培訓-供水管網(wǎng)水力模型

1、供水管網(wǎng)水力模型供水管網(wǎng)水力模型 張張 明明 安徽工程大學安徽工程大學 Tel：139 5531 6938 Email： 主要內容主要內容 1、管網(wǎng)水力模型建立背景、管網(wǎng)水力模型建立背景 2、管網(wǎng)系統(tǒng)組成及各部分流量關系、管網(wǎng)系統(tǒng)組成及各部分流量關系 3、管網(wǎng)模型化、管網(wǎng)模型化 4、管網(wǎng)水力學基本方程、管網(wǎng)水力學基本方程 5、管網(wǎng)水力特性的計算機模型、管網(wǎng)水力特性的計算機模型 存在問題：供水管網(wǎng)中實際水流狀態(tài)，復雜和多存在問題：供水管網(wǎng)中實際水流狀態(tài)，復雜和多 變，難以分析預測。變，難以分析預測。 建立作用：有助于管理人員詳細了解管網(wǎng)，在各建立作用：有助于管理人員詳細了解管網(wǎng)，在各 種情況下的

2、運行狀態(tài)。種情況下的運行狀態(tài)。 基本原理：通過點線組成的網(wǎng)絡模擬真實管網(wǎng)，基本原理：通過點線組成的網(wǎng)絡模擬真實管網(wǎng)， 求解管網(wǎng)基本方程組確定管網(wǎng)每一個組成部分的參求解管網(wǎng)基本方程組確定管網(wǎng)每一個組成部分的參 數(shù)。數(shù)。 建立有效的供水管網(wǎng)水力模型非常重要。建立有效的供水管網(wǎng)水力模型非常重要。 1 供水管網(wǎng)水力模型建立背景供水管網(wǎng)水力模型建立背景 計算機建立的水力模型計算機建立的水力模型 2 供水管網(wǎng)系統(tǒng)組成供水管網(wǎng)系統(tǒng)組成 給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)：保證用水對象獲得所需：保證用水對象獲得所需水質、水壓和水水質、水壓和水 量量的一整套構筑物、設備和管路系統(tǒng)的總和。由的一整套構筑物、設備和管路系統(tǒng)的總和。由

3、取取 水工程、凈水工程和輸配水工程所水工程、凈水工程和輸配水工程所組成。組成。 用水對象用水對象：生產(chǎn)設備、生活設施、消防設備：生產(chǎn)設備、生活設施、消防設備 構筑物構筑物：取水頭部、絮凝池、沉淀池、濾池、清水：取水頭部、絮凝池、沉淀池、濾池、清水 池、水泵房、水塔池、水泵房、水塔 設備設備：加壓設備、控制設備、計量設備：加壓設備、控制設備、計量設備 管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)：輸水管、配水管網(wǎng)：輸水管、配水管網(wǎng) 取水系統(tǒng)取水系統(tǒng) 給水處理系統(tǒng)給水處理系統(tǒng) 給水管網(wǎng)系統(tǒng)給水管網(wǎng)系統(tǒng) 實線實線 排水管網(wǎng)系統(tǒng)排水管網(wǎng)系統(tǒng) 虛線虛線 廢水處理系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng) 排放系統(tǒng)排放系統(tǒng) 城鎮(zhèn)給排水系統(tǒng)示意圖城鎮(zhèn)給排水系統(tǒng)

4、示意圖 水水 源源 取取 水水 構構 筑筑 物物 一一 級級 泵泵 站站 凈凈 水水 構構 筑筑 物物 清清 水水 池池 二二 級級 泵泵 站站 輸輸 配配 水水 管管 網(wǎng)網(wǎng) 用用 戶戶 水水 塔塔 高地水池高地水池 供水管網(wǎng)系統(tǒng)組成供水管網(wǎng)系統(tǒng)組成 取水：取水：管井、取水頭部、取水構筑物；管井、取水頭部、取水構筑物； 能夠獲得足夠的水量；能夠獲得足夠的水量； 凈水：凈水：絮凝池、沉淀池、濾池；絮凝池、沉淀池、濾池； 保證水量、去除影響使用的雜質；保證水量、去除影響使用的雜質； 加壓：加壓：深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站；深井泵站、一泵站、二泵站、中途泵站； 保證水量、提供適當?shù)膲毫?；保證

5、水量、提供適當?shù)膲毫Γ?輸送：輸送：輸水管、配水管網(wǎng)、明渠；輸水管、配水管網(wǎng)、明渠； 形成水流通道，維持合理的流速；形成水流通道，維持合理的流速； 調節(jié)：調節(jié)：清水池、水塔、高地水池、屋頂水箱；清水池、水塔、高地水池、屋頂水箱； 調節(jié)取水、凈水與用水之間的數(shù)量差異，調節(jié)取水、凈水與用水之間的數(shù)量差異， 儲備事故及消防用水。儲備事故及消防用水。 供水管網(wǎng)系統(tǒng)各組成部分的作用供水管網(wǎng)系統(tǒng)各組成部分的作用 供水管網(wǎng)系統(tǒng)各部分的流量關系供水管網(wǎng)系統(tǒng)各部分的流量關系 清水池用于調清水池用于調 節(jié)給水處理廠節(jié)給水處理廠 處理水量與二處理水量與二 級泵站供水量級泵站供水量 之差之差 水塔用于調節(jié)二級泵水塔用

6、于調節(jié)二級泵 站供水量與站供水量與 用戶用水量之差用戶用水量之差 水廠自用水量一般是用戶水廠自用水量一般是用戶 總用水量的總用水量的5%10% 主要包括主要包括 管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式 管網(wǎng)拓撲結構模型化管網(wǎng)拓撲結構模型化 管網(wǎng)模型元素概化管網(wǎng)模型元素概化 管段中流量的分配管段中流量的分配 3 供水管網(wǎng)系統(tǒng)模型化供水管網(wǎng)系統(tǒng)模型化 3.1 3.1 管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式 根據(jù)管網(wǎng)的布置形式，可分為樹狀管網(wǎng)和根據(jù)管網(wǎng)的布置形式，可分為樹狀管網(wǎng)和 環(huán)狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)。 樹狀管網(wǎng)樹狀管網(wǎng)投資較省，但供水安全性較差；投資較省，但供水安全性較差； 環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)投資明顯高于樹狀管網(wǎng)

