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(nèi)容主要內(nèi)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(guān)系、管網(wǎng)系統(tǒng)組成及各部分流量關(guān)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)，在各種情況下的運行狀態(tài)。種情

2、況下的運行狀態(tài)。基本原理：通過點線組成的網(wǎng)絡(luò)模擬真實管網(wǎng)，基本原理：通過點線組成的網(wǎng)絡(luò)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(zhì)、水壓和水水質(zhì)、水壓和水量量的一整套構(gòu)筑物、設(shè)備和管路系統(tǒng)的總和。由的一整套構(gòu)筑物、設(shè)備和管路系統(tǒng)的總和。由取取水工程、凈水工程和輸配水工

3、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(shè)備、生活設(shè)施、消防設(shè)備：生產(chǎn)設(shè)備、生活設(shè)施、消防設(shè)備構(gòu)筑物構(gòu)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(shè)備設(shè)備：加壓設(shè)備、控制設(shè)備、計量設(shè)備：加壓設(shè)備、控制設(shè)備、計量設(shè)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)示意圖水水 源源取取 水水 構(gòu)構(gòu) 筑筑 物物一一 級級 泵

4、泵 站站凈凈 水水 構(gòu)構(gòu) 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(gòu)筑物；管井、取水頭部、取水構(gòu)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(zhì)；保證水量、去除影響使用的雜質(zhì)；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?；保證水量、提供適當?shù)膲毫?；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

5、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(diào)節(jié)：調(diào)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(diào)節(jié)取水、凈水與用水之間的數(shù)量差異，調(diào)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(guān)系供水管網(wǎng)系統(tǒng)各部分的流量關(guān)系清水池用于調(diào)清水池用于調(diào)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(diào)節(jié)二級泵水塔用于調(diào)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

6、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(jié)構(gòu)模型化管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)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)，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(shè)的初期采用樹狀管網(wǎng)，隨一般在城鎮(zhèn)建設(shè)的初期采用

7、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(shè)的可能，并留有充應考慮給水系統(tǒng)分期建設(shè)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??；部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應減到最??； 3管線遍布

8、在整個給水區(qū)內(nèi)，保證用戶有管線遍布在整個給水區(qū)內(nèi)，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(shè)管線，以降低管網(wǎng)力求以最短距離敷設(shè)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(jié)構(gòu)模型化管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)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(zhì)模型、運行管理模型。拓撲模型、水力模型、水質(zhì)模型、運行管理模型。管網(wǎng)模

9、型內(nèi)容：管網(wǎng)模型內(nèi)容：管網(wǎng)拓撲關(guān)系和水力、水質(zhì)特性。管網(wǎng)拓撲關(guān)系和水力、水質(zhì)特性。模型理論基礎(chǔ)：模型理論基礎(chǔ)：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)的幾何圖形可以抽象地認為是由管段和節(jié)點構(gòu)成的有向圖，如以抽象地認為是由管段和節(jié)點構(gòu)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

10、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

11、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(guān)系不變。）宏觀等效原則。保持其功能，各元素之間的關(guān)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。

12、 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(diào)節(jié)閥、減壓閥等。刪除全開閥門，保留調(diào)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忽略 在保證計算結(jié)果接近實際在保證計算結(jié)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?？蓪芫€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

13、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(luò)作用的管段，由于正常運絡(luò)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。22121SSSSSd 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

14、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：21llll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(guān)系和水力特性。拓撲關(guān)系和水力特性。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

15、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(shè)置節(jié)點。處劃分管段，設(shè)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(shè)于管段等應設(shè)于管段上。上。管線交叉點、端點或大流量出入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

16、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。lqQqs 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。lqqsl 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。FqQqs管段和節(jié)點流量的概化管段和節(jié)點流量的概化

17、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(zhuǎn)輸流量轉(zhuǎn)輸流量。tlqq tqlqqsl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(zhuǎn)換成節(jié)點流量的原則成為節(jié)點流量。沿線流量轉(zhuǎn)換

18、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。tlqq tqlqlq1管段和節(jié)點流量的概化管段和節(jié)點流量的概化tlqq tqxdxLtxtlllqLxLxqqqqLLq222LxLqdxAqdxAdhlxLlqLAdhh02231222lltqLAqqLAh312312222;508. 05;528. 01;577. 005 . 0;501. 050;504. 010tlqq tqlqlq1集中流量處理：集中流量處理：tqqtqxLqLqqAxLAqxqqAttt22222211qqLxqqLxqqtttqqLxqqqqttt212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

19、段屬性管段屬性o構(gòu)造屬性：管長、直徑、粗糙系數(shù)。構(gòu)造屬性：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(gòu)造屬性：高程、位置。構(gòu)造屬性：高程、位置。o 拓撲屬性：與節(jié)點關(guān)聯(lián)的管段及其方向、節(jié)點的度；拓撲屬性：與節(jié)點關(guān)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

