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1第六章管网计算2第六章管网计算一、树状网特点在不少情况下，是首先进行树状网的计算，有些环状网也连有树状网。1、管段流量的唯一性无论从二级泵站起顺水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的管段流量，既树状网只有唯一的流量分配。2、干线与支线的区分干线：从二级泵站到控制点的管线。一般是起点（泵站、水塔）到控制点的管线，终点水压已定，而起点水压待求。支线：起点的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地而标高与最小服务水头之和。划分干线和支线的目的在于两者确定管径的方法不同：干线——根据经济流速支线——水力坡度充分利用两点压差6.1树状网计算⎟⎠⎞⎜⎝⎛=Dqfi3二、计算步骤1、选定干线以控制点为干线末端最远C点不一定是控制点，而B点是控制点（B、C点均为最小自由水头）。控制点：水压标高=地面标高+自由水压2、求节点流量，按条件分配流量，确定各管段的流量3、求出干线管径、水头损失，从控制点推求各节点的水压4、根据干线计算结果求支线管径5、求扬程6、绘等水压线图第六章管网计算4某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服务水头为16ｍ。节点４接某工厂，工业用水量为400ｍ3/ｄ，两班制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为5.OOｍ。水泵水塔012348567250450300600230190205650150第六章管网计算51．总用水量设计最高日生活用水量：50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s工业用水量：400÷16＝25m3/h＝6.94L/s总水量为：ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s2．管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔到节点0的管段两侧无用户不计入。3．比流量：(93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s第六章管网计算64．沿线流量：管段管段长度（m）沿线流量（L/s）0～11～22～31～44～84～55～66～7300150250450650230190205300×0.0358＝10.74150×0.0358＝5.37250×0.0358＝8.95450×0.0358＝16.11650×0.0358＝23.27230×0.0358＝8.23190×0.0358＝6.80205×0.0358＝7.34合计242586.81第六章管网计算75．节点流量：节点节点流量（L/s）0123456780.5×10.74＝5.370.5×(10.74+5.37+16.11)＝16.110.5×(5.37+8.95)＝7.160.5×8.95＝4.480.5×(16.11+23.27+8.23)＝23.800.5×(8.23+6.80)＝7.520.5×(6.80+7.34)＝7.070.5×7.34＝3.670.5×23.27＝11.63合计86.81第六章管网计算86．干管水力计算：管段流量（L/s）流速（m/s）管径（mm）水头损失（m）水塔～00～11～44～893.7588.3860.6311.630.750.700.860.664004003001001.270.561.753.95Σh＝7.53选定节点8为控制点，按经济流速确定管径。第六章管网计算97．支管水力计算：管段起端水位（m）终端水位（m）允许水头损失（m）26.7024.95管长（m）平均水力坡度1～34～75.703.9521.0021.004006250.014250.00632管段流量(L/s)管径(mm)水力坡度11.644.4818.2610.743.67水头损失(m)1～22～34～55～66～70.006170.008290.003370.006310.00581150(100)100200(150)1501001.85(16.8)2.070.64(3.46)1.451.19第六章管网计算108．确定水塔高度和水泵扬程)(53.2300.553.700.500.16)(mZZhHHotot=−++=−−Σ+=水泵扬程需要根据水塔的水深、吸水井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管水头损失计算确定。第六章管网计算116.2环状网平差理论一、环状网水力特点环状网的管段流量分配具有多种方案。第六章管网计算12第六章管网计算对每个环来说，应满足一个环顺时方向和逆时针方向水头损失代数和为零。（实际上）h顺=h逆=h，规定顺+，逆-。但是在计算上由于个别管段流量分配不合理，不能满足要求，也就是顺时针和逆时针的水头损失不等于，而出现闭合差△h。h顺—h逆=△h＞0，顺时针方向管段的流量分配多了h顺—h逆=—△h＜0，逆时针方向管段的流量分配多了为此，要进行流量调整，使得h顺=h逆（△h=0），满足每环的能量方程特点：，只有满足这个两条件，管段流量才与实际相符。∑=0Q∑=0h13二、管网平差及意义1、管网平差——在初分流量，选定管径的基础上，为消除闭合差所进行的流量调整计算。也就是如果存在△h，就要对管段流量进行重新分配，这种分配是在初分流量的基础上进行调整计算，使得h顺=h逆直到△h=02、意义（目的）：通过管网平差，求出满足能量方程的管段流量进而求出各管段的水头损失，然后求出扬程和塔高。3、平差理论第六章管网计算14•设：每管段第一次分配流量为q，校正流量为△q＞0，公式h=sq2所谓平差理论就是通过各管段的流量调整来满足△h=0。如有L个环，就解L个环方程，求出各环△q，于是管网平差就是求△q（使闭合差为零）。