7、，但增加投資明顯高于樹狀管網(wǎng)，但增加 了供水的可靠性。了供水的可靠性。 一般在城鎮(zhèn)建設的初期采用樹狀管網(wǎng)，隨一般在城鎮(zhèn)建設的初期采用樹狀管網(wǎng)，隨 著城鎮(zhèn)的發(fā)展逐漸連成環(huán)狀管網(wǎng)。在城市的中著城鎮(zhèn)的發(fā)展逐漸連成環(huán)狀管網(wǎng)。在城市的中 心布置成環(huán)狀管網(wǎng)，郊區(qū)布置成樹狀管網(wǎng)。心布置成環(huán)狀管網(wǎng)，郊區(qū)布置成樹狀管網(wǎng)。 泵站泵站 樹樹 狀狀 管管 網(wǎng)網(wǎng) 泵站泵站 環(huán)環(huán) 狀狀 管管 網(wǎng)網(wǎng) 供水管網(wǎng)的布置要求供水管網(wǎng)的布置要求 1按照城市規(guī)劃平面圖布置管網(wǎng)，布置時按照城市規(guī)劃平面圖布置管網(wǎng)，布置時 應考慮給水系統(tǒng)分期建設的可能，并留有充應考慮給水系統(tǒng)分期建設的可能，并留有充 分的發(fā)展余地；分的發(fā)展余地； 2管網(wǎng)布

8、置必須保證供水安全可靠，當局管網(wǎng)布置必須保證供水安全可靠，當局 部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應減到最?。徊抗芫W(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應減到最小； 3管線遍布在整個給水區(qū)內，保證用戶有管線遍布在整個給水區(qū)內，保證用戶有 足夠的水量和水壓；足夠的水量和水壓； 4力求以最短距離敷設管線，以降低管網(wǎng)力求以最短距離敷設管線，以降低管網(wǎng) 造價和供水能量費用。造價和供水能量費用。 3.2 3.2 管網(wǎng)拓撲結構模型化管網(wǎng)拓撲結構模型化 管網(wǎng)模型：管網(wǎng)模型：將給水排水管網(wǎng)工程實體簡化和抽象為用將給水排水管網(wǎng)工程實體簡化和抽象為用管段和節(jié)點兩管段和節(jié)點兩 類元素類元素圖形和數(shù)據(jù)表達的系統(tǒng)，稱為給水排水管網(wǎng)模型。圖形和

9、數(shù)據(jù)表達的系統(tǒng)，稱為給水排水管網(wǎng)模型。 管網(wǎng)模型分類：管網(wǎng)模型分類：拓撲模型、水力模型、水質模型、運行管理模型。拓撲模型、水力模型、水質模型、運行管理模型。 管網(wǎng)模型內容：管網(wǎng)模型內容：管網(wǎng)拓撲關系和水力、水質特性。管網(wǎng)拓撲關系和水力、水質特性。 模型理論基礎：模型理論基礎：數(shù)學、水力學、化學、生物學。數(shù)學、水力學、化學、生物學。 管網(wǎng)圖簡化 o某市管網(wǎng)全圖某市管網(wǎng)全圖 o管網(wǎng)局部圖管網(wǎng)局部圖 o管網(wǎng)簡化圖管網(wǎng)簡化圖 管網(wǎng)圖形及簡化管網(wǎng)圖形及簡化 管網(wǎng)圖形：管網(wǎng)圖形：根據(jù)圖論的基本原理，圖由根據(jù)圖論的基本原理，圖由“弧弧” 和和“頂點頂點”兩部分組成。給水管網(wǎng)的幾何圖形可兩部分組成。給水管網(wǎng)的

10、幾何圖形可 以抽象地認為是由管段和節(jié)點構成的有向圖，如以抽象地認為是由管段和節(jié)點構成的有向圖，如 將管段看成將管段看成“弧弧”，節(jié)點看成，節(jié)點看成“頂點頂點”，則管網(wǎng)，則管網(wǎng) 本身也是一種本身也是一種“圖圖”。 管網(wǎng)圖形中每個節(jié)點通過一條或多條管段和管網(wǎng)圖形中每個節(jié)點通過一條或多條管段和 其他節(jié)點相連接。如果舍去后，會破壞其他節(jié)點相連接。如果舍去后，會破壞“圖圖”的的 連續(xù)性的管段，稱為連續(xù)性的管段，稱為聯(lián)系管段聯(lián)系管段。去除后會破壞。去除后會破壞 “圖圖”的連續(xù)性的節(jié)點，稱為的連續(xù)性的節(jié)點，稱為鉸點鉸點。 鉸點鉸點 聯(lián)系管段聯(lián)系管段 節(jié)點：節(jié)點：有集中流量進出、管道合并或有集中流量進出、管道

11、合并或 分叉以及邊界條件發(fā)生變化的地點分叉以及邊界條件發(fā)生變化的地點 管段：管段：兩個相鄰節(jié)點之間的管道兩個相鄰節(jié)點之間的管道 管線：管線：順序相連的若干管段順序相連的若干管段 環(huán)：環(huán)：起點與終點重合的管線起點與終點重合的管線 基環(huán)：基環(huán)：不包含其它環(huán)的環(huán)不包含其它環(huán)的環(huán) 大環(huán)：大環(huán)：包含兩個或兩個以上基環(huán)的環(huán)包含兩個或兩個以上基環(huán)的環(huán) 管段管段 基環(huán)基環(huán) 節(jié)點節(jié)點 管線管線 大環(huán)大環(huán) （1 1）簡化原則）簡化原則 1 1）宏觀等效原則。保持其功能，各元素之間的關系不變。）宏觀等效原則。保持其功能，各元素之間的關系不變。 2 2）小誤差原則。簡化模型與實際系統(tǒng)的誤差在一定允許范）小誤差原則。簡

12、化模型與實際系統(tǒng)的誤差在一定允許范 圍，滿足工程上的要求。圍，滿足工程上的要求。 （2 2）管線簡化一般方法）管線簡化一般方法 1 1）刪除次要管線，保留主干管線和干管線。）刪除次要管線，保留主干管線和干管線。 2 2）相近交叉點合并，減少管線的數(shù)目。）相近交叉點合并，減少管線的數(shù)目。 3) 3) 刪除全開閥門，保留調節(jié)閥、減壓閥等。刪除全開閥門，保留調節(jié)閥、減壓閥等。 4 4）串聯(lián)、并聯(lián)管線水力等效合并。）串聯(lián)、并聯(lián)管線水力等效合并。 5 5）大系統(tǒng)拆分為多個小系統(tǒng)，分別計算。）大系統(tǒng)拆分為多個小系統(tǒng)，分別計算。 管網(wǎng)簡化圖例管網(wǎng)簡化圖例 節(jié)點節(jié)點 合并合并 管段合并管段合并 分解分解 忽略

