五章水頭損失計算

1第五章管段流量、管徑和水頭損失2第一節(jié)管網(wǎng)計算的問題新建和擴建的城市管網(wǎng)按最高時用水量Qh計算，據(jù)此求出所有管段的直徑、水頭損失、水泵揚程和水塔高度(當(dāng)設(shè)置水塔時)。并在此管徑基礎(chǔ)上，按其它用水情況，如消防時、事故時、對置水塔系統(tǒng)在最高轉(zhuǎn)輸時各管段的流量和水頭損失，從而可以知道按最高用水時確定的管徑和水泵揚程能否滿足其它用水時的水量和水壓要求。3第一節(jié)管網(wǎng)計算的問題求沿線流量和節(jié)點流量；求管段計算流量；確定各管段的管徑和水頭損失；進行管網(wǎng)水力計算或技術(shù)經(jīng)濟計算；確定水塔高度和水泵揚程。4在管網(wǎng)計算中，城市管網(wǎng)的現(xiàn)狀核算以及現(xiàn)有管網(wǎng)的擴建計算最為常見。除了新設(shè)計的管網(wǎng)，因定線和計算僅限于干管而不是全部管線的情況外，對改建和擴建的管網(wǎng)往往將實際的管網(wǎng)適當(dāng)加以簡化，保留主要的干管，略去一些次要的、水力條件影響較小的管線。但簡化后的管網(wǎng)基本上能反映實際用水情況，使計算工作量可以減輕。管網(wǎng)圖形簡化是在保證計算結(jié)果接近實際情況的前提下，對管線進行的簡化。第二節(jié)管網(wǎng)圖形及簡化5管網(wǎng)圖形簡化可分為分解、合并、省略分解：只由一條管線連接的兩管網(wǎng)，都可以把連接管線斷開，分解成為兩個獨立的管網(wǎng)。由兩條管線連接的分支管網(wǎng)，如它位于管網(wǎng)的末端且連接管線的流向和流量可以確定，也可進行分解，管網(wǎng)經(jīng)分解后即可分別計算。合并：管徑較小、相互平行且靠近的管線可考慮合并。省略：管線省略時，首先是略去水力條件影響較小的管線，也就是省略管網(wǎng)中管徑相對較小的管線，管線省略后的計算結(jié)果是偏于安全的。管網(wǎng)圖形及簡化6第二節(jié)管網(wǎng)圖形及簡化7管網(wǎng)計算時并不包括全部管線，而是只計算經(jīng)過簡化后的干管網(wǎng)。干管網(wǎng)的節(jié)點包括：水源節(jié)點，如泵站、水塔或高位水池；不同管徑或不同材質(zhì)的管線交接點；兩管段交點或集中向大用戶供水的點。兩節(jié)點之間的管線稱為管段。管段順序連接形成管線。第三節(jié)沿線流量和節(jié)點流量8起點和終點重合的管線稱為管網(wǎng)的環(huán)。環(huán)中不含其它環(huán)，稱為基環(huán)。幾個基環(huán)合成的環(huán)，稱為大環(huán)。多水源的管網(wǎng)，為了計算方便，有時將兩個或多個水壓已定的水源節(jié)點（泵站、水塔等）用虛線和虛節(jié)點0連接起來，也形成環(huán)，因?qū)嶋H上并不存在，所以叫做虛環(huán)。沿線流量和節(jié)點流量9沿線流量：是指供給該管段兩側(cè)用戶所需流量。節(jié)點流量：是從沿線流量折算得出的并且假設(shè)是在節(jié)點集中流出的流量。工業(yè)企業(yè)給水管網(wǎng)，大量用水集中在少數(shù)車間，配水情況比較簡單。城市給水管線，沿管線配水，情況比較復(fù)雜。假定用水量均勻分布在全部干管上。比流量：干管線單位長度的流量。沿線流量和節(jié)點流量10沿線流量比流量計算11沿線最高用水時和最大轉(zhuǎn)輸時的比流量不同，所以在管網(wǎng)計算時須分別計算。城市內(nèi)人口密度或房屋衛(wèi)生設(shè)備條件不同的地區(qū)，也應(yīng)該根據(jù)各區(qū)的用水量和干管線長度，分別計算其比流量，以得出比較接近實際用水的結(jié)果。沿線流量的計算：整個管網(wǎng)的沿線流量總和∑q1，等于qs∑l?！苢sl值等于管網(wǎng)供給的總用水量減去大用戶集中用水量，即等于Q－∑q。沿線流量12沿線按照用水量全部均勻分布在干管上的假定以求出比流量的方法，存在一定的缺陷。因為它忽視了沿線供水人數(shù)和用水量的差別，所以與各管段的實際配水量并不一致。為此提出另一種按該管段的供水面積決定比流量的計算方法。沿線流量13沿線流量14管網(wǎng)中任一管段的流量，由兩部分組成：一部分是沿該管段長度L配水的沿線流量q1，另一部分是通過該管段輸水到以后管段的轉(zhuǎn)輸流量qt轉(zhuǎn)輸流量沿整個管段不變，而沿線流量由于管段沿線配水，所以管段中的流量順水流方向逐漸減小，到管段末端只剩下轉(zhuǎn)輸流量。管段起端的流量等于轉(zhuǎn)輸流量qt加沿線流量q1，到末端只有轉(zhuǎn)輸流量qt

