给水管网水力分析和计算
给排水-----给水管网计算
给水管网管径计算 给水管网水力计算
给水管网管径计算
基本公式
4Q R V
沿线流量：供 给管段两侧用 户所需流量。
传输流量：给 水管中流向下 一管段，没有 在本管段被用 户取用的流量。
集中流量：给 水管网中用大 用户的用水量
比流量：将扣除了集 中流量后的用水量， 均匀分布在干管（用 水面积）上，所得到 的单位长度（面积） 上的流量，分别称为 长度比流量和面积比 流量。
城市工程系统规划基础资料
自然环境资料 气象、水文、地质资料 城市基本情况 现状经济、人口、用地、城市布局、
城市环境资料
城市规划资料
城市性质、人口规模和分布、用地 布局、 道路网和各类设施规划分布状况
分区或详规地块相应资料
城市给水工程资料
1. 城市水源资料
(1)城市水资源分布图 , 城市水资源分布状况 , 可利用的地下水、 地表水资源量与开发条件。 (2) 城市及周围的水库设计容量、死库容量、总蓄水量。 (3) 城市现有的引水工程分布、规模、运行状况。 (4)城市取水口的位置、取水条件、原水水质状况。
qL2 qL1 qn qL4 qL3
把沿线流量转换为节点流量后，每条管段所通过的流量，即
为其计算流量。对于树状管网，管段上的流量为其后所有节 点流量与集中流量的和。
q5 Q1~2=q2+q3+q4 Q0~1=q1+q2+q3+q4+q5+q6 0 1 2 q2 q3 q6
q1 q4
流速的确定
为简化计算，假定用 水量均匀分布，并且 用户从管道节点处取 水。
节点流量：由沿线 流量计算得出的， 假定从节点被用户 从管段取用的水流 量。
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
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。
第3章-给水排水管网水力学基础
n
d (N)m di
kqNn l
d
m N
干管配水情况
3.4.2 沿线均匀出流的简化
给水管网中的配水管沿线向用户供水，如图3.6所示。假设沿线出流是 均匀的，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：
qx
qt
l
l
x
ql
沿程水头损失：
h f
l
k (qt
l
l
x
2y) D
或
y / D (1 cos ) / 2
2
式中，θ的单位为弧度。
过水断面面积、湿周 和水力半径依次为，
A D2 ( sin ) ，
8
D 和
2
R A D ( sin ) 4
设该管道的坡度为I，满管流时的过水断面面积、水力半径、流量和流速分别 为A0、R0、q0和v0，可得
A0 D2 / 4 ， R0 D / 4 ，
3.1.2 恒定流与非恒定流 由于用水量和排水量的经常性变化，给水排水管道中的流量和流速随时间变化，
水流经常处于非恒定流（又称非稳定流）状态。但是，非恒定流的水力计算 比较复杂，在管网工程设计和水力计算时，一般按恒定流（又称稳定流）计 算。 随着计算机技术快速发展与普及，国内外已经开始研究和采用非恒定流计算给水 排水管网，而且得到了更接近实际的结果。
hf
l v2
D 2g
式中 D──管段直径（m）；g──重力加速度（m/s2）； λ──沿程阻力系数， 8g。 C2
常用管材内壁当量粗糙度e（mm）
表3.1
3.2.3 局部水头损失计算
计算公式 ：
局部阻力系数ζ
式中，hm ──局部水头损失，m； ζ──局部阻力系数，见表3.5。
给水系统中的水力计算与管网优化
给水系统中的水力计算与管网优化在城市建设和生活供水中，给水系统起着至关重要的作用。
为了确保供水能够高效、稳定地进行，需要进行水力计算与管网优化。
本文将从水力计算的原理和方法、管网优化的目标和策略等方面进行探讨。
一、水力计算的原理和方法1. 流量计算：根据供水需求和管道特性，计算出各个点的流量。
可采用基于连续方程的流量计算方法，如曼宁公式等。
