管網(wǎng)水力計(jì)算樹狀管網(wǎng)計(jì)算課件

1、管網(wǎng)水力計(jì)算管網(wǎng)水力計(jì)算 我們這里討論的管網(wǎng)水力計(jì)算都是新建管網(wǎng)的水我們這里討論的管網(wǎng)水力計(jì)算都是新建管網(wǎng)的水力計(jì)算。力計(jì)算。 對于改建和擴(kuò)建的管網(wǎng)，因現(xiàn)有管線遍布在街道對于改建和擴(kuò)建的管網(wǎng)，因現(xiàn)有管線遍布在街道下，非但管線太多，而且不同管徑交接，計(jì)算時(shí)下，非但管線太多，而且不同管徑交接，計(jì)算時(shí)比新設(shè)計(jì)的管網(wǎng)較為困難。其原因是由于生活和比新設(shè)計(jì)的管網(wǎng)較為困難。其原因是由于生活和生產(chǎn)用水量不斷增長，水管結(jié)垢或腐蝕等，使計(jì)生產(chǎn)用水量不斷增長，水管結(jié)垢或腐蝕等，使計(jì)算結(jié)果易于偏離實(shí)際，這時(shí)必須對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行算結(jié)果易于偏離實(shí)際，這時(shí)必須對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行調(diào)查研究，調(diào)查用水量、節(jié)點(diǎn)流量、不同材料管調(diào)查研究，

2、調(diào)查用水量、節(jié)點(diǎn)流量、不同材料管道的阻力系數(shù)和實(shí)際管徑、管網(wǎng)水壓分布等。道的阻力系數(shù)和實(shí)際管徑、管網(wǎng)水壓分布等。第一節(jié)第一節(jié) 樹狀網(wǎng)計(jì)算樹狀網(wǎng)計(jì)算 多數(shù)小型給水和工業(yè)企業(yè)給水在建設(shè)初期多數(shù)小型給水和工業(yè)企業(yè)給水在建設(shè)初期往往采用樹狀網(wǎng)，以后隨著城市和用水量往往采用樹狀網(wǎng)，以后隨著城市和用水量的發(fā)展，可根據(jù)需要逐步連接成為環(huán)狀網(wǎng)。的發(fā)展，可根據(jù)需要逐步連接成為環(huán)狀網(wǎng)。村狀網(wǎng)的計(jì)算比較簡單，主要原因是樹狀村狀網(wǎng)的計(jì)算比較簡單，主要原因是樹狀網(wǎng)中每一管段的流量容易確定，且可以得網(wǎng)中每一管段的流量容易確定，且可以得到唯一的管段流量。到唯一的管段流量。樹狀網(wǎng)計(jì)算樹狀網(wǎng)計(jì)算p樹狀網(wǎng)計(jì)算步驟樹狀網(wǎng)計(jì)算步驟在

3、每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)流量平衡條件在每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)流量平衡條件q qi i+q+qijij0 0，無論從二級(jí)泵站起順，無論從二級(jí)泵站起順?biāo)鞣较蛲扑慊驈目刂泣c(diǎn)起向二級(jí)泵站方向推算，只能得出唯一的水流方向推算或從控制點(diǎn)起向二級(jí)泵站方向推算，只能得出唯一的管管段流量段流量q qijij ，或者可以說樹狀網(wǎng)只有唯一的流量分配。，或者可以說樹狀網(wǎng)只有唯一的流量分配。任一管段的流量決定后，即可任一管段的流量決定后，即可按經(jīng)濟(jì)流速按經(jīng)濟(jì)流速v ve e求出管徑求出管徑D D，并，并求得水頭求得水頭損失損失h hijij。選定一條干線，例如從二級(jí)泵站到控制點(diǎn)的任一條干管線，將此干線選定一條干線，例如從二級(jí)泵站到

4、控制點(diǎn)的任一條干管線，將此干線上各管段的水頭損失相加，求出上各管段的水頭損失相加，求出干線的總水頭損失干線的總水頭損失，即可按式，即可按式H Hp pZ Zc c+H+Hc c+h+hs s+h+hc c+h+hn n (m) (m)和式和式H Ht t= H= Hc c+h+hn n（Z Zt tZ Zc c）計(jì)算二級(jí)泵站所需揚(yáng)程）計(jì)算二級(jí)泵站所需揚(yáng)程或水塔所需的高度或水塔所需的高度。這里，控制點(diǎn)的選擇很重要，如果控制點(diǎn)選擇不。這里，控制點(diǎn)的選擇很重要，如果控制點(diǎn)選擇不當(dāng)而出現(xiàn)某些地區(qū)水壓不足時(shí)，應(yīng)重行選定控制點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)而出現(xiàn)某些地區(qū)水壓不足時(shí)，應(yīng)重行選定控制點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。干線計(jì)算后，得出

