给水管网水力分析计算
11-3给水管网的水力计算
v
求定管径。
流速：（1）干管、立管流速：0.8~1.0m/s；
（2）支管流速：0.6～0.8m/s。 （3）消火栓系统给水管道内水流速度不宜大 于2.5m/s。 （4）自动喷水系统给水管道内水流速度不宜 大于5.0m/s。
三、管网水头损失的计算 (1) 沿程水头损失 hl ＝ i L 式中： hl——管段的沿程水头损失，kPa； L——计算管段长度，m； i－管道单位长度的水头损失,kPa/m。 (2) 局部水头损失
式中：U0——生活给水配水管道的最大用水时卫生器具 给水当量平均出流概率（％） q0——最高日用水定额（升/人· 日）按表11－3取用； m——每户用水人数（人） Kh——小时时变化系数按表11－3取用 Ng——每户设置的卫生器具给水当量数； 0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（l/s）。 使用该公式时应注意：q0应按当地实际使用情况，正确 选定；各建筑物的卫生器具给水当量最大用水时的平均 出流概率参考值见表 11－7。
∴ H =123.0 + 77.2 + 11.8 +15.0 = 227.0 kPa 市政管网供水压力为310kPa > 室内给水所需的压力 227.0 kPa,可以满足1~3层的供水要求。
附图1 1～3层给水管网水力计算用图
一、图纸组成
（一）设计说明及设备材料表 凡是图纸中无法表达或表达不清楚的而又必须为 施工技术人员所了解的内容，均应用文字说明。包括: • 所用的尺寸单位 • 施工时的质量要求 • 采用材料、设备的型号、规格 • 某些施工做法及设计图中采用标准图集的名称 为了使施工准备的材料和设备符合设计要求，便 于备料和进行概预算的编制，设计人员还需编制主要 设备材料明细表，施工图中涉及的主要设备、管材、 阀门、仪表等均应一一列入表中。 返回
5第五章-给水管网水力分析
消除邻环影响的校正流量
23
忽略邻环影响，校正流量：
h1 q1 2 (Sq)1 h2 q2 2 ( Sq) 2
q3 h3 2 (Sq) 3
hi 写成通式则为： qi n( sq n1 )i
24
h4 q4 2 ( Sq) 4
（3）虚环能量方程 对于多水源管网，引入虚环概念。关于虚环的假设如下： 1）虚节点：加一个虚节点，编码为0，它供应各个定压节点的
S
2 24 24
q
S
2 34 34
q
பைடு நூலகம்
S
2 23 23
q
1 Ⅰ Ⅱ
2
Q4
S5. 判断如 hmax max( h1 , h2 ) 0
调整管段流量
如何调整？
qij f (ql )
大小
Q3 3
4
ql 与qij 方向相同
(0) (1) qij q q ij l ij (0) (1) qij q q ij l ij
10
【解】第一步：（1）逆推法求管段流量
11
最后一个节点，即：q1+Q1=0，所以，Q1=－q1=－93.75 (L/s) （2）计算管段水头损失和管段压降
1.852 10.67q1 l1 10.67 (93.75 / 1000 )1.852 600 h f 1 1.37 1.852 4.87 1.852 4.87 C Di 100 (400/ 1000 )
下面求节点自由水头。
13
节点水头－地面标高
14
习题
5
1
700m-300
2
600m-200 3
4
给排水管网水力计算方法
给排水管网水力计算方法在给排水工程中，水力计算是非常重要的环节，特别是在设计给排水管网时。
给排水管网的水力计算涉及到流量、压力、速度等多个参数，需要综合考虑。
本文将介绍给排水管网水力计算的方法和步骤。
1. 给排水管网的定义给排水管网是建筑物内或城市管道系统中，传输水、废水的管道和相关附件的总称。
它由供水管网和排水管网组成。
供水管网主要是将清水输送给用户，而排水管网则主要负责排出污水和废水。
2. 给排水管网水力计算的目的在给排水管网水力计算中，主要是要计算出管道内的流量、速度和压力等参数。
