支管沿程水头损失
压力管道水力计算
3 按照终点流量要求，确定各段流量 4 以经济流速确定各段管径 5 取标准管径后，计算流速和摩阻 6 按长管计算各段水头损失hw
1
z2 2
3
z1
J
z3
7 按串联管道计算起点到控制点的总水头损失。
285井 站 ： 282、 283、 284
安县
罗浮山温泉 秀水
24
塔水站
花街镇 93
Φ 159× 6,L34Km
压力管道水力计算
压力管道计算原理
有压管道：管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用，
其断面各点压强，一般不等于大气压强。
管壁
管壁
液体
液体自由面
有压管道
无压管道
工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水 钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及 管网；输送石油的管道。
管道按布置分
第一类问题的计算步骤
（1）已知qV、l、d 、、 Δ ，求hf；
qV、l、d 计算Re
计算
计算 hf
第二类问题的计算步骤
（2）已知hf 、 l、 d 、 、 Δ ，求qV； 假设
由hf计算 v 、Re
= New
计算New
N
Y
校核 New
由hf计算 v 、 qV
第三类问题的计算步骤
（3）已知hf 、 qV 、l、、 Δ ，求d。 hf qV l Δ
377井 站 ： 377 378井 站 ： 378
164井 站 ： 164、 Q47 256井 站 ： Q 73-1、 Q 73-2、
= New
假设
由hf计算 v 、Re
由Re、查莫迪图得New
求解方法相当 于简单管道的第 二类计算问题。
流体力学实验沿程水头损失实验
流体力学实验沿程水头损失实验1、实验背景流体力学实验沿程水头损失实验，是检测管道内沿程水头损失的一种实验。
水头损失是指在流体穿越管道时，因管道内部阻力的影响而导致的水头的损失，有时也被称作“压降”、“水柱损失”或“支路损失”。
2、实验简介流体力学实验沿程水头损失实验，以水为试介质研究水力学系统中管段内部沿程水头损失情况。
实验中，试介质以恒定流量从原始口流进管段，然后在管段的各个流量节点处（一般为管段的头、中、尾端）测量出口水头，以计算各流量节点的沿程水头损失力学量。
3、实验装置实验装置由源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱组成。
在源池中放入水，流量计控制入口水流量，管道段1将水从源池传输至水头测量箱，通过水头测量箱测量出口水头，管道段2从水头测量箱传输至终端保持绝对空间关系；准确流量计用于控制入口水流量，并以L/s作为单位。
4、实验方法（1）连接实验装置：将源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱依正确方法接连，并安排管道段1和管道段2在上下水头测量箱之间的水管分布形状为等距、均匀曲线分布。
（2）进行实验：在管段中逐步增加流量，记录出口水头及入口流量，并计算管段沿程水头损失量。
控制流量的步进及时间间隔，根据实验要求调节，实验中流量控制最好以步进方式增加，以获得较大量程的测量结果。
（3）测量出口水头：采用水头测量箱测量出口水头，并及时记录出口水头，一般多次测量后取平均值，以真实反映出口水头。
（4）数据处理：根据测量的结果，绘制出管段入口流量-出口水头的曲线，拟合该曲线，确定各流量点沿程水头损失量。
5、实验结果探讨通过流体力学实验沿程水头损失实验可以获得管段内各流量点的沿程水头损失量，从而更客观地分析管道水力特性，为更精确地计算水力系统水头和流量，以及实施管段针对性设计提供支持。
扬程水头损失计算
扬程水头损失计算摘要：一、引言二、扬程水头损失的概念三、扬程水头损失的计算方法1.管道摩擦损失2.局部水头损失3.沿程水头损失四、扬程水头损失计算的实例分析五、总结正文：一、引言在水利工程、给排水系统以及工业循环水系统中，扬程水头损失的计算是一项重要的工作。
合理地计算扬程水头损失，可以有效地指导工程设计、施工和运行管理。
本文将对扬程水头损失的计算方法进行详细介绍。
二、扬程水头损失的概念扬程水头损失，是指在流体输送过程中，由于流体的粘滞性、管道的粗糙度以及弯头、阀门等局部阻力等因素，使得流体在管道内流动时产生的压力损失。
这种损失表现为流体流动前后的压力差，通常用米（m）表示。
三、扬程水头损失的计算方法扬程水头损失的计算方法主要包括以下三种：1.管道摩擦损失管道摩擦损失是由于流体与管道内壁之间的摩擦力引起的。
计算公式为：Δh_f = f × (L / D) × (ρ × V^2) / 2其中，Δh_f表示管道摩擦损失，f为摩擦因子，L为管道长度，D为管道直径，ρ为流体密度，V为流体流速。