2. 压力计算：根据流量和管道特性，计算出各个点的压力。
常用的方法有水力平衡法、能量平衡法等。
3. 安全系数计算：考虑到系统中各种因素的不确定性和波动性，通常在计算中引入安全系数，以保证系统的安全运行。
二、管网优化的目标和策略1. 提高供水能力：通过优化管网结构和布局，提高系统的供水能力，满足用户日益增长的用水需求。
2. 降低能耗：通过减小管网的长度、直径和输水压力等手段，降低系统的能耗，提高供水效率。
3. 减少水质问题：通过提高管网的自洁能力和减少水污染物的附着，减少水质变差的可能性，提供高质量的供水。
4. 节约成本：通过优化管网的运行方式和调整设备的配置，降低系统的运营成本，提高经济效益。
三、水力计算与管网优化的关系水力计算是管网优化的基础和前提，只有准确地计算出供水系统的水力参数，才能进行有效的管网优化。
而管网优化则是水力计算的应用和目标，通过结合水力计算的结果，针对系统的瓶颈和问题，提出优化方案和改进措施。
四、案例分析以某城市的给水系统为例，通过水力计算发现某些区域的流量过大，导致压力不稳定。
通过管网优化方案，调整了管道的直径和布局，提高了该区域的供水能力，保障了居民的正常用水。
五、结论给水系统中的水力计算与管网优化密切相关，水力计算为管网优化提供了准确的数据支持，而管网优化则是水力计算的实践和应用。
通过合理的水力计算和管网优化，能够提高供水系统的效率和稳定性，为城市建设和居民生活提供可靠的供水服务。
（注：本文所涉及的具体数据和例子仅为说明目的，并非真实存在。
给水管网水力计算-给水管网水力计算
点击查看
1.７ 给水管网的水力计算
1.7.3 水表和特殊附件的局部水头 损失
（一） 水表的分类及比较 1. 水表的分类 (１)按计量元件运动原理分类：
a. 容积式水表 b．速度式水表
速 度 旋翼式 式 水 螺翼式 表
单流束 多流束 水平螺翼式 垂直螺翼式
阀门和螺纹管件的摩阻损失的 当量长度表点击查看
1.７ 给水管网的水力计算
1.7.2 给水管网和水表水头损失的计算
按管网沿程水头损失的百分数取值法 不同材质管道、三通分水与分水器分水管内径大小的局
部水头损失占沿程水头损失百分数的经验取值，分别见不同 材质管道的局部水头损失估算值表和三通分水与分水器分水 的局部水头损失估算值表。
qg 0.2 U Ng
[解]
配水最不利点为低水箱坐便器，故计算管路为0、1、 2、……9。该建筑为普通住宅Ⅱ类，
选用公式 qg 0.2 U 计 N算g 各管段设计秒流量。
由住宅最高日生活用水定额及小时变化表查：
用 按
水
定
额
q0=
2
0
0
L/
（
人
·d
）
，小时变
化
系
数
K
h=
2.
5
，
每
户
3.5人计。
1.７ 给水管网的水力计算
1.7.4 求给水系统所需压力
确定
给水计算管路水头损之失后 水表和特殊附件的水头损失
根据公式
H H1 H2 H3 H4 H5 求得建筑内部给水系统所需压力 H
1.７ 给水管网的水力计算
首 先1根. 据7 .建5 筑 平水面力图 和计初算定的的 给方水法方步式 ，骤绘 给 水 管 道 平
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
给水管网水力分析
§ 5.1 给水管网水力特性分析 § 5.2 树状管网水力分析 § 5.3 管网环方程组水力分析和计算 § 5.4 管网节点方程组水力分析和计算
回顾
节点流量方程（根据质量守恒定律）
iS jቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( q ) Q
i
j
0 j 1,2,..., N
qi 与节点j相连的各管段的流量管 段i的流量； Q j 节点j的流量 N 管网模型中的节点总数
④除了水压已定的节点外，按校正每一节点的水压，根据新 的水压，重复上列步骤计算，直到所有节点的进出流量 代数和达到预定的精确度为止。
5.2 树状管网水力分析