5、干線上各節(jié)點(diǎn)包括接出支線處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高干線計(jì)算后，得出干線上各節(jié)點(diǎn)包括接出支線處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高( (等等于于節(jié)點(diǎn)處地面標(biāo)高加服務(wù)水頭節(jié)點(diǎn)處地面標(biāo)高加服務(wù)水頭) )。因此在計(jì)算樹狀網(wǎng)的支線時(shí)，起點(diǎn)。因此在計(jì)算樹狀網(wǎng)的支線時(shí)，起點(diǎn)的水壓標(biāo)高已知，而的水壓標(biāo)高已知，而支線終點(diǎn)的水壓標(biāo)高等于終點(diǎn)的地面標(biāo)高與最小支線終點(diǎn)的水壓標(biāo)高等于終點(diǎn)的地面標(biāo)高與最小服務(wù)水頭之和服務(wù)水頭之和。從支線起點(diǎn)和終點(diǎn)的水壓標(biāo)高差除以支線長度，即得。從支線起點(diǎn)和終點(diǎn)的水壓標(biāo)高差除以支線長度，即得支線的水力坡度（支線的水力坡度（i=i=（H Hi iH Hj j）/L/Lijij），），再從支線每一管段的流量并再從支線每一管段

6、的流量并參照此水力坡度選定相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。參照此水力坡度選定相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題 某城市供水區(qū)用最高日最高時(shí)用水量為某城市供水區(qū)用最高日最高時(shí)用水量為0.09375m m3 3/d/d，要求，要求最小服務(wù)水頭為最小服務(wù)水頭為157kPa(15.7m)157kPa(15.7m)。節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)4 4接某工廠，工業(yè)用接某工廠，工業(yè)用水量為水量為400m400m3 3/d/d，兩班制，均勻使用。城市地形平坦，地面，兩班制，均勻使用。城市地形平坦，地面標(biāo)高為標(biāo)高為5.00m5.00m，管網(wǎng)布置見圖。，管網(wǎng)布置見圖。樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p總用水量總用水量設(shè)計(jì)最高日生活用水量：

7、設(shè)計(jì)最高日生活用水量： Q設(shè)設(shè)=Q最高時(shí)最高時(shí)=0.09375=0.09375m3/s/s工業(yè)用水量：工業(yè)用水量： 兩班制，均勻用水，則每天用水時(shí)間為兩班制，均勻用水，則每天用水時(shí)間為16h 工業(yè)用水量（集中流量）工業(yè)用水量（集中流量）=400/16=25m3/h=6.94L/s樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p比流量比流量管線總長度管線總長度L： L =2425m(=2425m(其中水塔到其中水塔到0 0節(jié)點(diǎn)的管段兩側(cè)無用戶，不配節(jié)點(diǎn)的管段兩側(cè)無用戶，不配水，因此未計(jì)入水，因此未計(jì)入L ) )比流量比流量qs： q qs s=(Q=(Qq)/Lq)/L 其中，其中， q q（集中流量）（集中流量

8、）=6.94L/s, =6.94L/s, L =2425m=2425m 則則q qs s=(Q=(Qq)/Lq)/L =(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms) =(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms)樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p沿線流量沿線流量沿線流量沿線流量q1=qsL：樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p節(jié)點(diǎn)流量節(jié)點(diǎn)流量節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)流量流量q qi i=0.5q=0.5q1 1：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)4 4除包括流量除包括流量23.80L/s23.80L/s以外，還應(yīng)以外，還應(yīng)包括工業(yè)用水集中流量包括工業(yè)用水集中流量6.94L/s6.94L/s。樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)

9、算例題p干管各管段的水力計(jì)算干管各管段的水力計(jì)算因城市用水區(qū)地形平坦，控制點(diǎn)選在離泵站最因城市用水區(qū)地形平坦，控制點(diǎn)選在離泵站最遠(yuǎn)的干管線上的節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)的干管線上的節(jié)點(diǎn)8。樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p干管各管段的水力計(jì)算干管各管段的水力計(jì)算管段流量的確定管段流量的確定 各管段的管段流量等于該管段后所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流各管段的管段流量等于該管段后所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量之和量之和q水塔水塔0 q水塔水塔0=q0+q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8 =93.75L/s=93.75L/sq01 q01= =q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8=88.38L/s=88.38L/sq14 q1