第六章管网计算15一、哈代克罗斯法1、计算特点△q不仅与本环的△q有关，还和邻环的（公共管段的）有关。哈代克罗斯提出不考虑通过邻环传过来的其他各环的校正流量的影响。如在水头损失与流量不是平方关系时这种哈代克罗斯法是求校正流量的近似方法。但工作可以简化不少，不影响精度要求。目前许多管网平差程序仍是基于此方法。第六章管网计算6.3环状网平差方法162、应用步骤哈代克罗斯法可用下列步骤：A、根据设计流量进行流量分配B、根据经济流速确定管径C、计算各环各管段的最初水头损失，求出闭合差D、由△h，求各环的△qE、进行管段流量的初次调整（对公共管段则有两个校正流量）F、在初次调整后的管段流量是基础，再求各环的△h，直到小环＜0.5m，大环＜1.0m为止。第六章管网计算17二、简化法在哈代克罗斯法基础上，简化管网的管段计算（减少环数）△h外=△hⅠ+△hⅡ这时，将两环视为一环进行平差，两小环的△h也会随之减小。简化法——把闭合差方向相同的环合为一环进行平差。两小环可做为一个环。这种方法可在图上进行。第六章管网计算18三、等水压线图1、等水压线图绘制方法根据计算结果得到各节点的水压后，即可在管网平面图上用插值法按比例绘出等水压线。也可从节点水压减去地面标高得出各节点的自由水压，在管网平面图上绘出等自由水压线。每个节点：水压标高、地面标高、自由水头。对控制点9：自由水头已知24m（五层），地面标高25m（已知），水压标高：24+25=49m第六章管网计算19对6节点：49+h6=水压标高，水压标高—地面标高=自由水头所以各个节点都可求出这三个数，其中地面标高均为已知数。然后在两个节点间的管段上找出整数字的点，进行连线，得水压线图。2、等水压线的意义作用：A、评价管网设计计算的合理程度B、反映出管径选择的合理程度C、反映出控制点的选择是否正确第六章管网计算20四、管网的核算条件管网的管径和水泵扬程，是按设计年限内最高日最高时的用水量决定，但是用水量是经常变化的，为了核算所确定的管径和水泵能否满足不同工况下的要求（H、Q），须进行其它用水量条件下的核算，以确保经济合理的供水。核算结果，可能须将管网中的个别管子管径放大，可能另加水泵，另选水泵。1、消防时以最高用水时确定的管径为基础，按最高时加消防时的流量进行计算。过程同最高时设计计算一样。在控制点加一个集中的消防流量（二处，另一处可加在大用户附近），其余节点流量不变。这时管段中通过了消防流量，水头损失可增大，但消防时所要求的水压为10米，求出H’p第六章管网计算212、转输时适用对置水塔情况下，以便确定水泵能否将水通过整个管网转输到水塔上去。这时节点流量应进行折算。最大转输时的节点流量=（最大转输时用水量×最高用水时该节点的流量）/最高时用水量按最大转输时的流量进行分配计算，求H’p3、事故时最不利管段断水（首端），流量为设计用水量的70%。第六章管网计算22五、环状管网水力计算的几个问题1、初分流量产生的每闭合差应小于1.5m因为△q∝△h，而△q增加，越偏离经济流速2、校正流量对公共管段的影响不允许忽略3、虚环平差法的应用4、哈代克罗斯法的精度问题△h＜0.5m或＜1m解△q是近似值第六章管网计算23•5、对平差结果的评价•A、等水压线图•B、校核计算结果•C、初分管段流量状况的变化管段流向反向，供水分界线移动•6、根据平差结果求Hp，Ht•7、改扩建管网（虚环平差法应用实例）第六章管网计算246.4输水系统计算一、概述1、输水系统的作用¾输水管渠的一般特点是距离长，和河流、高地、交通路线等的交叉较多。¾输水管渠有多种形式，常用的有：压力输水管渠，高地水源或水泵供水时采用这种形式；无压输水管渠(非满流水管或暗渠)；明渠。¾为此须平行敷设两条输水管，如只埋设一条输水管，则应在管线终端建造贮水池或其它安全供水措施。水池容积应保证供应输水管检修时间内的管网用水。¾远距离输水时，应慎重对待输水管的条数问题。一般，根据给水系统的重要性、断水可能性、管线长度、用水量发展情况、管网内有无调节水池及其容积大小等因素，确定输水管的条数。第六章管网计算25•2、输水系统计算的目的根据α值的不同，确定保障安全的措施（平行管根数、连接管根数）二、重力输水设计时，输水量Q和位置水头H为已知，据此选定水管类型、管径和平行工作的管线数。•QQa=α流量降落比事故流量正常流量第六章管网计算261、输水管平行管路根数对安全性的影响以下研究重力供水时，由几条平行管线组成的压力输水管系统，在事故时所能供应的流量。设水源水位标高为Z，输水管输水至网前水厂处理构筑物，其水位为Z0，水位差：H=Z-Z0，称位置水头。该水头用以克服输水管的水头损失。假定输水量为Q，平行的输水管线为n条，则每条管线的流量为Q/n，设平行管线的直径和长度相同，则该系统的水头损失为：第六章管网计算27s——每条管线的摩阻当一条管线损坏时，该系统中其余n-1条管线的水头损失为：（n-1条供水）2222)(SQQnsnQsh===2222)1()1(aaaaaQSQnsnQsh=−=−=第六章管网计算28因H已定，所以，h=ha（因为并联管路特点）显然，当一条管线损坏时，Qa随α升高而提高，即流量降低值随平行管线n不同而不同。n=2，α=0.5，即流量减少一半，n=5，α=0.8，即流量减少20%。α=−=nnQQa1第六章管网计算292、连接管对安全性的影响为了进一步提高供水可靠性，在平行管线之间用连接管相连。这样做，当管线某处损坏时，无需整条管线全部停止工作，而只须用阀门关闭损坏的一段进行检修。设平行管线数n，连接管段数m，则每根管被分成（m+1）段（全部管段直径一样）。正常工作时：2222)1())(1(SQQnmsnQmsh=+=+=第六章管网计算30一段损坏时：222222])1(1[)1()(aaaaaaQSQnsnmsnQsmnQsh=−+=−+=222)1(1)1(−++==nnmnmQQaα第六章管网计算31本章重点：1、树状网计算特点;2、环状网平差目的、计算;3、输水管的事故计算难点：1、平差方法；2、等水压线图绘制及评价第六章管网计算32本章思考题：1.树状管网计算过程是怎样的？2.什么叫控制点？3.什么是管网平差？4.按最高用水时计算的管网，还应按哪些条件进行核算？5.输水管为什么要分段？第六章管网计算