，因此從管段起點到終點的流量是變化的。節(jié)點流量15對于流量變化的管段，難以確定管徑和水頭損失，所以有必要將沿線流量轉(zhuǎn)化成從節(jié)點流出的流量。這樣，沿管線不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管線變化，就可根據(jù)該流量確定管徑。沿線流量化成節(jié)點流量的原理：是求出一個沿線不變的折算流量q，使它產(chǎn)生的水頭損失等于實際上沿管線變化的流量qX產(chǎn)生的水頭損失。q=qt+αq1折算系數(shù)α：是把沿線變化的流量折算成在管段兩端節(jié)點流出的流量，即節(jié)點流量的系數(shù)。節(jié)點流量16節(jié)點流量折算系數(shù)α12qt+q1qt0.5q10.5q1qt+0.5q117管網(wǎng)任一節(jié)點的節(jié)點流量為：

qi=α∑q1=0.5∑q1任一節(jié)點i的節(jié)點流量qi等于與該節(jié)點相連各管段的沿線流量q1總和的一半。城市管網(wǎng)中，工業(yè)企業(yè)等大用戶所需流量，可直接作為接入大用戶節(jié)點的節(jié)點流量。工業(yè)企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)用水管網(wǎng)，水量大的車間用水量也可直接作為節(jié)點流量。節(jié)點流量18沿線任一管段的計算流量實際上包括該管段兩側(cè)的沿線流量和通過該管段輸送到以后管段的轉(zhuǎn)輸流量。為了初步確定管段計算流量，必須按最大時用水量進行流量分配，得出各管段流量后，才能據(jù)此流量確定管徑和進行水力計算。求出節(jié)點流量后，就可以進行管網(wǎng)的流量分配，分配到各管段的流量已經(jīng)包括了沿線流量和轉(zhuǎn)輸流量。第四節(jié)管段計算流量19單水源樹狀管網(wǎng)流量分配任一管段的流量等于該管段以后（順水流方向）所有節(jié)點流量的總和。如q3-4=q4+q5+q8+q9+q10樹狀網(wǎng)的流量分配比較簡單，各管段的流量易于確定，并且每一管段只有唯一的流量值。管段計算流量20環(huán)狀網(wǎng)流量分配環(huán)狀網(wǎng)的流量分配比較復(fù)雜。任一節(jié)點的流量包括該節(jié)點流量和流向以及流離該節(jié)點的幾條管段流量。所以環(huán)狀網(wǎng)流量分配時，不可能對每一管段得到唯一的流量值。分配流量時，必須保持每一節(jié)點的水流連續(xù)性，也就是流向任一節(jié)點的流量必須等于流離該節(jié)點的流量，以滿足節(jié)點流量平衡的條件。管段計算流量21假定離開節(jié)點的流量為正，流向節(jié)點的流量為負。管段計算流量22環(huán)狀網(wǎng)流量分配以節(jié)點1為例：