13、忽略 在保證計算結果接近實際在保證計算結果接近實際 情況的前提下，為方便計算情況的前提下，為方便計算 可對管線進行適度簡化。可對管線進行適度簡化。 分解：分解：只有一條管段連只有一條管段連 接的兩個管網(wǎng)可分解成兩個接的兩個管網(wǎng)可分解成兩個 管網(wǎng)進行計算；管網(wǎng)末端水管網(wǎng)進行計算；管網(wǎng)末端水 流方向確定的部分可分開計流方向確定的部分可分開計 算；環(huán)狀網(wǎng)上接出的樹狀網(wǎng)算；環(huán)狀網(wǎng)上接出的樹狀網(wǎng) 分開計算。分開計算。 忽略：忽略：管網(wǎng)中主要起聯(lián)管網(wǎng)中主要起聯(lián) 絡作用的管段，由于正常運絡作用的管段，由于正常運 行時流量很小，對水力條件行時流量很小，對水力條件 的影響很小，計算時可以忽的影響很小，計算時可以

14、忽 略。略。 節(jié)點合并：節(jié)點合并：距離很近的距離很近的 兩個節(jié)點計算時可視為一個兩個節(jié)點計算時可視為一個 節(jié)點。節(jié)點。 2 21 21 SS SS Sd 管段合并：管段合并：長度近似相等、彼此幾長度近似相等、彼此幾 乎平行且相距很近的兩條管段計算時可乎平行且相距很近的兩條管段計算時可 合并。合并。 等效管段的比阻：等效管段的比阻： 等效管段的長度：等效管段的長度： 21 llll或 o所謂抽象，就是忽略所分析和處理對象的一些具體所謂抽象，就是忽略所分析和處理對象的一些具體 特征，而將它們視為模型中的元素，只考慮它們的特征，而將它們視為模型中的元素，只考慮它們的 拓撲關系和水力特性。拓撲關系和水

15、力特性。 o經(jīng)過簡化的供水管網(wǎng)進一步抽象成為僅由經(jīng)過簡化的供水管網(wǎng)進一步抽象成為僅由管段管段和和節(jié)節(jié) 點點兩類元素組成的管網(wǎng)模型。兩類元素組成的管網(wǎng)模型。 管段和節(jié)點管段和節(jié)點 管線和泵站等簡化后的抽象形式，只輸送水管線和泵站等簡化后的抽象形式，只輸送水 量，量，不允許改變水量，但可以改變水的能量不允許改變水量，但可以改變水的能量。 當管線中間有較大的集中流量時，應在集中流量點當管線中間有較大的集中流量時，應在集中流量點 處劃分管段，設置節(jié)點。處劃分管段，設置節(jié)點。 泵站、減壓閥、跌水井、非全開閥門泵站、減壓閥、跌水井、非全開閥門等應設于管段等應設于管段 上。上。 管線交叉點、端點或大流量出入

16、點的抽象形管線交叉點、端點或大流量出入點的抽象形 式。式。水的能量唯一，但有流量的輸入或輸出水的能量唯一，但有流量的輸入或輸出。 管段和節(jié)點流量的概化管段和節(jié)點流量的概化 比流量：比流量：為簡化計算而將除去大用戶集中為簡化計算而將除去大用戶集中 流量以外的用水量均勻地分配在全部流量以外的用水量均勻地分配在全部有效干管有效干管 長度長度上，由此計算出的單位長度干管承擔的供上，由此計算出的單位長度干管承擔的供 水量。水量。 l qQ qs 城鎮(zhèn)中用水量標準不同的區(qū)域應分別計算城鎮(zhèn)中用水量標準不同的區(qū)域應分別計算 比流量。比流量。 公園公園街坊街坊 街坊街坊 街坊街坊 街坊街坊街坊街坊 街坊街坊街坊

17、街坊街坊街坊 沿線流量：沿線流量：干管有效長度與比流量的乘積。干管有效長度與比流量的乘積。 lqq sl 按管道長度計算的比流量不能反映供水人按管道長度計算的比流量不能反映供水人 數(shù)和用水量的差別，可采用按面積計算比流量數(shù)和用水量的差別，可采用按面積計算比流量 的方法。的方法。 F qQ qs 管段和節(jié)點流量的概化管段和節(jié)點流量的概化 經(jīng)過簡化，經(jīng)過簡化，管網(wǎng)中除最末端的管段外，其管網(wǎng)中除最末端的管段外，其 他任一管段的流量都由兩部分組成，一部分是他任一管段的流量都由兩部分組成，一部分是 本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，即本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，即沿線流量沿線流量，另，另 一部分是通過該管段輸送到

18、下游管段的流量，一部分是通過該管段輸送到下游管段的流量， 稱為稱為轉輸流量轉輸流量。 tl qq t q lqq sl 節(jié)點流量：節(jié)點流量：沿線流量只有概念上的意義，在水力沿線流量只有概念上的意義，在水力 計算時應計算時應將沿線流量按適當比例分配到兩各節(jié)點將沿線流量按適當比例分配到兩各節(jié)點， 成為節(jié)點流量。沿線流量轉換成節(jié)點流量的原則成為節(jié)點流量。沿線流量轉換成節(jié)點流量的原則 是管段的水頭損失相同。是管段的水頭損失相同。 tl qq t q l q l q1 管段和節(jié)點流量的概化管段和節(jié)點流量的概化 tl qq t q x dx L t xtll l qLxLx qqqq LLq 2 22 L

19、 xL qdxAqdxAdh lx L l qLAdhh 0 2 2 3 1 2 22 llt qLAqqLAh 3 1 2 3 1 2222 ;508. 05;528. 01;577. 00 5 . 0;501. 050;504. 010 tl qq t q l q l q1 集中流量處理：集中流量處理： t qq t q x L q LqqAxLAqxqqA ttt 2 2 2 222 11 q q L x q q L x q q ttt q q L x q q q q ttt 21 2 概化后管段和節(jié)點的屬性概化后管段和節(jié)點的屬性 管段屬性管段屬性 o構造屬性：管長、直徑、粗糙系數(shù)。構造

20、屬性：管長、直徑、粗糙系數(shù)。 o拓撲屬性：管段方向、起點、終點。拓撲屬性：管段方向、起點、終點。 o水力屬性：流量、流速、揚程、摩阻，壓降。水力屬性：流量、流速、揚程、摩阻，壓降。 節(jié)點屬性節(jié)點屬性 o 構造屬性：高程、位置。構造屬性：高程、位置。 o 拓撲屬性：與節(jié)點關聯(lián)的管段及其方向、節(jié)點的度；拓撲屬性：與節(jié)點關聯(lián)的管段及其方向、節(jié)點的度； o水力屬性：節(jié)點流量、節(jié)點水頭、自由水頭。水力屬性：節(jié)點流量、節(jié)點水頭、自由水頭。 管網(wǎng)的流量分配就是確定管網(wǎng)中各管段的流管網(wǎng)的流量分配就是確定管網(wǎng)中各管段的流 量，通過的流量即管段流量量，通過的流量即管段流量(計算流量計算流量)。節(jié)點。節(jié)點 流量求出

