【土木建筑】第六章 管网水力计算

允许水头损失： 允许水头损失：h1~3=5.70m,
h4~7=3.95m
也就是说，经过水力计算后， 也就是说，经过水力计算后，支线水头损失不能超 过允许的水头损失
树状网计算例题
支管各管段的水力计算
支管管径D的确定方法 支管管径 的确定方法
支管管径的确定方法与干管相同
支管各管段水力坡度 支管各管段确定出管径 若我们在计算的过程中
总水量： 总水量：
∑Q=86.81+6.94=93.75L/s
树状网计算例题
比流量
管线总长度∑L： 管线总长度 ：
∑L =2425m(其中水塔到0节点的管段两侧无用户，不配 =2425m(其中水塔到 节点的管段两侧无用户， 其中水塔到0 因此未计入∑L ) 水，因此未计入
比流量qs： 比流量 =(Q－ qs=(Q－∑q)/∑L 其中， 集中流量） 其中， ∑q（集中流量）=6.94L/s, ∑L =2425m =(Q－ 则qs=(Q－∑q)/∑L =(93.75=(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms)
树状网计算例题
水塔高度
• 水塔水柜底高于地面的高度
H H H
t t c
= H
c
+ h n − (Z t − Z c ) = 16 + 7 . 53 − (5 − 5 ) = 23 . 53 m 高度； ，采用 16 . 00m ； 水塔 ~ 8”管路水头损失； 5m 。
— —水塔水柜底到地面的 — —控制点最小流出水头 5m ；
第一节 树状网计算
• 多数小型给水和工业企业给水在建设初期 往往采用树状网， 往往采用树状网，以后随着城市和用水量 的发展，可根据需要逐步连接成为环状网。 的发展，可根据需要逐步连接成为环状网。 村状网的计算比较简单， 村状网的计算比较简单，主要原因是树状 网中每一管段的流量容易确定，且可以得 网中每一管段的流量容易确定， 到唯一的管段流量。 到唯一的管段流量。
2 h 0 —1 = aKL 0 —1q 0 —1 = 0.2232 × 1.085 × 300 × 0.08838 2 = 0.56m
树状网计算例题
支管各管段的水力计算
干管上各支管接出处节点的水压标高 节点8： 节点 ：H8=16.00（最小服务水头 （最小服务水头15.7m，这里 ， 我们近似采用16.00m）+5.00（地面标高） 我们近似采用 ） （地面标高） =21.00m 节点4： 节点 ：H4=H8+h4~8=21.00+3.95=24.95m; 节点1： 节点 ：H1=H4+h1~4=24.95+1.75=26.70m; 节点0： 节点 ：H0=H1+h0~1=26.70+0.56=27.26m； ； 水塔： 水塔： H水塔=H0+h水塔 =27.26+1.27=28.53m 水塔~0
2 3.14 × (0.35 )
4 × 0.03063
= 0.63, v = 0.63m / s也符合表 5 — 1对经济流速的要求。
树状网计算例题
干管各管段的水力计算
干管各管段水头损失h 干管各管段水头损失 ij=aLijqij2的确定
以表6 — 3中管段0 — 1为例： L 0 —1 = 300m，q 0 —1 = 0.08838m 3 / s，v = 0.70m / s； 若我们在计算的过程中 采用的是舍维列夫公式 ，则： v = 0.70m / s < 1.20m / s，D = 400mm，查表5 — 2则：a = 0.2232， v = 0.70m / s，查表5 — 3则：a的修正系数K = 1.085，则有：
4q 确定流速 v， 2 πD 查表 5 — 1，看 v是否在经济流速范围内 ，如果是，则所选定的 D、 v合理； 首先根据流量并参照标 准管径选定一个管径 D，然后由 v = 如果否，则重新选定 D ，在看一下新计算所得 的 v是否符合表 5 — 1内的经济流速， 直至符合为止。这里我 们可以看出，对一每一 个管段，可能不止一个 D、 v组合满足 表5 — 1中队经济流速的要求。 如管段1 — 4，表 6 — 3中所选管径为 300mm ，如我们选择管径 D = 350mm ，则此时 v=
i 的确定： D 和流速 v 后， 采用的是舍维列夫公式
2
，可知 a 和 K ，则： i = aKq 4q 4 × 11 . 64 以表 6 — 4中管段 1 — 2为例： D = 150mm, v = = = 0 . 66 πD 2 3 . 14 × 0 . 15 2 v = 0 . 66m / s < 1.20m / s ， D = 150mm ，查表 5 — 2 则： a = 41.85 ， v = 0 . 66m / s ，查表 5 — 3, 采用内插法则：
树状网计算
树状网计算步骤