q1－Q+q1-2+q1-4=0對節(jié)點1來說，即使進入管網(wǎng)的總流量Q和節(jié)點流量q1已知，各管段的流量，如q1-2，和q1-4等值，還可以有不同的分配，也就是有不同的管段流量。如果在分配流量時，對其中的一條，例如管段1—2分配很大的流量q1-2，而另一管段1—4分配很小的流量q1-4，因q1-2+q1-4仍等于Q－q1

，即保持水流的連續(xù)性，這時敷管費用雖然比較經(jīng)濟，但明顯和安全供水產(chǎn)生矛盾。因為當(dāng)流量很大的管段1—2損壞需要檢修時，全部流量必須在管段l—4中通過，使該管段的水頭損失過大，從而影響到整個管網(wǎng)的供水量或水壓管段計算流量23環(huán)狀網(wǎng)可以有許多不同的流量分配方案，每一方案所得的管徑也有差異，管網(wǎng)總造價也不相等。使環(huán)狀網(wǎng)中某些管段的流量為零，即將環(huán)狀網(wǎng)改成樹狀網(wǎng)，才能得到最經(jīng)濟的流量分配，但是樹狀網(wǎng)并不能保證可靠供水。環(huán)狀網(wǎng)流量分配時，應(yīng)同時照顧經(jīng)濟性和可靠性。經(jīng)濟性是指流量分配后得到的管徑，應(yīng)使一定年限內(nèi)的管網(wǎng)建造費用和管理費用為最小?？煽啃允侵改芟蛴脩舨婚g斷地供水，并且保證應(yīng)有的水量、水壓和水質(zhì)。經(jīng)濟性和可靠性之間往往難以兼顧，一般只能在滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟。管段計算流量24環(huán)狀網(wǎng)流量分配的步驟按照管網(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。控制點是管網(wǎng)正常工作時和事故時必須保證所需水壓的點，一般選在給水區(qū)內(nèi)離二級泵站最遠或地形較高之處。管段計算流量25環(huán)狀網(wǎng)流量分配的步驟為了可靠供水，從二級泵站到控制點之間選定幾條主要的平行干管線，這些平行干管中盡可能均勻地分配流量，并且符合水流連續(xù)性即滿足節(jié)點流量平衡的條件。這樣，當(dāng)其中一條干管損壞，流量由其它干管轉(zhuǎn)輸時，不會使這些干管中的流量增加過多。和干管線垂直的連接管，其作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時起一些輸水作用，有時只是就近供水到用戶，平時流量一般不大，只有在干管損壞時才轉(zhuǎn)輸較大的流量，因此連接管中可分配較少的流量。管段計算流量26多水源管網(wǎng)應(yīng)由每一水源的供水量定出其大致供水范圍，初步確定各水源的供水分界線；然后從各水源開始，循供水主流方向按每一節(jié)點符合qi+∑qij=0的條件，以及經(jīng)濟和安全供水的考慮，進行流量分配。位于分界線上各節(jié)點的流量，往往由幾個水源同時供給。各水源供水范圍內(nèi)的全部節(jié)點流量加上分界線上由該水源供給的節(jié)點流量之和，應(yīng)等于該水源的供水量。管段計算流量27管徑不但和管段流量有關(guān)，而且和流速的大小有關(guān)，因此要確定管徑必須先選定流速。為了防止管網(wǎng)因水錘現(xiàn)象出現(xiàn)事故，最大設(shè)計流速不應(yīng)超過2.5~3m/s；為了避免水中懸浮物質(zhì)在水管內(nèi)沉積，最低流速通常不得小于0.6m/s；因此，須在上述流速范圍內(nèi)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟條件，考慮管網(wǎng)的造價和經(jīng)營管理費用，來選定合適的流速。第五節(jié)管徑計算各管段的管徑按下式計算28流量已定時，管徑和流速的平方根成反比。流量相同時，如果流速取得小些，管徑相應(yīng)增大，此時管網(wǎng)造價增加，可是管段中的水頭損失卻相應(yīng)減小，因此水泵所需揚程可以降低，經(jīng)常的輸水電費可以節(jié)約。如果流速用得大些，管徑雖然減小，管網(wǎng)造價有所下降，但水頭損失增大，因此水泵所需揚程勢必增加、經(jīng)常的電費勢必增加。因此。一般采用優(yōu)化方法求得流速或管徑的最優(yōu)解。