树枝状给水管网计算
枝状管网水力计算
某城市树状给水管网系统如图所示，节点(1)处为水厂清水池，向整个管网供水，管段[1]上设有泵站，其水力特性为：sp1=311.1（流量单位：m3/S，水头单位：m），he1=42.6，n=1.852。
根据清水池高程设计，节点(1)水头为H1=7.80m，各节点流量、各管段长度与直径如图中所示，各节点地面标高见表，试进行水力分析，计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。
解：第一步：逆推法求管段流量以定压节点（1）为树根，则从离树根较远的节点逆推到离树根较近的节点的顺序是：（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（9）,（8）,（7）,（10）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（5）,（4）,（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（3）,（2）等，按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
量，即：q 1+Q1=0，所以，Q1=- q1=-93.21(L/s)根据管段流量计算结果，计算管段流速及压降见表。
计算公式与算例如下：采用海曾威廉-公式计算（粗糙系数按旧铸铁管取Cw =100）9）4.10 3.88单定压节点树状管网水力分析管道摩阻系数s f1=10.67C w1.852D4.87l1=10.671001.852(4001000)4.87×600=109.72管段水头损失ℎf1=s f1q1.852=109.72×(93.211000)1.852=1.35m泵站扬程按水力特性公式计算：ℎp1=ℎe1−s p1q1n=42.6−311.1×(93.211000)1.852=38.76第二步：求节点水头以定压节点（1）为树根，则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序是：［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等，按此顺推顺序求解各定流节点节点水头的过程见下表。
第5章给水树状网计算
第5章给水树状管网计算Chapter 6 Calculation of Branch Pipe Network in Water Supply System5.1 管段流量计算一、求管段流量，为啥？二、求管段流量，咋求？一、求管段流量，为啥？管段流量管段流速管径管段流量：通过某管段设计断面的流量。
管段流量是确定管径的重要依据。
工厂分配管学校火车站居民住宅集中用水户：niq 集中流量(Central Flow)分散用水户：miq 沿线流量(Linear Flow )∑∑+=miq ni q h Q 二、求管段流量，咋求？q i ＝60L/s管段流量i jj+160L/s44L/s集中流量16L/si＋1q i ＋1＝44L/s管段流量q i ：变化不变j+2集中流量q n ：管段节点=j Q ∑mj q 沿线节点流量njq ∑+集中节点流量1.节点流量Nodal Flow∑∈jSi mi q j Q 21＝∑+njq)/(m s L ⋅长度比流量q l ：单位配水长度上分配的沿线流量。
☆注意：配水长度≠实际长度2.比流量Ratio Flow有长度比流量、面积比流量、人口比流量等。
∑∑=imil l q q 配水长度沿线流量长度比流量实当单侧配水时，l l mi 21=实当两侧配水时，l l mi =0=mi l 当无配水时，按比例确定当部分管长配水时，mi l长度比流量)/(m s L ⋅∑∑=imiA A q q 供水面积沿线流量)/(2m s L ⋅面积比流量人口比流量)/(人⋅s L ∑∑=imil l q q 配水长度沿线流量∑∑=imi NN q q 供水人口沿线流量sL /3.沿线流量q t管段流量q i沿线流量q mijj+1q m +q tLinear Flowmiminih mi l mi l l q Q l q q ∑∑−==iinih i A mi A A q Q A q q ∑∑−==对角线法角平分线法供水面积iinih i A mi N N q Q N q q ∑∑−==sL /4.集中流量Central Flow486.=di hi niQ K q 用水量时变化系数。
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算是一种利用枝状管网来解决水力学问题套用模式求解的技术。
它是研究和设计水力设备的基础，是计算各个管段流量以及水力设备效率的重要工具。
它也备受工程界重视，是论文研究中最基本的理论和技术构架范畴之一。
枝状管网水力计算一般包括以下几步：
第一步，构建枝状管网水力模型，是指要确定管道网络的几何尺寸、流量及管
道网中涉及的无力设备的参数等；
第二步，建立方程组，是指将网络分解为若干个模块，然后分别建立模块的传
输方程；