这些参数可以帮助我们评估管道的输送能力，确定合适的管道规格和数量，保证给排水系统的正常运行。
3. 给排水管网水力计算的方法给排水管网水力计算一般采用以下两种方法：3.1 简化方法简化方法是指在管道的水力计算中，忽略管道的一些细节，按照一定的模型进行简化。
这种方法适用于一些简单的给排水管网，如单管计算、梯级计算等。
3.2 完整计算方法完整计算方法是指在管道的水力计算中，考虑管道的各种细节因素，包括流体的黏度、管道的弯头、三通、泵站等，以及管道长度、直径等因素。
这种方法适用于复杂的给排水管网，如城市供水、排水系统等。
4. 给排水管网水力计算步骤在进行给排水管网水力计算时，需要遵循以下步骤：4.1 确定管道参数管道参数包括管道长度、直径、材质、壁厚等。
这些参数将影响到管道的流量和阻力。
因此，在进行水力计算之前，需要准确地确定这些参数。
4.2 计算流量流量是指单位时间内通过管道横截面的液体体积。
在给排水管网水力计算中，通常是根据需求流量来计算，因此需要首先确定需求流量。
在确定需求流量后，可以根据流量公式计算出流量大小。
4.3 确定管道阻力管道阻力是指管道内液体流动时，流体与管道壁之间产生的阻力。
在给排水管网水力计算中，需要根据管道直径、材质和流量等参数来计算管道的阻力。
4.4 计算管道压力管道压力是指管道中液体的压强大小。
5第五章给水管网水力分析和计算
则上述方程组变为多元函数方程式：
F F12(( qq11,, qq22))sss236(((qqq2(36((000))) qqq112))nnqss526()(qnq5(6(00))s8( qq8(q01)2) n qq11))nn0
s7(q7(0) q2)ns9(q9(0) q2)n 0
用泰勒公式将上式展开得：
F1(q1, q2)
F1(0,0)
F1 q1
q1
F1 q2
q2
1 2
2F1 q12
q1
2F1 q22
q2
1 n!
n F1 q1n
q1
n F1 q2n
q2
0
F2 (q1,
q2 )
F2 (0,0)
F2 q1
q1
F2 q2
q2
1 2
2F2 q12
q1
2F2 q22
对于树状管网，在其规划布置、管网节点 用水量和各管段管径决定以后，各管段的 流量是唯一确定的，与管段流量对应的水 头损失、流速和节点压力可以一次计算完 成。
2、环状管网水力计算
在环状管网中，各管段实际流量必须满足 节点流量方程和环能量方程的条件，所以 其管段流量、水头损失、流速和节点压力 尚不能确定，需通过水力计算才能得到。
泵站特性 清水池 hp=42.6-311.1q1.852 H1=7.80m
[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。
第二步：求管段压降
第三步：求节点水头
采用顺推法，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。
第四步：计算各节点自由水压
镇盛自来水厂给水管网水力计算说明书
镇盛自来水厂给水管网水力计算说明书一．作出管网水力计算简图〔见附图〕二．确定各节点，各管段计算流量。
按室内有给水龙头但无卫生间设备最高日用水量，选定用水量规范为80升/人/日。
计算公式为用水人数×80升/人/日用水量=逐一逐一逐一逐一一〔升/秒〕24×3600三，计算水厂水池至斜岭，梅江，白沙最高最远点〔控制点〕的水头损失。
〔一〕沿头水头损失nf的计算。
！，沿程水头损失nf的计算公式；nf=i I式中nf一——管段沿程水头损〔米〕；i———水力披降；I———管段计算长度〔米〕2，塑料给水管水力计算查«给水排水设计手册»第1册第586页，得计算公式；Q1.774i=0﹒000915-——————Qj4.774式中i————水力坡降；Q————计算流量〔米／秒〕；Dj————管的计算内径〔米〕3，钢筋混凝土园管〔满流，n＝０．０１３〕水力计算。