20、算流量計算流量)。節(jié)點。節(jié)點流量求出后，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(cè)，實際包括該管段兩側(cè)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(zhuǎn)輸流量轉(zhuǎn)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56385646273545286142733341217726234775 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)性條件的流量分配方的流量分配方案可以有無

21、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） 1510131218161714197612527148581912335913460249511135730102498 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

22、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(zhuǎn)輸較大的流量。大，只有在干管損壞時才能轉(zhuǎn)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(chǔ)方程管網(wǎng)計算基礎(chǔ)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

23、統(tǒng)水力學基本方程vDq42vqD44.1 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(guān)系：足以下關(guān)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(shù)上技術(shù)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）。 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

24、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(nèi)管網(wǎng)造價與運行費用之和最小。還期）內(nèi)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()(121CpMtCMMtCWt11001MCpttWWt 設(shè)設(shè)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(nèi)的投資償還期內(nèi)的年度總費用年度總費用為：為：因因M2與管網(wǎng)造價有關(guān)，以管網(wǎng)造價

25、的百分數(shù)計，與管網(wǎng)造價有關(guān)，以管網(wǎng)造價的百分數(shù)計，100p 可表示為可表示為M2= CDeM1Cpt1001VeCpt1001WM1WVW0DW0管徑管徑 （mm）平均經(jīng)濟流速平均經(jīng)濟流速 （m/s）D=100400D4000.60.90.91.4經(jīng)濟流速經(jīng)濟流速: Q一定一定,在資金償還期內(nèi)在資金償還期內(nèi),管網(wǎng)的造價和管網(wǎng)的造價和管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

26、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(mm)100150200250300400V(m/s)0.840.941.091.231.271.43Q(L/s)6.5916.634.260.489.919.7DN(mm)4505006007008009001000V(m/s)1.491.591.791.811.912.002.0Q(L/s)236.9312.2506.1696.5960.11272.31641.5D-V-Q,以靠近為原則以靠近為原則22252282SQALQLQgDgVdLHHhjiijRJCV 流量和

27、水頭損失的關(guān)系：流量和水頭損失的關(guān)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 . 13 . 1200107. 0DVJ 時：當smV/2 . 13 . 123 . 03 . 1200107. 0)867. 01 (000912. 0DVKVDVJ 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）yRnC1 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

28、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. 1852. 167.10DCLQh 水管種類水管種類海曾海曾-威廉系數(shù)威廉系數(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150130120100 柯爾勃洛克公式柯爾勃洛克公式)Re51. 271. 3lg(21Dk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

29、筋混凝土管塑料管塑料管0.050.1250.500.050.1250.030.040.040.250.010.03目的：目的：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(guān)系：滿足列關(guān)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(chǔ)方程管網(wǎng)計算基礎(chǔ)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

30、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(guān)系，實際上只利用經(jīng)濟流速確定流量與直徑的關(guān)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(zhì)量守恒和能量守管網(wǎng)中的水流必須符合質(zhì)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(chǔ)方程管網(wǎng)計算基礎(chǔ)方程個節(jié)點連續(xù)性方程：個節(jié)點連續(xù)性方程：01ijiqq qi為節(jié)點流量，為節(jié)點流量，qij為管段流量，離開

31、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。02ijiqq0SJijiqq4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎(chǔ)方程管網(wǎng)計算基礎(chǔ)方程個基環(huán)能量方程：個基環(huán)能量方程： 0Iijh 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。 0IIijh 0Lijh4.2 4.2 管網(wǎng)計算基礎(chǔ)方程管網(wǎng)計算基礎(chǔ)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)

32、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(diào)整，直到滿此必須多次將各管段的流量反復調(diào)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)

33、點的水壓。節(jié)點水壓已知后，即可以從任一每一節(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(guān)系算出管段流量。一步從流量和水頭損失之間的關(guān)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；

34、確定各管段的流量； 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(wù)水頭為，要求最小服務(wù)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

35、為4004003 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0123485672504503006002301902056501501 1總用水量總用水量設(shè)計最高日生活用水量：設(shè)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/s93.75L/s2 2管線總長度：

36、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(cè)無用戶的管段兩側(cè)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/s4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）01122314484556673001502504506502301902053000.035810.741500.03585.372500.03588.954500.035816.116500.035823.272300.03588.231900.03586.802050

37、.03587.34合計合計242586.815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）0123456780.510.745.370.5(10.74+5.37+16.11)16.110.5(5.37+8.95) 7.160.58.954.480.5(16.11+23.27+8.23)23.800.5(8.23+6.80)7.520.5(6.80+7.34)7.070.57.343.670.523.2711.63合計合計86.8193.7588.3860.6311.634.4811.643.6710.7418.26水泵水泵水塔水塔01234856725045030060023019