第三步，求解方程或解得枝状管网水力模型的解；
第四步，计算各枝状管网水力参数如流量、压力等；
第五步，进行验证，如果实际值与计算值有差距，还需要进行反复调整，直至
二者趋于一致。
总之，枝状管网水力计算是涉及水力学的一个技术，能够为论文提供可靠的理
论和技术构成，步骤也使得它变得更有利于扩展、可靠性较强。
所以，枝状管网水力计算受到了广泛的重视及应用。
树枝管网水流计算实例
•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157kPa(15.7m)。
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5.00m，管网布置见图。
1、总用水量计算：✓设计最高日生活用水量：50000×0.15=7500m3/d=312.5m3/h=86.81L/s✓工业用水量：两班制，均匀用水，则每天用水时间为16h工业用水量（集中流量）=400/16=25m3/h=6.94L/s✓总水量：∑Q=86.81+6.94=93.75L/s2、比流量✓管线总长度∑L：∑L =2425m(其中水塔到0节点的管段两侧无用户，不配水，因此未计入∑L )✓比流量qs：qs=(Q－∑q)/∑L其中，∑q（集中流量）=6.94L/s, ∑L =2425m则qs=(Q－∑q)/∑L=(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms)3、沿线流量✓沿线流量q1=qsL：4、节点流量✓节点流量q i=0.5∑q1：节点4除包括流量23.80L/s以外，还应包括工业用水集中流量6.94L/s。
5、干管各管段的水力计算✓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。
6、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~0 q水塔~0=q0+q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8 =93.75L/s •q0~1 q0~1=q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8=88.38L/s•q1~4 q1~4=q4+q5+q6+q7+q8=60.63L/s•q4~8 q4~8=q8==11.63L/s7、干管各管段的水力计算✓干管各管段管径D和流速v的确定。
枝状管网水力计算
9）4.103.88单定压节点树状管网水力分析某城市树状给水管网系统如图所示，节点(1)处为水厂清水池，向整个管网供水，管段[1]上设有泵站，其水力特性为：s p1=（流量单位：m 3/S ，水头单位：m ），h e1=，n=。
根据清水池高程设计，节点(1)水头为H1=，各节点流量、各管段长度与直径如图中所示，各节点地面标高见表，试进行水力分析，计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。
解：第一步：逆推法求管段流量 以定压节点（1）为树根，则从离树根较远的节点逆推到离树根较近的节点的顺序是：（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（9）,（8）,（7）,（10）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（5）,（4）,（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（3）,（2）等，按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
量，即：q 1+Q 1=0，所以，Q 1=- q 1=(L/s)根据管段流量计算结果，计算管段流速及压降见表。
计算公式与算例如下： 采用海曾威廉-公式计算（粗糙系数按旧铸铁管取C w =100）管道摩阻系数管段水头损失泵站扬程按水力特性公式计算：管段编号［1］［2］［3］［4］［5］［6］［7］［8］［9］管段长度（m）600300150250450230190205650管段直径（mm)400400150100300200150100150管段流量（L/s）管段流速(m/s）管段摩阻系数水头损失（m）泵站扬程(m)00000000管段压降（m）第二步：求节点水头以定压节点（1）为树根，则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序是：［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等，按此顺推顺序求解各定流节点节点水头的过程见下表。
给水管网计算
五、水厂生产过程监测与自动控制
1.监测参数
（1）监测参数
为了保证工艺过程的正常运行，在水厂的生产过程中需 监测各项运行参数，以确保运行安全，保证出水水质，降 低药耗能耗管理，实行科学管理。
水的监测参数包括 流量 水质 液位 压力 水温 机电设备温度 电气系统等