10、4=q4+q5+q6+q7+q8=60.63L/s=60.63L/sq48 q48=q8=11.63L/s=11.63L/s 樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p干管各管段的水力計(jì)算干管各管段的水力計(jì)算干管各管段管徑干管各管段管徑D和流速和流速v的確定的確定對經(jīng)濟(jì)流速的要求。也符合表，則此時(shí)，如我們選擇管徑中所選管徑為，表如管段中隊(duì)經(jīng)濟(jì)流速的要求。表組合滿足、個(gè)管段，可能不止一個(gè)們可以看出，對一每一直至符合為止。這里我內(nèi)的經(jīng)濟(jì)流速，是否符合表的，在看一下新計(jì)算所得如果否，則重新選定合理；、，如果是，則所選定的是否在經(jīng)濟(jì)流速范圍內(nèi)，看查表，確定流速，然后由準(zhǔn)管徑選定一個(gè)管徑首先根據(jù)流量并參照標(biāo)15s/

11、63m. 0v,63. 035. 014. 303063. 04v350mmD300mm364115vD15vDvDv15vD4qvD22樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p干管各管段的水力計(jì)算干管各管段的水力計(jì)算干管各管段水頭損失干管各管段水頭損失hij=aLijqij2的確定的確定56m. 008838. 0300085. 12232. 0qaKLh085. 1Ka35s/70m. 0v0.2232a25400mmDs/1.20ms/70m. 0vs/70m. 0vs/08838m. 0q300mL10362210101031010，則有：的修正系數(shù)則：，查表，則：，查表，則：采用的是舍維列夫公

12、式若我們在計(jì)算的過程中；，為例：中管段以表樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p支管各管段的水力計(jì)算支管各管段的水力計(jì)算干管上各支管接出處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高干管上各支管接出處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)8：H8=16.00（最小服務(wù)水頭（最小服務(wù)水頭15.7m，這里，這里我們近似采用我們近似采用16.00m）+5.00（地面標(biāo)高）（地面標(biāo)高）=21.00m節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)4：H4=H8+h48=21.00+3.95=24.95m;節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1：H1=H4+h14=24.95+1.75=26.70m;節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)0：H0=H1+h01=26.70+0.56=27.26m；水塔：水塔： H水塔水塔=H0+h水塔水塔0=27.26

13、+1.27=28.53m樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p支管各管段的水力計(jì)算支管各管段的水力計(jì)算各支線的允許水力坡度各支線的允許水力坡度00632. 020519023051624.95LLLHHLHH01425. 025015051670.26LLHHLHH76655474747474322131313131ii允許水頭損失：允許水頭損失：h13=5.70m, h47=3.95m也就是說，經(jīng)過水力計(jì)算后，支線水頭損失不能超也就是說，經(jīng)過水力計(jì)算后，支線水頭損失不能超過允許的水頭損失過允許的水頭損失樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p支管各管段的水力計(jì)算支管各管段的水力計(jì)算支管管徑支管管徑D的確定方法

14、的確定方法 支管管徑的確定方法與干管相同支管管徑的確定方法與干管相同00617.001164.0097.141.85aKqi097.1Ka3,5s/66m.0v41.85a25150mmDs/1.20ms/66m.0v66.015.014.364.114D4qv150mm,D2146aKqiKavDi222121222，則有：的修正系數(shù)采用內(nèi)插法則：，查表，則：，查表，為例：中管段以表，則：和，可知采用的是舍維列夫公式若我們在計(jì)算的過程中后，和流速支管各管段確定出管徑的確定：支管各管段水力坡度樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p支管各管段的水力計(jì)算支管各管段的水力計(jì)算 參照水力坡度和流量選定支線各管

15、段的管徑時(shí)，參照水力坡度和流量選定支線各管段的管徑時(shí)，應(yīng)注意市售標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格，還應(yīng)注意支線各管應(yīng)注意市售標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格，還應(yīng)注意支線各管段水頭損失之和不得大于允許的水頭損失，例如段水頭損失之和不得大于允許的水頭損失，例如支線支線4 45 56 67 7的總水頭損失為的總水頭損失為3.28m3.28m，而允許，而允許的水頭損失按支線起點(diǎn)（的水頭損失按支線起點(diǎn)（H H4 4）和終點(diǎn)（）和終點(diǎn)（H H7 7）的水）的水壓標(biāo)高差計(jì)算為壓標(biāo)高差計(jì)算為H H4 4H H7 7 =24.95 =24.95(16+5)=3.95m(16+5)=3.95m，符合要求，否則須調(diào)整管徑重行計(jì)算，直到滿足符合要求，否則須調(diào)整管徑重行計(jì)算，直到滿足要求為止。由于標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格不多，可供選擇要求為止。由于標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格不多，可供選擇的管徑有限，所以調(diào)整的次數(shù)不多。的管徑有限，所以調(diào)整的次數(shù)不多。樹狀網(wǎng)計(jì)算例題樹狀網(wǎng)計(jì)算例題p水塔高度水塔高度 水塔水柜底高于地面的高度水塔水柜底高于地面的高度水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程。水塔輸水管水頭