在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為求一定年限t（稱為投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價和管理費用（主要是電費）之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟流速，以此來確定管徑。管徑計算29管徑計算投資償還期t年內(nèi)的總費用及年折算費用30管徑計算環(huán)狀管網(wǎng)造價C和管理費用M都和管徑D有關(guān)。當(dāng)流量已知時，則造價和管理費用與流速v有關(guān)，因此年折算費用既可以用流速v的函數(shù)也可以用管徑D的函數(shù)表示。流量一定時，如管徑D增大（v相應(yīng)減小），則管網(wǎng)造價和折舊費增大,而電費減小。31管徑計算年折算費用W值隨管徑和流速的改變而變化，是一條下凹的曲線，相應(yīng)于曲線最小縱坐標值的管徑和流速，就是最經(jīng)濟的。經(jīng)濟管徑為De，經(jīng)濟流速為ve。32管徑計算各城市的經(jīng)濟流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)貤l件，如水管材料和價格、施工費用、電費等來確定，不能直接套用其它城市的數(shù)據(jù)另一方面，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟流速也不一樣，有時簡便地應(yīng)用“界限流量表(表7—1)”確定經(jīng)濟管徑。第7章中將詳細介紹輸水管和管網(wǎng)的經(jīng)濟流速計算方法，以及確定經(jīng)濟管徑的方法。33管徑計算由于水管有標準管徑，如200mm，250mm…等，分檔不多，按經(jīng)濟管徑方法算出的不一定就是標準管徑，這時可選用相近的標準管徑。設(shè)計中也可采用平均經(jīng)濟流速（表5—1）來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟管徑。一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟流速，小管徑可取較小的平均經(jīng)濟流速。34管徑計算以上是指水泵供水時的經(jīng)濟管徑確定方法，重力供水時，各管段的經(jīng)濟管徑或經(jīng)濟流速，應(yīng)按輸水管渠和管網(wǎng)通過設(shè)計流量時的水頭損失總和等于或略小于可以利用的標高差來確定。35管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)該考慮到四個方面：即保證供水所需的水量和水壓，水質(zhì)安全，可靠性(保證事故時水量)和經(jīng)濟性。管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟計算就是以經(jīng)濟性為目標函數(shù)，而將其余的作為約束條件，據(jù)此建立目標函數(shù)和約束條件的表達式，以求出最優(yōu)的管徑或水頭損失。管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟計算主要是在考慮各種設(shè)計目標的前提下，求出一定設(shè)計年限內(nèi)，管網(wǎng)建造費用和管理費用之和為最小時的管段直徑或水頭損失，也就是求出經(jīng)濟管徑或經(jīng)濟水頭損失。管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計36起點水壓未給的管網(wǎng)以圖所示的環(huán)狀網(wǎng)為例，圖中已表明節(jié)點流量、管段流向和進入管網(wǎng)的總流量Q，H9為控制點的水壓標高。管網(wǎng)的管段數(shù)P＝12，節(jié)點數(shù)J＝9，環(huán)數(shù)L＝4。未知的管段流量qij和水頭損失hij數(shù)各為12，共計24個未知量。1、管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟計算37因管網(wǎng)起點的水壓標高H1未知，但控制點的水壓標高H9已知，因此有下列關(guān)系：H1—H9＝∑h1—9。式∑h1—9中是指從節(jié)點1到控制點9任一條管線的水頭損失總和。這里，水頭損失須根據(jù)水流方向采用正值或負值，如選定的管線為1—2—3—6—9，則式H1—H9＝∑h1—9可表示為：