• 在每一节点应用节点流量平衡条件qi+∑qij＝0，无论从二级泵站起顺 在每一节点应用节点流量平衡条件q 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 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q 或者可以说树状网只有唯一的流量分配。 段流量qij ，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。 • 任一管段的流量决定后，即可按经济流速ve求出管径D，并求得水头 任一管段的流量决定后，即可按经济流速 求出管径D 按经济流速v 损失h 损失hij。 • 选定一条干线，例如从二级泵站到控制点的任一条干管线，将此干线 选定一条干线，例如从二级泵站到控制点的任一条干管线， 上各管段的水头损失相加，求出干线的总水头损失 即可按式H 干线的总水头损失， 上各管段的水头损失相加，求出干线的总水头损失，即可按式Hp＝ (m)和式 和式H Zc+Hc+hs+hc+hn (m)和式Ht= Hc+hn－（Zt－Zc）计算二级泵站所需扬程 或水塔所需的高度。这里，控制点的选择很重要， 或水塔所需的高度。这里，控制点的选择很重要，如果控制点选择不 当而出现某些地区水压不足时，应重行选定控制点进行计算。 当而出现某些地区水压不足时，应重行选定控制点进行计算。 • 干线计算后，得出干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高(等 干线计算后，得出干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高( 节点处地面标高加服务水头) 因此在计算树状网的支线时， 于节点处地面标高加服务水头)。因此在计算树状网的支线时，起点 的水压标高已知， 的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地面标高与最小 服务水头之和。从支线起点和终点的水压标高差除以支线长度， 服务水头之和。从支线起点和终点的水压标高差除以支线长度，即得 支线的水力坡度（i=（ ），再从支线每一管段的流量并 支线的水力坡度（i=（Hi－Hj）/Lij），再从支线每一管段的流量并 参照此水力坡度选定相近的标准管径。 参照此水力坡度选定相近的标准管径。
Z t — —水塔地面标高； H 吸 — —泵站吸水井最低水位标高，采用4.70m； H t — —水塔水柜底高于地面的高度； H 0 — —水塔水深，采用 .00m； 3 h c、h s — —水泵吸水管、泵站到水塔输水管水头损失，h c + h s = 3.00m。
树状网计算例题
干管各管段的水力计算
因城市用水区地形平坦， 因城市用水区地形平坦，控制点选在离泵站最 远的干管线上的节点8。 远的干管线上的节点 。
树状网计算例题
干管各管段的水力计算
管段流量的确定 各管段的管段流量等于该管段后所有节点的节点流 量之和
• • • •
q水塔 水塔~0 q0~1 q1~4 q4~8
h n — —水塔到控制点管路“ Z t — —水塔地面标高， Z c — —控制点地面标高，
•水泵扬程 水泵扬程
H p = (Z t − H 吸 ) + H t + H 0 + h c + h s = (5 − 4.70) + 23.53 + 3.00 + 3.00 = 29.83m H p — —水泵扬程；
2 i 1 — 2 = aKq 1 — 2 = 41.85 × 1 . 097 × 0 . 01164 2
a 的修正系数 K = 1 . 097 ，则有： = 0 . 00617
树状网计算例题
支管各管段的水力计算
• 参照水力坡度和流量选定支线各管段的管径时， 参照水力坡度和流量选定支线各管段的管径时， 应注意市售标准管径的规格， 应注意市售标准管径的规格，还应注意支线各管 段水头损失之和不得大于允许的水头损失， 段水头损失之和不得大于允许的水头损失，例如 支线4 5 6 7的总水头损失为3.28m 3.28m， 支线4—5—6—7的总水头损失为3.28m，而允许的 水头损失按支线起点（ 和终点（ 水头损失按支线起点（H4）和终点（H7）的水压 标高差计算为H =24.95－(16+5)=3.95m， 标高差计算为H4－H7 =24.95－(16+5)=3.95m，符 合要求，否则须调整管径重行计算， 合要求，否则须调整管径重行计算，直到满足要 求为止。由于标准管径的规格不多， 求为止。由于标准管径的规格不多，可供选择的 管径有限，所以调整的次数不多。 管径有限，所以调整的次数不多。
树状网计算例题
沿线流量
沿线流量q1=qsL： 沿线流量 ：
树状网计算例题
节点流量
节点流量q 节点流量qi=0.5∑q1： 流量
节点4除包括流量23.80L/s以外， 节点4除包括流量23.80L/s以外，还应 23.80L/s以外 包括工业用水集中流量6.94L/s 6.94L/s。 包括工业用水集中流量6.94L/s。
树状网计算例题
总用水量
设计最高日生活用水量： 设计最高日生活用水量：
50000×0.15=7500m3/d=312.5m3/h=86.81L/s ×