2.局部水头损失局部水头损失是由于管道中的弯头、阀门、泵等局部阻力引起的。
计算公式为：Δh_j = z × (V^2) / 2其中，Δh_j表示局部水头损失，z为局部阻力损失系数，V为流体流速。
3.沿程水头损失沿程水头损失是由于管道长度、流体粘度等因素引起的。
计算公式为：Δh_c = λ × (L / D) × (ρ × V^2) / 2其中，Δh_c表示沿程水头损失，λ为沿程阻力损失系数，L为管道长度，D为管道直径，ρ为流体密度，V为流体流速。
四、扬程水头损失计算的实例分析以一个简单的实例为例，假设有一段管道长度为100m，直径为100mm，流体为清水，密度为1000kg/m，流速为1m/s。
现在需要计算该管道在输送过程中产生的扬程水头损失。
根据上述公式，可以计算出管道摩擦损失、局部水头损失和沿程水头损失分别为：Δh_f = 0.07 × (100 / 0.1) × (1000 × 1^2) / 2 = 700mΔh_j = 0.5 × (1^2) / 2 = 0.25mΔh_c = 0.65 × (100 / 0.1) × (1000 × 1^2) / 2 = 650m因此，该管道在输送过程中产生的扬程水头损失总和为：Δh_total = Δh_f + Δh_j + Δh_c = 700m + 0.25m + 650m = 1350.25m五、总结扬程水头损失的计算是水利工程、给排水系统以及工业循环水系统设计和运行管理的重要环节。
排水灌溉计算题
判断题1、20%原则是指支管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头的20%。
（错）2、喷头流量是指喷头在单位时间内喷射出来的水体积。
（对）计算题1、计算喷灌技术要素，已知喷头为中喷2号喷头，其性能参数如下:喷嘴直接d = 9mm,工作压力hp=400kPa, 喷头流量q=6.09m3/h, 射程R=23.4m 。
喷灌草坪土壤为粘壤土，地形平坦。
支管间距为24m，喷头间距为18m，多支管多喷头同时喷灌。
喷洒水再空中蒸发和漂移损失系数K=0.9，（1）计算该喷头雾化指标；（2）计算喷灌强度。
（3）判断雾化指标和喷灌强度是否满足要求。
应如何改善解:（1）计算雾化指标（2）计算喷灌强度喷灌水利用系数h取0.9。
mm/h（3）雾化程度偏高，喷灌强度也超过了粉壤土的允许喷灌强度，不符合规范要求。
解决办法1）减小雾化程度：减小喷头工作压力；或加大喷嘴直径。
2）减小喷灌强度：减小喷嘴流量；或加大组合间距。
2、一根喷灌主管上接有8根支管，每根支管上有四个喷嘴，已选喷嘴的流量Qp=0.9m ³/h ，喷嘴的连接管DN=20mm ，设计要求至少2根支管能同时工作，求出PVC 立管、支管和主管管径。
解：已知Qp=0.9m ³/h ，每根支管的流量 Q=4Qp=4ⅹ0.9=3.6m ³/h主管的设计流量 Qz ≥2Q=7.2m ³/ h喷灌系统查表得：立管DN=20mm支管DN=40mm主管DN=50mm3、设有一根长56mm 的喷灌支管，管径为50mm 的PVC 管，管上装有4个喷头，第一喷头距干管8m ，喷头间距为16m ，每个喷头喷水量为4.5m3/h ，求支管的沿程水头损失 。
式中：Q —管中流量（注意单位是m3/s)管径为50mmS of =5600s2/m6查表多口系数F=0.393进入该支管的流量Q=4.5×4=18m3/h用谢才公式求hf ，hf=5600×56×(0.005m3/s)2 =7.84m查表多口系数F=0.393，故支管沿程水头损失为hf=7.84m ×0.393=3.08m2f of h S LQ4、一次灌水的持续时间:t=mA/qt:每次喷洒持续时间（h）A:湿润面积（m2）q：单喷头流量（L/h）；m:设计灌水定额（mm）多孔系数表。
灌溉工程实例
根据苗圃需水要求，喷灌采用以下设计参数：苗圃： E =3mm/d；a计划湿润层深度取： z＝0.4；壤土田间持水量β＝24％ (占体积的百分比，)适宜土壤含水量的上、下限，分别为90%田β、65%β ，r=1.37g/cm3。
田田灌溉水利用系数为η=0.9喷灌选用美国雨鸟公司生产的摇臂式换向喷头(产品编3A-TNT(12#喷嘴))，该型号喷头器的最大工作压力为0.41MPa,最小工作压力为0.20Mpa,喷头流量1.22~1.75m3/h，射程13.3~15.4m。
喷头组合喷灌强度的计算公式为：ρ 组合(mm/h) =1000qν /A式中：q 为单喷头的流量(m3/h)；A 为单喷头的有效控制面积(m2 )。