21、后，就可進行管網(wǎng)的流量分配，依流量求出后，就可進行管網(wǎng)的流量分配，依 此確定各管段的流量和管徑。此確定各管段的流量和管徑。 計算流量計算流量(即流量分配即流量分配)，實際包括該管段兩側，實際包括該管段兩側 的的沿線流量沿線流量和通過該管段輸送到以后管段的和通過該管段輸送到以后管段的 轉輸流量轉輸流量。 3.4 3.4 管段流量的分配管段流量的分配 樹狀管網(wǎng)的管段流量具有唯一性。樹狀管網(wǎng)的管段流量具有唯一性。 泵站泵站 5 6 3 8 5 6 4 6 2 7 3 5 4 5 2 8 6 14 27 33 3 4 12 17 7 26 2 34 77 5 環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)滿足連續(xù)性條件滿足連續(xù)性條

22、件的流量分配方的流量分配方 案可以有無數(shù)多種。案可以有無數(shù)多種。(經(jīng)濟性、可靠性）經(jīng)濟性、可靠性） 15 10 13 12 18 16 17 14 19 7 6 12 5 27 14 8 58 19 12 33 59 134 6024 9 511 13 57 3010 249 8 環(huán)狀網(wǎng)流量分配步驟環(huán)狀網(wǎng)流量分配步驟 1、按照管網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水、按照管網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水 流方向，并選定整個管網(wǎng)的控制點。流方向，并選定整個管網(wǎng)的控制點。 2、為了可靠供水，從二級泵站到控制點之間選定幾、為了可靠供水，從二級泵站到控制點之間選定幾 條主要的平行干管線，這些平衡干

23、管中盡可能均勻地條主要的平行干管線，這些平衡干管中盡可能均勻地 分配流量，并且符合水流連續(xù)性，即節(jié)點流量平衡。分配流量，并且符合水流連續(xù)性，即節(jié)點流量平衡。 3、和干管線垂直的連接管，可分配較少的流量。原、和干管線垂直的連接管，可分配較少的流量。原 因：主要作用是溝通平行干管之間的流量，有時起部因：主要作用是溝通平行干管之間的流量，有時起部 分輸水作用分輸水作用,有時僅就近供水到用戶，平時流量一般不有時僅就近供水到用戶，平時流量一般不 大，只有在干管損壞時才能轉輸較大的流量。大，只有在干管損壞時才能轉輸較大的流量。 主要包括主要包括 管段直徑與水頭損失計算管段直徑與水頭損失計算 管網(wǎng)計算基礎方

24、程管網(wǎng)計算基礎方程 管網(wǎng)計算方法分類管網(wǎng)計算方法分類 管網(wǎng)水力計算管網(wǎng)水力計算 4 供水管網(wǎng)系統(tǒng)水力學基本方程供水管網(wǎng)系統(tǒng)水力學基本方程 v D q 4 2 v q D 4 4.1 4.1 管徑計算管徑計算 管道直徑、管段計算流量和水流速度之間滿管道直徑、管段計算流量和水流速度之間滿 足以下關系：足以下關系： 在確定的計算流量下，管道直徑是流速的函在確定的計算流量下，管道直徑是流速的函 數(shù)：數(shù)： 從從技術上技術上考慮，水流的最大速度應不超過考慮，水流的最大速度應不超過 2.53.0米米/秒（防止水錘），最小速度不得小秒（防止水錘），最小速度不得小 于于0.6米米/秒（防止沉積）。秒（防止沉積）

25、。 從從經(jīng)濟上經(jīng)濟上考慮，較大的水流速度可減小管考慮，較大的水流速度可減小管 道直徑，降低工程造價；但由于水流速度大而道直徑，降低工程造價；但由于水流速度大而 會導致水頭損失增加，從而加大運行的動力費會導致水頭損失增加，從而加大運行的動力費 用。合理的流速應該使得在一定年限（投資償用。合理的流速應該使得在一定年限（投資償 還期）內管網(wǎng)造價與運行費用之和最小。還期）內管網(wǎng)造價與運行費用之和最小。 4.1 4.1 管徑計算管徑計算 ) 100 ( )( 1 21 C p MtC MMtCWt 1 100 1 MC p tt W W t 設設Wt為總費用，為總費用，C為管網(wǎng)造價，為管網(wǎng)造價，M1為年

26、度運為年度運 行電費，行電費，M2為年折舊費用，為年折舊費用，t為投資償還年限。為投資償還年限。 則有：則有： 投資償還期內的投資償還期內的年度總費用年度總費用為：為： 因因M2與管網(wǎng)造價有關，以管網(wǎng)造價的百分數(shù)計，與管網(wǎng)造價有關，以管網(wǎng)造價的百分數(shù)計， 100 p 可表示為可表示為M2= C De M1 C p t 100 1 Ve C p t 100 1 W M1 W V W 0D W 0 管徑管徑 （mm）平均經(jīng)濟流速平均經(jīng)濟流速 （m/s） D=100400 D400 0.60.9 0.91.4 經(jīng)濟流速經(jīng)濟流速: Q一定一定,在資金償還期內在資金償還期內,管網(wǎng)的造價和管網(wǎng)的造價和 管

27、理費用之和為最小時相應流速為管理費用之和為最小時相應流速為經(jīng)濟流速經(jīng)濟流速. 經(jīng)濟管徑經(jīng)濟管徑: 如果如果Q一定一定,由經(jīng)濟流速制定的管徑叫由經(jīng)濟流速制定的管徑叫 經(jīng)濟管徑經(jīng)濟管徑. 經(jīng)濟流量經(jīng)濟流量:如果如果DN一定一定,由經(jīng)濟流速決定的管段通由經(jīng)濟流速決定的管段通 過的流量叫過的流量叫經(jīng)濟流量經(jīng)濟流量. 在重力條件下在重力條件下, 把把H用完所得管徑為經(jīng)濟管徑用完所得管徑為經(jīng)濟管徑. DN(m m) 100150200250300400 V(m/s) 0.840.941.091.231.271.43 Q(L/s) 6.5916.634.260.489.919.7 DN(m m) 45050

28、06007008009001000 V(m/s) 1.491.591.791.811.912.002.0 Q(L/s) 236.9312.2506.1696.5960.1 1272.31641.5 D-V-Q,以靠近為原則以靠近為原則 222 52 2 8 2 SQALQLQ gD g V d L HHh jiij RJCV 流量和水頭損失的關系：流量和水頭損失的關系： 均勻流基本公式：均勻流基本公式： 4.1 4.1 水頭損失計算水頭損失計算 舍維列夫公式（適用于舊鑄鐵管和舊鋼管）舍維列夫公式（適用于舊鑄鐵管和舊鋼管） 時：當smV/2 . 1 3 . 1 2 00107. 0 D V J