查«给水排水设计手册»第1册第327页，得计算公式；1Ｖ＝————————Ｒ²／³ｉ½ｎＱ＝Ｖ×３．１４１５／４×Ｄ²Ｒ＝Ｄ／４式中Ｄ————ＴＰ管径〔米〕ｖ————流速〔米/秒〕Ｎ——----粗糙系数；Ｑ——----流量〔米〕；ｌ——-—-水力陂降；Ｒ——--—水力半径〔米〕〔二〕局部水头损失ｈｊ的计算。
按沿程水头损失的３０％计。
〔三〕总水头损失∑ｈ计算∑ｈ＝ｆ﹢ｈｊ＝１．３ｈｆ认上详细计算进程从略，计算结果详见下表。
管段沿程水头损失计算结果一览表1，由水池至镇水厂效劳队〔0-——5〕的总水头损失计算；因ｈｆ０－５＝０.６０９ｍ故ｈ＝１．３ｈｆ０－５＝１.３×０.６０９＝０．８〔ｍ〕2，由水池经新光至梅江〔０－１１－１５〕的总水头损失计算；因ｈｆ０－１１－１５＝１．３１ｍ故ｈ０－１１－１５＝１．３ｈｆ０－１１－１５＝１．３×１．３１＝１．７〔ｍ〕3，由水池经新光至斜岭贺龙屋背〔０－１１－１９〕的总水并没有损失计算；因ｈｆ０－１１－１９＝１．５８ｍ，故ｈ０－１１－１９＝１．３ｈｆ０－１１－１９＝１．３×１５８＝２．０５４〔米〕4，由水池至白沙村〔－４－２１－２３〕的总水头损失计算；ｈｆ０－４－３１＝１．１１ｍｈ０－４－３１＝１．３ｈｆ０－４－３１×１．１１＝１．４４〔ｍ〕四，计算斜岭，梅江，白沙最高最远点〔控制点〕的自在水压。
给水排水管道系统第五章给水管网水力分析
第十四页，共六十一页。
5.3 环状管网的流量初分配
三，流量分配的步骤： 1，定出管网的控制点；
2，从配水源到控制点之间选定主要的平行供水线路。
3，分配主要干管的流量，平行的管线中应尽可能的分配相似的 流量，分配时应满足节点连续性方程。
4，环流量（校正流量）直接按下式求解：
5，将环流量施加到环内的所有管段，得到新的管道流量，作为新的初值，转第 2步重新计算，管段流量流量迭代公式为：
6，计算压管压降、流速、用顺推法求各节点水头，最后计算节点自由水压，结束计 算。
第四十一页，共六十一页。
哈代-克罗斯法
二，例题： 和前一个例题相同，要求用哈代克罗斯法求解
第二十七页，共六十一页。
四种初分配流量方法的比较
均匀法
预先确定 流向
是
考虑管长 否
节点累计法
是
否
最短树法
是
是
最小平方和法
否
否
截面法
否
否
求解节点 方程 是
是
是
是 是
其他操作
无
无
求最短树，预赋 支管流量 无 无
第二十八页，共六十一页。
5.4 单定压节点树状管网水力分析
定压节点：已经知道节点水头而不知道节点流 量的节点称为定压节点。 定压节点水力分析的步骤： 1，用流量连续性方程计算管段流量，并计算 出管段压降。 2，根据管段能量方程和管段压降方程，从定 压节点出发推求各节点水头
因为节点流量方程是线性相关的，所以其独立的方程个 数为J-1个。所以可列出独立方程J+L-1，即P个。通过联 立求解这两个方程组即可求得管段流量。但管网节点的
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。
5第五章-给水管网水力分析
5
5.1.1 管段水力特性（续） 管段阻力系数可以用下列综合公式计算：si s fi smi s pi
式中， sfi, smi, spi--管段i的管道摩阻系数、局部阻力系数和泵站
内部阻力系数 . 代入管段能量方程组：
H Fi H Ti si qi qi
n 1
hei
i 1, 2,3, L , M
S3.计算水头损失 h Sq ；
2
q13
Q3 3
1
q12 q2 3
Ⅱ
Q2
2
Ⅰ
q24
Q4
q34
4
S4.计算环闭和差。 各个环编号
16
5.3 管网环方程组水力分析和计算
2 2 h1(0) S12 q122 S23 q2 S q 3 13 13
Q1
Q2
h
(0) 2
0
S q
2 13 13
0 2
h1(0) 2S12 q12 (q1 )
2S23q23 (q1 ) 2S23q23 (q2 )
2( Sq )1 q1
邻环影响
2S13q13 (q1 )
0
19
5.3 管网环方程组水力分析和计算
h1 2( Sq )1 q1 2S23q23 (q2 )
