算流量Qiqdqeiqcqaqb管网流量分配原则流入节点的流量等于流出节点的流量节点方程公式5-12’管网流量分配原则连续性方程（物质守恒）6.3管段计算流量Qiqdqeiqcqaqb6.4管径计算管段中分配的流量管段中的流速流速上限：(2.5~3m/s)减少水锤事故和渗漏;考虑远期发展流速下限：考虑悬浮物沉积（>0.6m/s）和水的更新时间考虑消防：管径不小于100mm考虑事故：连接管口径不宜过小考虑经济：兼顾投资和运行设Wt为管网总费用，C为管网造价，M1为年度运行电费，M2为年折旧费用，t为投资偿还年限。则有：

投资偿还期内的年度总费用为：是管径的增函数是管径的减函数6.4管径计算

DeM1WDW0M1VeWVW0管径（mm）平均经济流速（m/s）100≤D<400D≥4000.6～0.90.9～1.4平均经济流速6.4管径计算6.5水头损失计算ijHihijlijqij00HjHi-Hj=hij6.5水头损失计算压降方程（管段流量与水头损失关系）管道水头损失一般公式(１)塑料管及采用塑料内衬的管道水力计算——达西公式λ采用柯尔勃洛克—怀特紊流过渡区公式计算

输配水管道沿程水头损失6.5水头损失计算(2)混凝土管(渠)及采用水泥砂浆内衬的管道水力计算——谢才公式输配水管道沿程水头损失6.5水头损失计算管道种类粗糙系数n铸铁管、钢管（水泥砂浆内衬）铸铁管、钢管（涂料内衬）旧钢管、旧铸铁管（未做内衬）预应力混凝土管（PCP）预应力钢筒混凝土管（PCCP）矩形混凝土管DP(渠)道（现浇）0.011～0.0120.0105～0.01150.014～0.0180.012～0.0130.011～0.01250.012～0.014(3)输配水管道水力计算——海曾-威廉公式

6.5水头损失计算输配水管道沿程水头损失水管种类海曾-威廉系数铸铁管、钢管（水泥砂浆内衬）铸铁管、钢管（涂料内衬）旧钢管、旧铸铁管（未做内衬）预应力混凝土管（PCP）预应力钢筒混凝土管（PCCP）化学管材，内衬、内涂塑料的钢管120～130130～14090～100110～130120～140140～150

管道局部水头损失可根据管道水流的边界条件，按照相关实测的局部水头阻力系数计算。管线水平向和竖向顺直时，局部水头损失一般占沿程水头损失的5%～10%。计算公式如下：6.5水头损失计算管（渠）道局部水头损失式中：

——管道局部水头阻力系数，可根据水流边界形状、大小、方向的变化等选用。任务：

确定管材、管径和水头损失。确定埋深、附属构筑物数量、平行敷设的输水管渠条数。输水管类别：

重力式压力输水管水泵增压式输水管

6.6输水管渠计算输水流量Ｑ和位置水头Ｈ为已知6.6输水管渠计算重力式压力输水管1122H平行敷设两条彼此独立的输水管，正常运行时水头损失：事故运行时水头损失：事故时流量：Q水库水厂平行敷设两条输水管，等距离设置N条联络管段：

正常运行：6.6输水管渠计算重力式压力输水管

事故运行：水厂水厂水库水库1122HQ水库水厂不同联络管段数的事故流量：6.6输水管渠计算重力式压力输水管保证事故流量：1、敷设两条平行管线，并用连接管将平行管线分段；2、分期建设时，采用一条输水管加末端水池方案。HQ水库水厂输水管特性方程6.6输水管渠计算水泵加压式输水管S1Q1S2

Q2QSd

QSp

水泵特性曲线：正常运行流量：6.6输水管渠计算水泵加压式输水管泵站水厂H0输水管用n-1条连接管等分成n段，任一管段发生故障时水泵扬程：

6.6输水管渠计算水泵加压式输水管事故运行流量：流量比为：

按事故用水量为设计水量的70%，即α=

0.7，一般压力输水管有两条连接管即可。6.6输水管渠计算水泵加压式输水管6.6输水管渠计算例题某市从一级泵站到水厂敷设两条铸铁输水管,每条输水管长度为12400m,管径分别为DN250mm和DN300mm，水泵静扬程40.0m,特性曲线方程HP=141.3-0.0026Q2水泵加压式输水管

泵站内管线的摩阻为s=0.00021[m·s2/L2]。

假定DN300mm

输水管的一段损坏，试求事故流量为70%设计流量时的分段数，以及事故时和正常时的流量比。6.6输水管渠计算解：