29、時：當smV/2 . 1 3 . 1 2 3 . 0 3 . 1 2 00107. 0 ) 867. 0 1 (000912. 0 D V K VD V J 巴甫洛夫斯基公式（適用于混凝土管、鋼巴甫洛夫斯基公式（適用于混凝土管、鋼 筋混凝土管和渠道）筋混凝土管和渠道） y R n C 1 對于混凝土管和鋼筋混凝土給水管，當對于混凝土管和鋼筋混凝土給水管，當 0.01n0.04時，時，y值可采用值可采用1/6。 Rnny)10. 0(75. 013. 05 . 2 海曾海曾威廉公式威廉公式 87. 4852. 1 852. 1 67.10 DC LQ h 水管種類水管種類海曾海曾-威廉系數(shù)威廉系

30、數(shù)C 塑料管塑料管 新鑄鐵管、涂瀝青或水泥的鑄鐵管新鑄鐵管、涂瀝青或水泥的鑄鐵管 混凝土管、焊接鋼管混凝土管、焊接鋼管 舊鑄鐵管和舊鋼管舊鑄鐵管和舊鋼管 150 130 120 100 柯爾勃洛克公式柯爾勃洛克公式 ) Re 51. 2 71. 3 lg(2 1 D k 水管種類水管種類粗糙系數(shù)粗糙系數(shù)k（mm） 涂瀝青鑄鐵管涂瀝青鑄鐵管 涂水泥鑄鐵管涂水泥鑄鐵管 涂瀝青鋼管涂瀝青鋼管 鍍鋅鋼管鍍鋅鋼管 石棉水泥管石棉水泥管 離心法鋼筋混凝土管離心法鋼筋混凝土管 塑料管塑料管 0.050.125 0.50 0.05 0.125 0.030.04 0.040.25 0.010.03 目的：目的：

31、確定各水源節(jié)點的供水量、各管段的流確定各水源節(jié)點的供水量、各管段的流 量和管徑、全部節(jié)點的水壓。量和管徑、全部節(jié)點的水壓。 多水源環(huán)狀管網(wǎng)的管段數(shù)多水源環(huán)狀管網(wǎng)的管段數(shù)、節(jié)點數(shù)、節(jié)點數(shù)、基、基 環(huán)數(shù)環(huán)數(shù)和水源數(shù)和水源數(shù)滿足列關系：滿足列關系： + +- - 單水源環(huán)狀管網(wǎng)：單水源環(huán)狀管網(wǎng)： + +-1 -1 樹狀管網(wǎng)：樹狀管網(wǎng)： -1 -1 4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎方程管網(wǎng)計算基礎方程 管網(wǎng)水力計算時，節(jié)點流量、管段長度為已管網(wǎng)水力計算時，節(jié)點流量、管段長度為已 知，需要確定管道的直徑和流量，有知，需要確定管道的直徑和流量，有2P2P個未知數(shù)，個未知數(shù)， 利用經(jīng)濟流速確定流量與直徑的關系，

32、實際上只利用經(jīng)濟流速確定流量與直徑的關系，實際上只 要求解個未知數(shù)。要求解個未知數(shù)。 管網(wǎng)中的水流必須符合質量守恒和能量守管網(wǎng)中的水流必須符合質量守恒和能量守 恒原理，即滿足連續(xù)方程和能量方程。獨立的連恒原理，即滿足連續(xù)方程和能量方程。獨立的連 續(xù)性方程數(shù)為個，獨立的能量方程數(shù)為續(xù)性方程數(shù)為個，獨立的能量方程數(shù)為 個，共計個。個，共計個。 4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎方程管網(wǎng)計算基礎方程 個節(jié)點連續(xù)性方程：個節(jié)點連續(xù)性方程： 0 1 iji qq qi為節(jié)點流量，為節(jié)點流量，qij為管段流量，離開節(jié)點為為管段流量，離開節(jié)點為 正，流向節(jié)點為負。正，流向節(jié)點為負。 0 2 iji qq 0 SJ

33、 iji qq 4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎方程管網(wǎng)計算基礎方程 個基環(huán)能量方程：個基環(huán)能量方程： 0 I ij h hij為管段水頭損失，順時針方向為正，逆時為管段水頭損失，順時針方向為正，逆時 針方向為負。針方向為負。 0 II ij h 0 L ij h 4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎方程管網(wǎng)計算基礎方程 在管網(wǎng)水力計算時，根據(jù)求解的未知數(shù)是在管網(wǎng)水力計算時，根據(jù)求解的未知數(shù)是 管段流量還是節(jié)點水壓，可以分為解環(huán)方程、管段流量還是節(jié)點水壓，可以分為解環(huán)方程、 解節(jié)點方程和解管段方程三類。解節(jié)點方程和解管段方程三類。 解環(huán)方程：解環(huán)方程：管網(wǎng)經(jīng)流量分配后，各節(jié)點已管網(wǎng)經(jīng)流量分配后，各節(jié)點已

34、滿足連續(xù)性方程，可是由該流量求出的管段水滿足連續(xù)性方程，可是由該流量求出的管段水 頭損失，頭損失， 并不同時滿足并不同時滿足L個環(huán)的能量方程，為個環(huán)的能量方程，為 此必須多次將各管段的流量反復調整，直到滿此必須多次將各管段的流量反復調整，直到滿 足能量方程，從而得出各管段的流量和水頭損足能量方程，從而得出各管段的流量和水頭損 失。失。 4.3 4.3 管網(wǎng)計算方法分類管網(wǎng)計算方法分類 解節(jié)點方程：解節(jié)點方程：在假定每一節(jié)點水壓的條件下，在假定每一節(jié)點水壓的條件下， 應用連續(xù)性方程以及管段壓降方程，通過計算求出應用連續(xù)性方程以及管段壓降方程，通過計算求出 每一節(jié)點的水壓。節(jié)點水壓已知后，即可以從

35、任一每一節(jié)點的水壓。節(jié)點水壓已知后，即可以從任一 管段兩端節(jié)點的水壓差得出該管段的水頭損失，進管段兩端節(jié)點的水壓差得出該管段的水頭損失，進 一步從流量和水頭損失之間的關系算出管段流量。一步從流量和水頭損失之間的關系算出管段流量。 解管段方程：解管段方程：應用連續(xù)性方程和能量方程，求應用連續(xù)性方程和能量方程，求 得各管段流量和水頭損失，再根據(jù)已知節(jié)點水壓求得各管段流量和水頭損失，再根據(jù)已知節(jié)點水壓求 出其余各節(jié)點水壓。出其余各節(jié)點水壓。 4.3 4.3 管網(wǎng)計算方法分類管網(wǎng)計算方法分類 4.4 4.4 樹狀管網(wǎng)水力計算樹狀管網(wǎng)水力計算 計算步驟：計算步驟： 確定各管段的流量；確定各管段的流量；