特点： （1）不存在环方程； （2）管段流量qi不变化，管段水头损失 hi 不变化，节点 方程组系数矩阵元素值为常数，未知节点压力存在直接 解。 即直接求解线性化节点压力方程组。
（4）
[8]
（5）
[9]
（6）
Q4
q8,h8
Q5
q9,h9
Q6
H 7 H 1 h1 H1 H 2 h2 H 2 H 3 h3 H 8 H 3 h4
H1 H 4 h5 H 2 H 5 h6 H 3 H 6 h7 H 4 H 5 h8 H 5 H 6 h9
q1,h1 Q1
（1）
[2]
（2）
[3]
（3）
Q q4,h4 8
q2,h2 Q2
[6] q6,h6 （5）
q3,h3
Q3
[7] q7,h7 （6）
[5] q5,h5 （4）
Q4
Q5
Q6
q1 q2 q5 Q1 0 q2 q3 q6 Q2 0 q3 q4 q7 Q3 0 q5 Q4 0
管网水力分析条件和目的:
1、已知条件： （1）管网布置：枝状管网、环状管网； （2）节点：节点流量、地面标高、服务压力； （3）管段：长度、管径、经济流速 、摩阻系数； 2、管网水力分析求解内容： （1）计算管段流量； （2）计算节点压力； （3）确定水泵流量、扬程； 3、管网水力分析目的——满足安全供水目标： （1）设计方案水力状态－流量、压力分布和变化； （2）管网事故、消防、转输流量工况校核。
枝状管网直接算法
1、管段流量：采用逆推法。 从树枝末端节点流量开始，用节点流量连续性方程， 向前逐一累加，每一管段下游所有节点流量的和即为 该管段的管段流量；
2、节点压力（水头）：采用顺推法。 从已知压力节点出发，用管段能量方程求节点水头， 可立即解出。
例5.1 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=42.6m， n=1.852。根据清水池高程设计，节点（1）水头为H1=7.8m， 各节点流量、各管段长度与直径如图所示，各节点地面标高见表 5.1，试进行水力分析，计算各管段流量与流速、各节点水头与 自由水头。
解环方程具体步骤：
①根据连续性条件初步分配管段流量； ②计算各管段的水头损失hij (0) =Sij(qij (0) )n； ③以顺时针方向为正，逆时针方向为负，计算各环 的水头损失闭合差△hi； ④计算各管段的Sijqij和每一环的ΣSijqij； ⑤计算各环的校正流量； 到最大闭合差小于允许误差为止。 qij (1) = qij (0) + △qs (0) + △qn (0)
( h ) 0
i
回顾
恒定流基本方程组
( qi ) Q j 0 j 1,2,..., N iS j H Fi H Ti hi i 1,2,...,M
水力分析的数学含义就是解恒定流方程组。 水力分析的工程意义就是已知给水管网部分水 力学参数，求其余水力参数。
（7） （8） [1] [4] [2] （2） [3] （3）
Q7
q1,h1 Q1
（1）
Q q4,h4 8
q2,h2 Q2
[6] q6,h6 [8] （5）
q3,h3
Q3
[7] q7,h7
[5] q5,h5 （4）
[9]
（6）
Q4
q8,h8
Q5
q9,h9
Q6
回顾
思考题：由节点能量方程导出： 1）由节点（1）、（2）、（3）、（6）、（5）、 （4）组成的回路能量方程。 2）由节点（1）、（2）、（5）、（4）组成的环能量 方程。 可以证明，对于任意环状管网，环能量方程的一般形 式为：
注意： 判断上下端点时按管段设定的方向，而非实际流向。 M个管段，可以列出M个方程。
回顾
环状网管段压降方程组
（7）
（8） [1] [4] [2] （2） [3] （3）
Q7
q1,h1 Q1
（ 1）
Q q4,h4 8
q2,h2 Q2
[6] q6,h6
q3,h3
Q3
[7] q7,h7
[5] q5,h5
n 1
hei
n 1
i 1,2,3, , M
H Fi H Ti s fi qi qi
i 1,2,3, , M
5.1.2 管网恒定流方程组求解条件