H1=h1—2+h2—3+h3—6+h6—9+H91、管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟計算38第六節(jié)水頭損失計算流量和水頭損失的關(guān)系給水管網(wǎng)任一管段兩端節(jié)點的水壓和該管段水頭損失之間有下列關(guān)系：

hij=Hi－HjHi、Hj——從某一基準面算起的管段起端i和終端j的水壓，m；

hij——管段ij的水頭損失，m。在管網(wǎng)計算中，主要考慮沿程水頭損失。至于局部水頭損失，因和沿程水頭損失相比很小，通常忽略不計。39一、黏性流體的流動型態(tài)1、雷諾實驗簡介

1883年英國物理學(xué)家雷諾按圖示試驗裝置對粘性流體進行實驗，提出了流體運動存在兩種型態(tài)：層流和紊流。OsborneReynolds(1842-1916)40hf雷諾試驗lgVlghfO流速由小至大流速由大至小θ1θ2顏色水顏色水顏色水顏色水雷諾實驗的動態(tài)演示41

改變流量，將與對應(yīng)關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標紙上，得到42

結(jié)果表明：式中—直線的截距；—直線的斜率，且(為直線與水平線的交角）。大量實驗證明：沿程水頭損失與平均流速成正比。紊流時：沿程水頭損失與平均流速的1.75—2次方成正比。無論是層流狀態(tài)還是紊流狀態(tài)，實驗點都分別集中在不同斜率的直線上，方程式為層流時：43【例題】管道直徑100mm，輸送水的流量m3/s，水的運動粘度m2/s，求水在管中的流動狀態(tài)？若輸送m2/s的石油，保持前一種情況下的流速不變，流動又是什么狀態(tài)？【解】（1）雷諾數(shù)

（m/s）

故水在管道中是紊流狀態(tài)。44（2）故油在管中是層流狀態(tài)。452、章目解析從力學(xué)觀點看，本章研究的是流動阻力。產(chǎn)生流動阻力的原因：內(nèi)因——粘性+慣性外因——外界干擾從能量觀看，本章研究的是能量損失（水頭損失）46粘滯性和慣性物理性質(zhì)——固體邊界—固壁對流動的阻滯和擾動產(chǎn)生水流阻力損耗機械能hw水頭損失的物理概念及其分類產(chǎn)生損失的內(nèi)因產(chǎn)生損失的外因473、研究內(nèi)容內(nèi)流（如管流、明渠流等）：研究的計算（本章重點）；外流（如繞流等）：研究CD(繞流阻力系數(shù)）的計算。4、水頭損失的兩種形式hf

：沿程水頭損失(由摩擦引起)；hm

：局部水頭損失（由局部干擾引起）總水頭損失：48沿程阻力與沿程損失粘性流體在管道中流動時，流體與管壁面以及流體之間存在摩擦力，所以沿著流動路程，流體流動時總是受到摩擦力的阻滯，這種沿流程的摩擦阻力，稱為沿程阻力。流體流動克服沿程阻力而損失的能量，就稱為沿程損失。沿程損失是發(fā)生在緩變流整個流程中的能量損失，它的大小與流過的管道長度成正比。造成沿程損失的原因是流體的粘性，因而這種損失的大小與流體的流動狀態(tài)（層流或紊流）有密切關(guān)系。49局部阻力與局部損失