Ρ=1000×1.5×0.9/ (12×12) =4.69 (mm/h)满足壤土Ρ=6~8mm/h设计灌水定额计算公式采用：m = 0.1rH(9 9 ) /νmax min式中：m 为灌水定额，(mm)；r 为土壤容重，(g/cm3)；H 为计算湿润层深度，(cm)；9 、9 为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)，分别取90%、65%；m ax minν 为灌溉水利用系数，取0.9；利用上式计算喷灌区的灌水定额为：m ＝0.1 × 1.37×40×24× (0.90-0.65)/0.9＝36.5(mm)T = νEa式中：T 为设计灌水周期，(d)；Ea 为设计耗水强度， (mm/d)。
计算结果如下：T =mν =36.5 0.9= 10.96(d ) ，取T=10 天；Ea 3一次灌水延续时间采用下式计算：t=mab1000qη式中：a 为支管间距(m)；b 为喷头间距(m)；q 为喷头喷水量(m3/h)。
t=m ab1000νq=36.51．51510001390.9= 6.56(h)，取t=7(h)，创新园喷灌各区布置相同。
武汉大学水力学教材答案第六章
第六章恒定管流1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。
( )2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。
( )3、恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。
( )4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
( )5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。
( )6、图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。
( )7、设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径偏小，不能通过要求的设计流量。
( )8、图示A、B 两点间有两根并联管道1 和2 。
设管1 的沿程水头损失为h f1,管 2 的沿程水头损失为h f2。
则h f1与h f2 的关系为（）（1）h f1 ＞h f2；（2）h f1＜h f2；（3）h f1 = h f2；（4）无法确定。
9、图示为坝身下部的三根泄水管a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是（）。
（1）a管；（2）b管；（3）c管；（4）无法确定。
10、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程________________________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。
11、图示为一串联管段恒定流。
各管段流量q v1、q v2、q v3的关系为______________________。
各管段流速v1、v2、v3 的关系为____________________________________________________________。
12、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_________________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在____________________________，若v2≠0，测压管水头线应________________________________________________________________ ____下游水面。
2017年注册公用设备工程师(给水排水)《专业案例考试(下)》真题及答案解析
2017年注册公用设备工程师（给水排水）《专业案例考试（下）》真题及答案解析案例分析题（共计25题，每题的四个备选答案中只有一个符合题意）1．某城镇为单一水厂供水系统，水厂清水池最高水位标高112.00m，最低水位标高109.00m，拟在标高158.00m处设一水柜有效水深为4.0m网前水塔，要求保证最不利控制点处（控制点地面标高149.00m）的建筑三层正常用水，并确保管网满足低压制消防要求。