（1）节点流量与节点水头必须有一个已知
已知节点水头而未知节点流量的节点称为定压节点。 已知节点流量而未知节点水头的节点成为定流节点。
5.1 给水管网水力特性分析
（1）给水管网水力分析的数学含义： 求解管网恒定流方程组。 （2）管网水力分析命题： 在满足供水需求（用水量分布、供水压力和水质）条件下， 确定给水管网的科学设计方案（管网布置、管径计算、 造价经济、运行安全）。 （3）给水管网的水力特性参数： 1）节点：节点流量、节点压力、节点标高、自由水头； 2）管段：管段流量、管径、长度、摩阻系数、管段压降； 3）环：管网供水保证率、安全可靠性。
1 Cij n1 sij | qij |
C 2 C5 C 2 0 C 5 0 0 C2 C 2 C3 C 6 C3 0 C6 0 0 C3 C3 C 7 0 0 C7 C5 0 0 C 5 C8 C8 0 0 C4 0 C8 C 6 C8 C 9 C9 H 2 Q2 H Q 0 3 3 Q4 C7 H 4 0 H 6 Q6 Q7 C9 H 7 C7 C9 H 8 Q8 0
qi
⑥将管段流量加上校正流量重新计算水头损失，直
n sij qij
hi
n 1
2).解节点方程
在假定每一节点水压的条件下，应用连续性 方程以及管段压降方程，通过计算求出每一 节点的水压。节点水压已知后，即可以从任 一管段两端节点的水压差得出该管段的水头 损失，进一步从流量和水头损失之间的关系 算出管段流量。 原理：在初步拟订压力的基础上，逐步调整 节点水压以满足连续性方程。
解环方程：针对求解单定压节点 环状管网
管段流量初分配：就是拟定各管段流量初值， 使它们满足流量节点连续性方程。 环校正流量：就是沿顺时针方向或逆时针方 向给管网中一个环内的每条管段施加一个相 同的流量，不会改变节点的流量平衡。
管网经流量分配后，各节点已满足连续性方程， 可是由该流量求出的管段水头损失， 并不同时 满足L个环的能量方程，为此必须多次将各管 段的流量反复调整，直到满足能量方程，从而 得出各管段的流量和水头损失。 原理：在初步分配流量的基础上，逐步调整管 段流量以满足能量方程。
回顾
hi可以通过管段的水力特性表示
hi=siqin
hi=siqi|qi|n-1
hi=siqi|qi|n-1-hei
i=1,2,…M
hi——管段压降，m； qi——管段流量，m/s; si——管段阻力系数，应为管段上管道、管件、阀门、泵站所以 设施阻力之和； hei ——管段扬程，如管段上未设泵站，则hei =0； n——管段阻力指数。
含义：流入某一节点的流量等于流出该节点的流量。 注意：1管段流量方向（指向节点为负，离开为正） 2节点流量方向（流入为负，流出为正）
回顾
环状网节点流量方程组
（7） （8） [1] [4] [2] （2） [3] （3）
Q7
q1,h1 Q1
（1）
Q q4,h4 8
q2,h2 Q2
[6] q6,h6 [8] （5）
• 可以看出：树状网中，各管段流量qi可以用节点 流量Qj表示出来。
回顾
管段压降方程（根据能量守恒定律）
管段两端节点水头之差等于该管段的压降：
HFi –HTi= hi
HFi——管段i的上端点水头； HTi——管段i的下端点水头； hi——管段i的压降； M——管段模型中的管段总数。
i-1,2,…,M
节点方程组具体步骤：
①根据已知控制点的水压标高，假定各节点的初始水压。 ②由hij=Hi-Hj=sqn的关系式求出管段流量。 ③验证每一节点的管段流量是否满足连续性方程，即进入该 节点的流量代数和是否等于零，如不等于零，则按下式 求出校正水压值。 Q
H i
i
1 ns q
(0) n 1
回顾
（7） （8）
Q7
[1]
[4]
线性变换
求出包括节点（5） 和（6）的大节点 连续性方程。
q1,h1
Q1
（1）
[2]
（2）
[3]
（3）
Q q4,h4 8
q2,h2 Q2
[6] q6,h6 [8] （5）
q3,h3
Q3
[7] q7,h7