38、02056501503.6711.634.487.1623.80+6.947.077.5216.115.376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001144893.7588.3860.6311.630.750.700.860.664004003001001.270.561.753.95h7.53 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

39、水力坡度坡度134726.7024.9521.0021.005.703.954006250.014250.00632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)122345566711.644.4818.2610.743.67150(100)100200(150)1501000.006170.008290.003370.006310.005811.85(16.8)2.070.64(3.46)1.451.198確定水塔高度和水泵揚程確定水塔高度和水泵揚程)(53.2300. 553. 700. 500.16)(mZZhHHotot水泵揚程需要根據(jù)水塔的水深

40、、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)點流量平衡關(guān)系就可把每個管段流量直接算出來，同時也確平衡關(guān)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

41、，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

42、、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00iijQQq環(huán)：環(huán)：1 22 34 34 10hhhh1243+2、通過每管段的流量、通過每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(shè)管段數(shù)為設(shè)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0iWD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

43、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),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

44、壞時，經(jīng)它轉(zhuǎn)輸時不致引起過大的水頭損失。經(jīng)它轉(zhuǎn)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：0ijQiq（1）每一個節(jié)點：）每一個節(jié)點：（2）整個管網(wǎng)：）整個管網(wǎng)：22(TTjTPPjPQqQQqQ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(zhuǎn)輸小時都要進行）最大用水小時，最大轉(zhuǎn)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；

45、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Di5、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0ihD、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(zhuǎn)輸、對置水塔應以最大用水小時為主，同時最大轉(zhuǎn)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

46、管徑一般大于100mm（通過消防流量）（通過消防流量）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）ABC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。基本條件，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

47、。 即 ：Qi+qij=0。 2、在環(huán)網(wǎng)的任一閉合環(huán)內(nèi)各管段水頭損失的代數(shù)、在環(huán)網(wǎng)的任一閉合環(huán)內(nèi)各管段水頭損失的代數(shù)和等于零。和等于零。20hs Qh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(chǔ)上，逐在初步分配流量確定的管徑基礎(chǔ)上，逐步調(diào)整管段流量以滿足能量方程。步調(diào)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),(3211PqqqqF0),(3212PqqqqF0),(321PLqqqqF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),(00302011PqqqqF0),(00302012

48、PqqqqF0),(0030201PLqqqqF 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),(03032021011PPqqqqqqqqF0),(03032021012PPqqqqqqqqF0),(0303202101PPLqqqqqqqqF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)(),(1221111002011PPPqqFqqFqqFqqqF0)(),(2222112002012PPPqqFqqFqqFqqqF0)(),(221100201PPLLLPLqqFqqF

49、qqFqqqF100302011),(hqqqqFP200302012),(hqqqqFPLPLhqqqqF),(0030201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(guān)將閉合差項移到方程組的左邊，得到關(guān)于流量誤差（校正流量）的線性方程組：于流量誤差（校正流量）的線性方程組：11221111hqqFqqFqqFPP22222112hqqFqqFqqFPPLPPLLLhqqFqqFqqF2211 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

50、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，又稱哈代哈代- -克羅斯法）克羅斯法） hqSqSqSqS25454241412525222121 Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 621q32q63q52q41q54q65q4 45 56 63 32 21 1hqSqSqSqS25252232322656526363Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 621q32q63q52q41q54q65q4 45 56 63

51、 32 21 1hqqh0)()()()(25454241412525222121qqSqqSqqqSqqS0)()()()(25252232322656526363qqqSqqSqqSqqS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)(25454414152522121qqSqSqSqSh)(2Sqhq0222222254545425454241414124141252525252252525225252221212122121qSqqSqSqSqqSqSqSqqSqqSqSqqSqSqSqqSqS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

52、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 Sijijq qijij和每一環(huán)的和每一環(huán)的SSijijq 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0.5

53、m，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(chǔ)上，逐步調(diào)整節(jié)在初步擬訂壓力的基礎(chǔ)上，逐步調(diào)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：0ijiqQ021212121jijiijiijijijiHHHHSQhhSQ2ijijijqSh ijijijijhhSq2121012112111kkkHHHHSQ022122122kkkHHHHSQ02121,kSJkSJkSJSJHHHHSQ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),(32

54、11SJHHHH0),(3212SJHHHH0),(321SJSJHHHH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),(3211SJHHHH0),(3212SJHHHH0),(321SJSJHHHH 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)性方程：0),(02021011SJSJHHHHHH0),(02021012SJSJHHHHHH0),(0202101SJSJSJHHHHHH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)(),(122111100201