按最高供水时供水量及消防时流量计算的从水塔到最不利控制点处的管网总水头损失15.00m及19.00m，计算网前水塔水柜底离地面的设置高度（m）为下列哪项？（）A．12B．20C．18D．22【答案】D【解析】按最高日供水时，计算网前水柜底距地面的设置高度为：（控制点地面标高＋三层建筑正常供水水压）＋水塔到控制点的水头损失－网前水塔处地面标高＝（149＋16）＋15－158＝22m按消防时，计算网前水柜底距地面的设置高度为：（控制点地面标高＋低压消防供水水压）＋水塔到控制点的水头损失－网前水塔处地面标高＝（149＋10）＋19－158＝20m＜22m以最高日供水量时设计满足消防水压要求。
2．某给水工程，从水源到水厂设计了二条钢管内衬水泥砂浆的输水管道，输水管道正常工作的流量为Q＝0.4m3/s，水头损失为12.96m。
为了保证输水管的事故流量，在二条输水管中间设置了三条连通管，将二条输水管均匀地分成4段。
已知，两条输水管的管材、长度和直径相同，管长管径之比L/d＝20000。
如果从水源到水厂的输水管道是重力流输水，作用水头12.96m。
试求，两条输水管一段损坏时的事故流量（m3/s）为下列哪项？（连通管和局部水头损失忽略）（）A．0.20B．0.26C．0.30D．0.36【答案】C【解析】由题意可知：输水管道正常工作的流量为Q＝0.4m3/s，水头损失h＝12.96m，输水管道沿程水头损失公式一般表示为h＝sq2。
管道水头损失核算
合计
9.520m
Hale Waihona Puke 蜗壳271-2002）、《水轮机基本技术条件》 （GB/T15468-2010） 《水力计算手册》（第二版）、《小型水电站 上》（天津大学水利系1976） 转轮D1= 主管管径 0.60 m 【据《DL/T5195》附录C1、C2】 支管径 0.40 m
水轮机 2 台 损失： hm=ξ*V^2/(2*g) 栅形系数β 1.83 湿周 X(m) 5.40 5.40
平均湿周 水力半径 谢才系数 沿程损失 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C X(m) hf(m) 3.64 0.231 46.08 0.017 0.05 0.000 湿周 X(m) 1.88 湿周 X(m) 1.88 湿周 X(m) 1.88 湿周 X(m) 1.88 湿周 X(m) 1.26 湿周 X(m) 2.51 沿程损失 水力半径 谢才系数 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C hf(m) 0.150 60.74 0.012 0.090 7.323 水力半径 谢才系数 沿损糙率n v支/v主＝ 局损系数ξ R(m) C 0.150 60.74 0.012 0.180 0.650 沿程损失 水力半径 谢才系数 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C hf(m) 0.150 60.74 0.012 0.108 0.571 沿程损失 水力半径 谢才系数 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C hf(m) 0.067 53.06 0.012 0.180 0.076 沿程损失 水力半径 谢才系数 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C hf(m) 0.100 56.77 0.012 0.180 0.106 沿程损失 水力半径 谢才系数 沿损糙率n 局损系数ξ R(m) C hf(m) 0.200 63.73 0.012 0.138 0.000
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区域水资源总 量和可利用量
总需水量
工业总用水量 生活总用水量 农业总用水量 生态总用水量
农田灌溉用水量 林果草灌溉用水量 禽畜用水量 鱼塘补水量
采用典型年法进行水资源平衡分析，即用天然 径流系列或年降水量系列进行频率分析计算， 选择符合一定频率的几个年份作为代表年，也 称典型年，用这几个年份的基本资料进行水资 源平衡分析计算。 国家技术标准规定，典型年的频率 P应选择: 平水年 P = 50﹪; 一般枯水年 P = 75﹪; 特别枯水年 P = 90﹪ 或95﹪。
用来进行频率分析计算的天然径流系列或年 降水量系列应为长系列资料，至少应为20年 以上的近期资料。 通过对选定的典型年中区域水资源可利用量 （地表水可利用量与地下水可开采量之和） 和总需水量的平衡分析，确定区域水资源的 余缺程度，明确相应频率下农业灌溉的可用 水量。 典型年的频率与灌溉工程的灌溉设计保证率 应基本对应一致。
在进行灌溉需水量计算时，应合理选择灌溉水 利用系数值，决不能为了凑水账而选择过高的 系数值。根据国家技术标准规定：