节点分类：定压节点（R），定流节点（N－R）。
问题分类：多定压节点问题；单定压节点问题。
水塔节点为例：水塔高度未定，应给定水塔供水量（定流 节点）；水塔高度已定，可求得水塔供水量（定压节点）。 （2）管网中至少有一个定压节点 管网中至少有一个定压节点，亦称为管网压力基准点。
7
5.1.3 管网恒定流方程组求解方法 （1）树状管网水力计算 管段流量是唯一的，一次计算完成。 （2）环状管网水力计算 1）解环方程组 先进行管段流量初始分配，使满足节点流量连续性条件，
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第5章 给水管网水力分析计算 (4h)
5.1 给水管网水力特性分析
管段水力特性： ei n i
i i i T Fi i h q q s H H h -=-=-1
，s i = s fi + s mi + s pi ，h ei : 静扬程 ei n
i
i i T i F i h q s H H h -±=-=)( (流量方向与管段方向一致时+号)
n
i i f i T i F i q s H H h )(±=-= (管段上无泵站和局部阻力)
( 用海曾-威廉公式 87
.4852
.1852.167.10D
C l q h w
i f =
)
管网恒定流方程组求解条件：
节点流量或压力必须有一个已知（定流节点和定压节点） 管网中必须有一个定压节点
管网恒定流方程组求解方法：
树状管网（管段流量可唯一确定，一次计算完成）
环状管网（解环方程组，或解节点方程组，多次计算才能完成）
5.2 树状管网水力分析
求管段流量：从末端开始逆推法 求节点压头：从定压节点开始顺推法
例题：某给水管网如图所示，节点(1) 为清水池，管段[1]上泵站特性为
h p =42.6-311.1q p 1.852，节点(1)水头7.80m ，各节点流量、管段参数见图，管道Cw=100。
试进行水力分析，计算各管段流量、各节点水头与自由水头。
节点号(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 地面标高m 9.80 11.50 11.80 15.20 17.40 13.30 12.80 13.70 12.50 15.00
解：第一步：从节点(10)开始逆推法求管段流量
计算各管段压降
第二步：从定压节点(1)开始顺推法求节点水头。
求节点自由水头
5.3 环状管网水力分析
基本环能量方程
虚环 2
哈代-克洛斯法管网平差计算步骤：
(1) 根据供水情况拟定环状网管段方向，由连续性方程并考虑可靠供水要求分配各管
段初始流量q ij ；
(2) 求个管段的磨阻系数s (海曾-威廉87.4852.167.10D Cw l s ⋅⋅=，曼宁333
.5229.10D
l n s ⋅⋅=)，然后求水头损失n q s h ⋅=(海曾-威廉n=1.852, 曼宁n=2)；
(3) 假定顺时针方向管段水头损失为正，计算环内各管段水头损失代数和Σh ij ，如果
Σh ij 不为零，以Δh i 表示，称为闭合差。
Δh i >0说明顺时针方向管道初始流量分配过大，逆时针方向管道初始流量分配过小。
088665522=-+-n
n
n
n
q s q s q s q s 099776633=-+-n
n
n
n
q s q s q s q s 虚节点为定压节点，压力为0 虚管段磨阻为0
H 0=0
(4) 按∑-⋅⋅∆-
=∆1
n i
i q
s n h q (海曾-威廉n=1.852, 曼宁n=2)计算各环校正流量，Δq 符
号以顺时针为正。
凡流向与Δq 方向相同的管段加上Δq ，与其相反的管段减去Δq 。
(5) 调整后的流量反回第(3)步重新计算，直到闭合差小于0.5m ，大环闭合差小于1m 。
5
例题：图示管网，Cw=110，求各管段流量和压降。
(1)
[1]
(2)
[2]30L/s 30L/s (3)
(4)
30L/s
[3]360,100。