36、根據(jù)經(jīng)濟流速選取標準管徑；根據(jù)經(jīng)濟流速選取標準管徑； 計算各管段的水頭損失；計算各管段的水頭損失； 確定控制點；確定控制點； 計算控制線路的總水頭損失，確定水泵揚程或計算控制線路的總水頭損失，確定水泵揚程或 水塔高度；水塔高度； 確定各支管可利用的剩余水頭；確定各支管可利用的剩余水頭； 計算各支管的平均水力坡度，選定管徑。計算各支管的平均水力坡度，選定管徑。 某鎮(zhèn)供水區(qū)用水人口某鎮(zhèn)供水區(qū)用水人口5 5萬人，最高日用水量定額萬人，最高日用水量定額 為為150150/(/(人人) )，要求最小服務水頭為，要求最小服務水頭為1616。節(jié)。節(jié) 點接某工廠，工業(yè)用水量為點接某工廠，工業(yè)用水量為40040

37、03 3/ /，兩班制，兩班制， 均勻使用。城市地形平坦，地面標高為均勻使用。城市地形平坦，地面標高為5.OO5.OO。 水泵水泵 水塔水塔 01 2 3 48 5 67 250 450300600 230 190 205 650 150 1 1總用水量總用水量 設計最高日生活用水量：設計最高日生活用水量： 50000500000.150.157500m7500m3 3/d/d86.81L/s86.81L/s 工業(yè)用水量：工業(yè)用水量： 400400161625m25m3 3/h/h6.94L/s6.94L/s 總水量為：總水量為： QQ86.8186.816.946.9493.75L/s93.

38、75L/s 2 2管線總長度：管線總長度： LL2425m2425m，其中水塔到節(jié)點，其中水塔到節(jié)點0 0的管段兩側無用戶的管段兩側無用戶 不計入。不計入。 3 3比流量：比流量： (93.75(93.756.94)6.94)242524250.0358L/s0.0358L/s 4沿線流量：沿線流量： 管段管段管段長度（管段長度（m）沿線流量（沿線流量（L/s） 01 12 23 14 48 45 56 67 300 150 250 450 650 230 190 205 3000.035810.74 1500.03585.37 2500.03588.95 4500.035816.11 650

39、0.035823.27 2300.03588.23 1900.03586.80 2050.03587.34 合計合計242586.81 5節(jié)點流量：節(jié)點流量： 節(jié)點節(jié)點節(jié)點流量（節(jié)點流量（L/s） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.510.745.37 0.5(10.74+5.37+16.11) 16.11 0.5(5.37+8.95) 7.16 0.58.954.48 0.5(16.11+23.27+8.23) 23.80 0.5(8.23+6.80)7.52 0.5(6.80+7.34)7.07 0.57.343.67 0.523.2711.63 合計合計86.81 93.7588.

40、3860.6311.63 4.48 11.64 3.67 10.74 18.26 水泵水泵 水塔水塔 01 2 3 48 5 67 250 450300600 230 190 205 650 150 3.67 11.63 4.48 7.16 23.80+6.94 7.07 7.52 16.11 5.37 6干管水力計算：干管水力計算： 管段管段流量流量 （L/s） 流速流速 （m/s） 管徑（管徑（mm）水頭損失（水頭損失（m） 水塔水塔0 01 14 48 93.75 88.38 60.63 11.63 0.75 0.70 0.86 0.66 400 400 300 100 1.27 0.5

41、6 1.75 3.95 h7.53 選定節(jié)點選定節(jié)點8為控制點，按經(jīng)濟流速確定為控制點，按經(jīng)濟流速確定 管徑。管徑。 7支管水力計算支管水力計算 管段管段 起端水壓起端水壓 （m） 終端水壓終端水壓 （m） 允許水頭損失允許水頭損失 （m） 管長管長 （m） 平均水力平均水力 坡度坡度 13 47 26.70 24.95 21.00 21.00 5.70 3.95 400 625 0.01425 0.00632 管段管段流量流量(L/s) 管徑管徑(mm) 水力坡度水力坡度水頭損失水頭損失(m) 12 23 45 56 67 11.64 4.48 18.26 10.74 3.67 150(10

42、0) 100 200(150) 150 100 0.00617 0.00829 0.00337 0.00631 0.00581 1.85(16.8) 2.07 0.64(3.46) 1.45 1.19 8確定水塔高度和水泵揚程確定水塔高度和水泵揚程 )(53.23 00. 553. 700. 500.16 )( m ZZhHHotot 水泵揚程需要根據(jù)水塔的水深、吸水井最水泵揚程需要根據(jù)水塔的水深、吸水井最 低水位標高、水泵吸水管路和壓水管水頭損失低水位標高、水泵吸水管路和壓水管水頭損失 計算確定。計算確定。 樹狀網(wǎng)中，當管網(wǎng)節(jié)點流量算出后，利用節(jié)點流量樹狀網(wǎng)中，當管網(wǎng)節(jié)點流量算出后，利用節(jié)點

43、流量 平衡關系就可把每個管段流量直接算出來，同時也確平衡關系就可把每個管段流量直接算出來，同時也確 定了水流方向。樹狀網(wǎng)各管段均為串聯(lián)管路，當個別定了水流方向。樹狀網(wǎng)各管段均為串聯(lián)管路，當個別 管的管徑改變時，為了供給要求的水量，只須改變管管的管徑改變時，為了供給要求的水量，只須改變管 網(wǎng)始點的水壓，而各管段的流量仍舊不變。網(wǎng)始點的水壓，而各管段的流量仍舊不變。 環(huán)狀網(wǎng)不同，當環(huán)狀網(wǎng)已定，節(jié)點流量的數(shù)值也已環(huán)狀網(wǎng)不同，當環(huán)狀網(wǎng)已定，節(jié)點流量的數(shù)值也已 知時，為滿足供水要求，通過管網(wǎng)各管段的流量可以知時，為滿足供水要求，通過管網(wǎng)各管段的流量可以 有許多流量分配的方案，這因為管網(wǎng)各環(huán)不僅包括串有許

44、多流量分配的方案，這因為管網(wǎng)各環(huán)不僅包括串 聯(lián)管路，而且也有并聯(lián)管路。如改變一條管段的管徑，聯(lián)管路，而且也有并聯(lián)管路。如改變一條管段的管徑， 則所有管段的流量皆為未知數(shù)，但樹網(wǎng)中僅管徑為未則所有管段的流量皆為未知數(shù)，但樹網(wǎng)中僅管徑為未 知數(shù)。為求出這些未知數(shù)，就要作出必要數(shù)目的方程知數(shù)。為求出這些未知數(shù)，就要作出必要數(shù)目的方程 式。式。 4.4 4.4 環(huán)狀管網(wǎng)水力計算環(huán)狀管網(wǎng)水力計算 A、特點、特點:(與樹枝網(wǎng)比較與樹枝網(wǎng)比較) 1、水力條件、水力條件：枝：節(jié)點：枝：節(jié)點 00 iij QQq 環(huán)：環(huán)： 1 22 34 34 1 0hhhh 12 4 3 + + 2、通過每管段的流量、通過每