四、水厂平面与高程布置
1、水厂平面布置 （1）水厂内部功能分区 生产区 包括处理构筑物、清水池、泵房、
加药间、污泥处理设施、变电室等
生产辅助区 包括检修、仓库、料库、车库 等
办公与生活辅助区 包括综合办公楼、总控 制室、化验室、食堂、锅炉房、宿舍等
（2）生产区平面布置原则
水处理构筑物宜分为可以独立操作的两组，或两组以上。
（2）过程检测和控制仪表
为了提高水厂的监测和控制水平，应考 虑设置必要的过程监测和控制仪表。包 括：
压力计
液位计
流量计
温度计
水质在线检测仪
水送器与显示仪表等
对于水质在线检测仪，最常用的有：浊 度仪、余氯仪、PH计、电导仪、COD、 TN、TP等。
地表水厂自动检测仪表的基本配置为
（2）集中监测、集中控制的方式
一些自动化水平较高的水厂或小型水厂则采用 集中监测、集中控制的方式，可在中央控制室 直接对各设备进行遥控。
（2）初步设计
初步设计成果包括设计说明书、设计图纸、主要工程量 表、主要材料设备数量表和工程概预算书。
初步设计说明书应该包括：
㈠概况
设计依据 主要设计资料 现有供水概况、自然条件
㈡设计概要
工程规模 水质与水压要求 水源、给水系统、输配水系统 净水工艺流程确定与设计 处理构筑物设计、设备选型 处理构筑物、建筑物与功用辅助设施的辅助专业设计（建筑设计、结
第5章给水树状网计算
第5章给水树状管网计算Chapter 6 Calculation of Branch Pipe Network in Water Supply System5.1 管段流量计算一、求管段流量，为啥？二、求管段流量，咋求？一、求管段流量，为啥？管段流量管段流速管径管段流量：通过某管段设计断面的流量。
管段流量是确定管径的重要依据。
工厂分配管学校火车站居民住宅集中用水户：niq 集中流量(Central Flow)分散用水户：miq 沿线流量(Linear Flow )∑∑+=miq ni q h Q 二、求管段流量，咋求？q i ＝60L/s管段流量i jj+160L/s44L/s集中流量16L/si＋1q i ＋1＝44L/s管段流量q i ：变化不变j+2集中流量q n ：管段节点=j Q ∑mj q 沿线节点流量njq ∑+集中节点流量1.节点流量Nodal Flow∑∈jSi mi q j Q 21＝∑+njq)/(m s L ⋅长度比流量q l ：单位配水长度上分配的沿线流量。
☆注意：配水长度≠实际长度2.比流量Ratio Flow有长度比流量、面积比流量、人口比流量等。
∑∑=imil l q q 配水长度沿线流量长度比流量实当单侧配水时，l l mi 21=实当两侧配水时，l l mi =0=mi l 当无配水时，按比例确定当部分管长配水时，mi l长度比流量)/(m s L ⋅∑∑=imiA A q q 供水面积沿线流量)/(2m s L ⋅面积比流量人口比流量)/(人⋅s L ∑∑=imil l q q 配水长度沿线流量∑∑=imi NN q q 供水人口沿线流量sL /3.沿线流量q t管段流量q i沿线流量q mijj+1q m +q tLinear Flowmiminih mi l mi l l q Q l q q ∑∑−==iinih i A mi A A q Q A q q ∑∑−==对角线法角平分线法供水面积iinih i A mi N N q Q N q q ∑∑−==sL /4.集中流量Central Flow486.=di hi niQ K q 用水量时变化系数。
枝状网水力学计算
0.0358L
/(m s)
4、沿线流量，见下表。
第一节 树状管网的水力计算
管段 0~1 1~2 2~3 1~4 4~8 4~5 5~6 6~7 总计
沿线流量计算
管段长度(m) 沿线流量(L/s)
300
×0.0358=10.74
150
5.37
250
8.95
450
16.11
650
23.27
230
8.23
299 279
325 305
351 331
377 357
钢管（mm)
大管径（壁厚10mm为例）
计算内径 公称直径 外径 计算内径
Dj
DN
D
Dj
147
400
426
406
173
450
478
458
198
500
529
509
224
600
630
610
252
700
700
278
800
800
305
900
900
331
1000
R—水力半径，m。
• n=0.013时：
• n=0.014时：
i
0.001743
Q2 D 5.33
j
•
式中：Q—流量i，m0.30/s0。2021
Dj—计算内径，m。
Q2 D 5.33
j
第六节 管段阻力的计算
– 3. 海曾－威廉公式
–
式中：C－系数i
10.67
Q1.852 C D 1.852 4.87
i13
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3、求设计秒流量qs
qs=Qh/3600 (L /s)
（二）各管段管径确定
根据设计秒流量qs查《给排水设计手册》 确定管径Dg、流速v、和单位长度水 头损失i‰ .