合格的喷灌工程灌溉水利用系数可取 0.80； 合格的微喷灌工程灌溉水利用系数可取 0.85； 合格的滴灌工程灌溉水利用系数可取 0.90； 合格的管道输水灌溉工程灌溉水利用系数可取 0.80。
通过对灌溉可供水量和灌溉需水量进行平衡分 析，校核项目原定建设任务的合理性，确定灌 溉工程的规模水水量供需平衡计算
当年总供水量＞年总用水量时，在灌水临界期： ① 若最小供水流量＞灌溉用水流量，不需蓄水； ② 若最小供水流量≤灌溉用水流量，但最小供水 流量＞(灌溉用水流量×每天工作时间／24), 则需进行日调节，建小规模的蓄水工程； ③ 若②条不满足，则需进行月调节、或季调节、 或年调节，建相应规模的蓄水工程。 当年总供水量≤年总用水量时： ① 缩小灌溉面积； ② 将作物调整为耗水量少的作物； ③ 水资源条件允许时可开辟新水源。
关于灌溉设计保证率
灌溉设计保证率是灌溉工程设计时确定典型 年的依据。 灌溉设计保证率是以正常供水或供水不破坏 的年数占总设计年数的百分比来表示的。它 反映了在多年运行中，灌溉用水量能得到充 分满足的几率。 国家标准对不同的灌溉方式规定了不同的灌 溉设计保证率要求。 编制实施方案时，一旦确定了灌溉方式，就 必须按相应国家标准要求确定灌溉工程的灌 溉设计保证率。
“规模化节水灌溉增效示范项目”县级总体 实施方案编制中的
技术问题探讨
任晓力
2013.09.24
方案编制中应注意的技术问题
关于编制依据的技术标准 关于灌溉设计保证率 关于水资源平衡分析 关于典型设计 关于投资概算与投资估算 关于项目长效发挥作用
关于编制依据的技术标准
编制“规模化节水灌溉增效示范项目”总体实施 方案时，应依据现行的的技术标准，主要有：
地面灌溉
半干旱、半湿润 地区或水资源不 稳定地区
湿润地区或水资 源丰富地区
以旱作为主
以水稻为主 以旱作为主 以水稻为主
70～80
75～85 75～85 80～95
注：作物经济价值较高的地区取表中较大值；作物经济价值较低的 地区取表中较小值。
关于水资源平衡分析
水资源平衡分析的目的是摸清区域内现状和 未来几个阶段水资源的供需关系，反映区域 内水资源的余缺程度，探讨水资源开发利用 的途径与潜力，为区域内经济社会可持续发 展提供科学依据。 区域的划分：地表水按流域、水系进行划分， 地下水按含水层所属地质单元进行划分；尽 量考虑以行政区（县或相邻的几个乡镇）为 单元，便于算清水账。
井灌区进行灌溉用水水量供需平衡计算时，在原 有灌溉面积上由于采用先进的节水灌溉方式而节 省下的灌溉水量，应遵守下列原则处理： ① 地下水超采区，较之前少用的灌溉水量， 必须完全用于减少地下水开采量。严格禁 止扩大灌溉面积或调整为高收益但高耗水 高产值的作物。 ② 地下水开采率较高（≥90﹪）的地区较 之前少用的灌溉水量，应主要用于减少地 下水开采量，尽量不再扩大灌溉面积。
国家现行技术标准规定：
喷灌工程灌溉设计保证率：以地下水为 水源时不应低于90﹪，其他情况下不应 低于85﹪。 微灌工程灌溉设计保证率不应低于85﹪。
管道输水灌溉工程灌溉设计保证率宜不 低于75﹪。
地面灌溉灌溉设计保证率
灌水方法 地区 干旱地区或水资 源紧缺地区 作物种类 以旱作为主 以水稻为主 灌溉设计保证率 （%） 50～75 70～80
《节水灌溉工程技术规范》（GB/T 50363-2006） 《喷灌工程技术规范》（GB/T 50085-2007） 《微灌工程技术规范》（GB/T 50485-2009） 《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T 20203-2006） 《渠道防渗工程技术规范》（GB/T 50600-2010） 《泵站设计规范》（GB 50265-2010） 《机井技术规范》（GB/T 50625-2010） 《灌溉与排水工程设计规范》 （GB 50288-99） 《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）
水资源开发利用总量不能突破水资源配 置总量。 水资源平衡分析和水量供需平衡计算的 基本资料，质量至关重要，一定要真实、 可信，有据可查。 兴建节水灌溉工程后，应对当地水资源 永续利用、地下水环境逐年友好做出贡 献。
水资源平衡分析需要的基本资料有：
地表水总量和可利用量 地下水总量和可开采量 非常规水总量和可利用量 中水 微咸水等 本地水 外来客水
供需平衡是一种相对平衡，是满足某一保 证率下的平衡。 灌溉用水水量供需平衡分析
灌溉可供水量是指在农业灌溉可利用量的控制 下不同水平年（现状水平年、设计水平年） 在不同频率（50﹪、 75﹪ 、90﹪或95﹪） 条件下，通过工程措施可提供给作物的水量。 灌溉需水量是指在相应水平年、相应频率下农 田、林果草地的作物，需要通过灌溉得到的 水量。