45、管段的流量無窮多解答無窮多解答 環(huán)狀網(wǎng)水力計算：環(huán)狀網(wǎng)水力計算：Qi，Di（每一管段）（每一管段） 設管段數(shù)為設管段數(shù)為P，未知數(shù)為，未知數(shù)為2P，L個環(huán)，個環(huán)，J個節(jié)點個節(jié)點 須須2P個方程式：個方程式：P=L+J-1 由水力條件可列由水力條件可列P個方程式個方程式 引入引入P個方程式：經(jīng)濟條件個方程式：經(jīng)濟條件 得得P個方程式個方程式 0 i W D 數(shù)學上證明數(shù)學上證明: 1)解解2P個方程式不可能求出經(jīng)濟流量分配和個方程式不可能求出經(jīng)濟流量分配和 經(jīng)濟管徑經(jīng)濟管徑,只有在流量已知時才可能求出經(jīng)濟只有在流量已知時才可能求出經(jīng)濟 管徑管徑; 2)只有把環(huán)狀網(wǎng)改為樹枝網(wǎng)只有把環(huán)狀網(wǎng)改為樹枝網(wǎng)

46、,才會最經(jīng)濟才會最經(jīng)濟; 3)在環(huán)狀網(wǎng)計算前在環(huán)狀網(wǎng)計算前,必須先進行人為流量分配必須先進行人為流量分配. B、流量分配、流量分配從經(jīng)濟安全的角度從經(jīng)濟安全的角度 1、輸水線路，選擇最短的輸水線路，決定每、輸水線路，選擇最短的輸水線路，決定每 一管段的水流方向；一管段的水流方向； 2、干管間的流量分配盡可能接近，便于干管、干管間的流量分配盡可能接近，便于干管 管徑相接近；管徑相接近； 3、連接干管流量分配，當某一干管損壞時，、連接干管流量分配，當某一干管損壞時， 經(jīng)它轉輸時不致引起過大的水頭損失。經(jīng)它轉輸時不致引起過大的水頭損失。 對置水塔給水管網(wǎng)對置水塔給水管網(wǎng): 1)最大用水小時流量分配最

47、大用水小時流量分配,要考慮泵站、水塔要考慮泵站、水塔 供水范圍；供水范圍； 2）流量平衡：）流量平衡： 0 ij Qiq （1）每一個節(jié)點：）每一個節(jié)點： （2）整個管網(wǎng)：）整個管網(wǎng)： 2 2 ( ( TTjT PPjP QqQ QqQ 集中） 集中） 分界線上各點，一般由水塔、泵站同時供給。分界線上各點，一般由水塔、泵站同時供給。 3）最大用水小時，最大轉輸小時都要進行）最大用水小時，最大轉輸小時都要進行 流量分配流量分配 C、步驟、步驟 1、準備工作，求、準備工作，求Qd、Qh，定線，定線，ql、qj； ； 2、決定每一管段流量，人為流量分配；、決定每一管段流量，人為流量分配； 3、由已知

48、的人為分配流量、由已知的人為分配流量Qi選擇經(jīng)濟流速求選擇經(jīng)濟流速求Di 5、求水塔高度，水泵揚程，及每一節(jié)點的水壓、求水塔高度，水泵揚程，及每一節(jié)點的水壓 高度高度 6、根據(jù)每一節(jié)點的水壓繪制等水壓線、根據(jù)每一節(jié)點的水壓繪制等水壓線 4、平差計算、平差計算 0 i h D、管徑的決定：、管徑的決定： 1、一般由、一般由Qh分配流量決定；分配流量決定； 2、對置水塔應以最大用水小時為主，同時最大轉輸、對置水塔應以最大用水小時為主，同時最大轉輸 小時分配流量，選大的決定管徑；小時分配流量，選大的決定管徑； 3、連接干管管徑一般大于、連接干管管徑一般大于100mm（通過消防流量）（通過消防流量）

49、連接干管（連接干管（BC）管徑小于對應同節(jié)點的干管（）管徑小于對應同節(jié)點的干管（AB） 管徑小管徑小23級（級（500-450-400-300） A B C 根據(jù)環(huán)網(wǎng)水流的運動規(guī)律，能得到環(huán)網(wǎng)計算的兩個根據(jù)環(huán)網(wǎng)水流的運動規(guī)律，能得到環(huán)網(wǎng)計算的兩個 基本條件，用以作出求解這些未知數(shù)的方程式?；緱l件，用以作出求解這些未知數(shù)的方程式。 1、流入任一節(jié)點的各管段流量之和等于該節(jié)點流、流入任一節(jié)點的各管段流量之和等于該節(jié)點流 出 的 各 管 段 流 量 之 和 再 加 上 節(jié) 點 流 量 。 即 ：出 的 各 管 段 流 量 之 和 再 加 上 節(jié) 點 流 量 。 即 ： Qi+qij=0。 2、在環(huán)

50、網(wǎng)的任一閉合環(huán)內各管段水頭損失的代數(shù)、在環(huán)網(wǎng)的任一閉合環(huán)內各管段水頭損失的代數(shù) 和等于零。和等于零。 2 0 hs Q h 環(huán)方程組解法（逐步近似法）環(huán)方程組解法（逐步近似法） 原理：原理：在初步分配流量確定的管徑基礎上，逐在初步分配流量確定的管徑基礎上，逐 步調整管段流量以滿足能量方程。步調整管段流量以滿足能量方程。 L個非線形的能量方程：個非線形的能量方程： 0),( 3211 P qqqqF 0),( 3212 P qqqqF 0),( 321 PL qqqqF 初步分配的流量一般不滿足能量方程：初步分配的流量一般不滿足能量方程： 0),( 00 3 0 2 0 11 P qqqqF 0

51、),( 00 3 0 2 0 12 P qqqqF 0),( 00 3 0 2 0 1 PL qqqqF 初步分配流量與實際流量的的差額為初步分配流量與實際流量的的差額為 q，實際流量應滿足能量方程：，實際流量應滿足能量方程： 0),( 0 3 0 32 0 21 0 11 PP qqqqqqqqF 0),( 0 3 0 32 0 21 0 12 PP qqqqqqqqF 0),( 0 3 0 32 0 21 0 1 PPL qqqqqqqqF 將函數(shù)在分配流量上展開，并忽略高階微量：將函數(shù)在分配流量上展開，并忽略高階微量： 0)(),( 1 2 2 1 1 1 1 00 2 0 11 P P