(三）水头计算
1、目的 保证用水点有足够的水量和水压
2、计算公式
H=H1+H2+H3+H4 (mH2O ) H-----引水管处总水压 (mH2O ) H1----引水点与用水点之间的高程差 (m) H2----用水点与建筑的进水管得高差(m) H3----用水点所需工作水头 (mH2O ) H4----水头损失 (mH2O )
说明:
H2+H3的值： 平房----10 mH2O
二层楼房----12 mH2O 三层楼房----16 mH2O 三层以上---- 每增加一层加4m
H4=Hy+Hj Hj-----局部水头损失 生活用水： Hj=25％----30％Hy 生产用水：Hj=20％Hy 消防用水：Hj=10％Hy
（四）干管水力计算
园 林工 程
树枝状给水管网计算
一、计算目的
根据最高时用水量作为设计用水量求出 各管段的直径和水头损失，然后确定城市 给水管网的水压是否满足用水要求
二、园林给水管网设计
（一）有关图纸、资料的搜集及研究 从设计图纸、说明书等，了解原
有的或拟建的建筑、设施等的用途及 用水要求、各用水点的高程。
（二）布置管网
在园林设计平面图上，定出给水干 管的走向与位置，并对各节点进行编 号，量出节点间的长度
三、计算步骤
（一）求各用水点的用水量 1、求最高日用水量Qd
Qd=q × N (L) q----用水量标准 N----游人数/用水设施数
2、求最高时用水量Qh
Qh=Qd×Kh/24 (L / d) Kh------时变化系数（园林中取4----6）
7. 求c点的水压线标高
C 点的水压线标高h 等于A 点的水压线 标高减去A-------C段的水头损失.则:
h=82.90-7.6=75.3 mH2O 配水点 C 的自由水 等于该点的水压线 标高与该点地面高程之差. 则:
75.30-50.5=24.80 mH2O 所以该点的自由水头可以满足餐厅的需
1、计算总水头 2、复核各点水压（找最不利点进行计
算）
四、实例应用
某公园大众餐厅C（二层楼房）设计接 待能力为１５００人次／日，引水点 Ａ45处.6米的,自水由压水线头标为高３82７.9.3mmHH2O2O。,标用高水 点c距 A148米，标高50.5米。算该餐 厅的用水量，引水管管径，水头损失 及水压线标高，并复核点的自由水头 是否满足餐厅要求。
要。故计算合理。
解：
1、求C点的最高日用水量 Qd=q × N (L)
已知N＝1500人次/日,查表2－1－2 得 q＝15升/人次. Qd=1500 × 15=22500 (L)
2、求最高日最高时用水量
Qh=Qd×Kh/24 (L / d) Kh=6 Qh=22500×6/24=5625 (L/h) 3、求设计秒流量qs
=6.05m H4=Hy+.求该点所需总水头
H=H1+H2+H3+H4 以知：A点地面标高45.6m,C点为50.5m 则： H1=50.5-45.6=4.9m H2+H3按规定二层楼房取12 mH2O
H4=7.6 mH2O H=4.9+12+7.6=24.5 mH2O
qs=Qh/3600=1.56 (L/s)
4、求C---------A管段管径
qs=1.56 L/s，查表2－1－4取1.6l/s
作为设计流量Dg=50mm; V=0.85m/s（在经流速范围内）; 阻力系数＝40.9 mH2O /1000m
5、求该管段的水头损失
H4=Hy+Hj Hj=25％Hy Hy=L× i=148× 40.9 mH2O /1000m