55、1SJSJSJHHHHHHHHH0)(),(2222112002012SJSJSJHHHHHHHHH0)(),(221100201SJSJSJSJSJSJSJHHHHHHHHH100302011),(qHHHHSJ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：200302012),(qHHHHSJSJSJSJqHHHH),(0030201 將閉合差項移到方程組的右邊，得到關(guān)將閉合差項移到方程組的右邊，得到關(guān)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：11221111qHHHHHHSJSJ22222112qHHHHHHSJSJSJSJSJSJSJSJqHHH

56、HHH2211求解步驟：求解步驟： 根據(jù)已知節(jié)點（控制點和泵站）的水壓，初根據(jù)已知節(jié)點（控制點和泵站）的水壓，初步確定其他各節(jié)點的水壓；步確定其他各節(jié)點的水壓； 根據(jù)流量與水頭損失的關(guān)系求出各管段的流根據(jù)流量與水頭損失的關(guān)系求出各管段的流量；量； 計算各節(jié)點的不平衡流量；計算各節(jié)點的不平衡流量； 計算各節(jié)點的校正壓力；計算各節(jié)點的校正壓力；重復第重復第24步直到校正壓力符合要求為止。步直到校正壓力符合要求為止。管段方程組解法管段方程組解法 原理：原理：直接聯(lián)立求解直接聯(lián)立求解 J- -S 個個連續(xù)性方程和連續(xù)性方程和 L 個能量方程，求出個能量方程，求出 PL+ +J- -S 個管段流量。個管

57、段流量。具體步驟：具體步驟： 對能量方程進行線性化處理；對能量方程進行線性化處理； 給定流量初值并計算線性系數(shù)；給定流量初值并計算線性系數(shù)； 解線性方程求出管段流量；解線性方程求出管段流量；根據(jù)所得流量計算線性系數(shù)并重新求解管段流量根據(jù)所得流量計算線性系數(shù)并重新求解管段流量直到誤差符合要求。直到誤差符合要求。041211qqQ02414141254545425252522212121qLAqLAqLAqLA連續(xù)性方程：連續(xù)性方程：Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 621q32q63q52q41q54q65q能量方程：能量方程：4 45 56 63 32 21

58、 105232212qqqQ063323qqQ054414qqQ06554525qqqQ02323232252525226565652636363qLAqLAqLAqLA首先對所需進行計算的管網(wǎng)加以簡化，然后對節(jié)點、管段和首先對所需進行計算的管網(wǎng)加以簡化，然后對節(jié)點、管段和環(huán)進行編號。標明管段流量和節(jié)點流量的流向。環(huán)進行編號。標明管段流量和節(jié)點流量的流向。 節(jié)點編號：（1），（2），（3），； 管段編號：1，2，3，。 1）幾何表示法）幾何表示法在平面上畫上點，表示節(jié)點，在相聯(lián)系的節(jié)點之間畫上直在平面上畫上點，表示節(jié)點，在相聯(lián)系的節(jié)點之間畫上直線段或曲線段表示管段，所構(gòu)成的圖形表示一個管網(wǎng)線段

59、或曲線段表示管段，所構(gòu)成的圖形表示一個管網(wǎng)圖。改變點的位置或改變線段的長度與形狀等，均不圖。改變點的位置或改變線段的長度與形狀等，均不改變管網(wǎng)圖。改變管網(wǎng)圖。2 2）圖的集合表示）圖的集合表示 節(jié)點集合：節(jié)點集合： V=v1,v2,v3,vn； 管段集合：管段集合： E=e1,e2,e3,em； 記為記為G(V,E)。 管段管段ek=(vi,vj)與節(jié)點與節(jié)點vi或或vj相互關(guān)聯(lián)，相互關(guān)聯(lián)， 節(jié)點節(jié)點vi與與vj為相鄰節(jié)點。為相鄰節(jié)點。 例：圖示管網(wǎng)例：圖示管網(wǎng)G(V,E) ， 節(jié)點集合：節(jié)點集合： V1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12)； 管段集合管段集合： E=(1,2)

60、,(2,3),(3,4),(4,5),(5,6),(6,7) ,(8,3) , (9,10) ,(10,5) ,(11,12) ,(12,10)。 圖的節(jié)點數(shù)為圖的節(jié)點數(shù)為N(G)=12，管段數(shù)，管段數(shù)M(G)=11。關(guān)聯(lián)集關(guān)聯(lián)集圖圖G(V,E)，與節(jié)點，與節(jié)點v相關(guān)聯(lián)的管段集合稱為節(jié)點相關(guān)聯(lián)的管段集合稱為節(jié)點v的關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)集，記為集，記為S(v) 或或Sv。圖圖4.5中，各節(jié)點關(guān)聯(lián)集為：中，各節(jié)點關(guān)聯(lián)集為：S1=1、S2=1,2,4、S3=2,3,5、S4=3,6、S5=4,7、S6=5,7,8、S7=6,8。割集割集將節(jié)點與原圖分離，需要切斷的管段組成集合，稱為將節(jié)點與原圖分離，需要切斷的