52、 P q q F q q F q q F qqqF 0)(),( 2 2 2 2 1 1 2 00 2 0 12 P P P q q F q q F q q F qqqF 0)(),( 2 2 1 1 00 2 0 1 P P LLL PL q q F q q F q q F qqqF 1 00 3 0 2 0 11 ),(hqqqqF P 2 00 3 0 2 0 12 ),(hqqqqF P LPL hqqqqF),( 00 3 0 2 0 1 方程組的第一部分稱為閉合差：方程組的第一部分稱為閉合差： 將閉合差項移到方程組的左邊，得到關將閉合差項移到方程組的左邊，得到關 于流量誤差（校正流

53、量）的線性方程組：于流量誤差（校正流量）的線性方程組： 1 1 2 2 1 1 1 1 hq q F q q F q q F P P 2 2 2 2 2 1 1 2 hq q F q q F q q F P P LP P LLL hq q F q q F q q F 2 2 1 1 利用線性代數(shù)的多種方法可求解利用線性代數(shù)的多種方法可求解 出校正流量。因為忽略了高階項，得出校正流量。因為忽略了高階項，得 到的解仍然不能滿足能量方程，需要到的解仍然不能滿足能量方程，需要 反復迭代反復迭代求解，直到誤差小于允許誤求解，直到誤差小于允許誤 差值。差值。 環(huán)方程組解法（平差法，又稱環(huán)方程組解法（平差法

54、，又稱哈代哈代- -克羅斯法）克羅斯法） hqSqSqSqS 2 5454 2 4141 2 5252 2 2121 Q Q1 1 Q Q2 2Q Q3 3 Q Q4 4Q Q5 5 Q Q6 6 21 q 32 q 63 q 52 q 41 q 54 q 65 q 4 45 56 6 3 3 2 21 1 hqSqSqSqS 2 5252 2 3232 2 6565 2 6363 Q Q1 1Q Q2 2 Q Q3 3 Q Q4 4 Q Q5 5 Q Q6 6 21 q 32 q 63 q 52 q41 q 54 q 65 q4 45 56 6 3 3 2 21 1 h q q h 0)()

55、()()( 2 5454 2 4141 2 5252 2 2121 qqSqqSqqqSqqS 0)()()()( 2 5252 2 3232 2 6565 2 6363 qqqSqqSqqSqqS 忽略相鄰環(huán)校正流量和二階微量的影響：忽略相鄰環(huán)校正流量和二階微量的影響： 0)(2 5454414152522121 qqSqSqSqSh )(2Sq h q 02 2 222 2 2 545454 2 5454 2 414141 2 4141 2 52525252 2 525252 2 5252 2 212121 2 2121 qSqqSqS qSqqSqS qSqqSqqSqSqqSqS qS

56、qqSqS 校正流量的符號與水頭損失閉合差的符號相反校正流量的符號與水頭損失閉合差的符號相反 步驟：步驟： 根據(jù)連續(xù)性條件初步分配管段流量；根據(jù)連續(xù)性條件初步分配管段流量； 計算各管段的水頭損失；計算各管段的水頭損失； 以順時針方向為正，逆時針方向為負，計以順時針方向為正，逆時針方向為負，計 算各環(huán)的水頭損失閉合差；算各環(huán)的水頭損失閉合差； 計算各管段的計算各管段的S Sij ijq qijij和每一環(huán)的 和每一環(huán)的SSij ijq qijij； ； 計算各環(huán)的校正流量；計算各環(huán)的校正流量； 將管段流量加上校正流量重新計算水頭損將管段流量加上校正流量重新計算水頭損 失，直到最大閉合差小于允許誤

57、差為止。失，直到最大閉合差小于允許誤差為止。 手工計算時手工計算時:每環(huán)閉合差每環(huán)閉合差0.5m，大環(huán)閉合差，大環(huán)閉合差1.0m； 電算時：電算時：0.010.05m 節(jié)點方程組解法節(jié)點方程組解法 原理：原理：在初步擬訂壓力的基礎上，逐步調整節(jié)在初步擬訂壓力的基礎上，逐步調整節(jié) 點水壓以滿足連續(xù)性方程。點水壓以滿足連續(xù)性方程。 節(jié)點流量應該滿足連續(xù)性方程：節(jié)點流量應該滿足連續(xù)性方程： 0 iji qQ 0 2 1 2 1 2 1 2 1 jijiijiijijiji HHHHSQhhSQ 2 ijijij qSh ijijijij hhSq 2 1 2 1 0 1 2 1 1 2 1 11 k

58、kk HHHHSQ 0 2 2 1 2 2 1 22 kkk HHHHSQ 0 2 1 2 1 , kSJkSJkSJSJ HHHHSQ 個連續(xù)性方程：個連續(xù)性方程： 一般表達式：一般表達式： 0),( 3211 SJ HHHH 0),( 3212 SJ HHHH 0),( 321 SJSJ HHHH 初步擬定的水壓一般不滿足連續(xù)性方程：初步擬定的水壓一般不滿足連續(xù)性方程： 0),( 3211 SJ HHHH 0),( 3212 SJ HHHH 0),( 321 SJSJ HHHH 初步擬定水壓與實際水壓的差額為初步擬定水壓與實際水壓的差額為， 實際水壓應滿足連續(xù)性方程：實際水壓應滿足連續(xù)性方

59、程： 0),( 0 2 0 21 0 11 SJSJ HHHHHH 0),( 0 2 0 21 0 12 SJSJ HHHHHH 0),( 0 2 0 21 0 1 SJSJSJ HHHHHH 將函數(shù)在分配流量上展開，并忽略高階微量：將函數(shù)在分配流量上展開，并忽略高階微量： 0)(),( 1 2 2 1 1 1 1 00 2 0 11 SJ SJ SJ H H H H H H HHH 0)(),( 2 2 2 2 1 1 2 00 2 0 12 SJ SJ SJ H H H H H H HHH 0)(),( 2 2 1 1 00 2 0 1 SJ SJ SJSJSJ SJSJ H H H H

60、H H HHH 1 00 3 0 2 0 11 ),(qHHHH SJ 方程組的第一部分稱為閉合差：方程組的第一部分稱為閉合差： 2 00 3 0 2 0 12 ),(qHHHH SJ SJSJSJ qHHHH ),( 00 3 0 2 0 1 將閉合差項移到方程組的右邊，得到關將閉合差項移到方程組的右邊，得到關 于水壓誤差（校正壓力）的線性方程組：于水壓誤差（校正壓力）的線性方程組： 1 1 2 2 1 1 1 1 qH H H H H H SJ SJ 2 2 2 2 2 1 1 2 qH H H H H H SJ SJ SJSJ SJ SJSJSJ qH H H H H H 2 2 1 1