在管道系統(tǒng)中通常裝有閥門、彎管、變截面管等局部裝置。流體流經(jīng)這些局部裝置時流速將重新分布，流體質(zhì)點與質(zhì)點及與局部裝置之間發(fā)生碰撞、產(chǎn)生漩渦，使流體的流動受到阻礙，由于這種阻礙是發(fā)生在局部的急變流動區(qū)段，所以稱為局部阻力。流體為克服局部阻力所損失的能量，稱為局部損失。50單位重量流體的局部損失稱為局部水頭損失，以表示，單位體積流體的局部損失，又稱為局部壓強損失，以表示。在管道流動中局部損失可用下式求得:式中—局部阻力系數(shù)。

局部阻力系數(shù)是一個無量綱的系數(shù)，根據(jù)不同的局部裝置由實驗確定。局部阻力與局部損失

51水頭損失計算給水管的三種水流流態(tài)阻力平方區(qū)，此時比阻a值僅和管徑及水管內(nèi)壁粗糙度有關(guān)，而和Re數(shù)（雷諾數(shù)）無關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速v≥1.2m／s時或金屬管內(nèi)壁無特殊防腐措施時，就屬于這種情況；水頭損失與流速平方成正比。過渡區(qū)，此時，比阻a值和管徑、水管內(nèi)壁粗糙度以及Re數(shù)有關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速v<1.2m／s時，以及石棉水泥管在各種流速時的情況；水頭損失與流速1.75-2次方成正比。水力光滑區(qū)，此時比阻a值和管徑及Re數(shù)有關(guān)，但和水管內(nèi)壁祖糙度無關(guān)，例如應(yīng)用塑料管和玻璃管時。水頭損失與流速1.75次方成正比。52

水頭：單位重量的流體所具有的機械能，用h或H表示，單位：mH2O.二、水頭損失計算位置水頭：Z壓力水頭：P/r流速水頭：測壓管水頭水頭損失：流體克服流動阻力所消耗的機械能。53單位重量流體的沿程損失稱為沿程水頭損失，以表示，單位體積流體的沿程損失，又稱為沿程壓強損失，以表示。在管道流動中的沿程損失可用下式求得式中—沿程阻力系數(shù)，它與雷諾數(shù)和管壁粗糙度有關(guān)，是一個無量綱的系數(shù);—管道長度，m；

—管道內(nèi)徑，m；—管道中有效截面上的平均流速，m/s。二、水頭損失計算達西公式圓管滿流54水頭損失計算均勻流流速公式（謝才公式）55水頭損失計算56水頭損失計算許多學(xué)者對C值進行研究,得到一系列經(jīng)驗公式。其中最為簡便而應(yīng)用廣泛的是曼寧公式：資料較豐富且考慮R的指數(shù)為變量的計算式有巴甫洛夫斯基公式：式中n為反映壁面粗糙對水流影響的系數(shù),稱為粗糙系數(shù)或糙率。式中：

57水頭損失計算舍維列夫公式計算舊鑄鐵管和舊鋼管水力坡度i時，如流速v≥1.2m/s,則舍維列夫公式的比阻a=0.001736/D5.3值見表5-2。58水頭損失計算舍維列夫公式當(dāng)水流在過渡區(qū)（v<1.2m/s），應(yīng)在表5-2的a值上乘以修正系數(shù)K，K值見表5-3。59水頭損失計算巴甫洛夫斯基公式適用于非滿流和明渠流的水頭損失計算。60水頭損失計算巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式中的比阻a值61水頭損失計算海曾—威廉公式62水頭損失計算海曾—威廉公式系數(shù)C值63水頭損失計算柯爾勃洛克公式：各種紊流，適應(yīng)性和計算精度最高公式64水頭損失計算柯爾勃洛克公式65【例題1】圓管直徑mm，管長m，輸送運動粘度cm2/s的石油，流量m3/h，求沿程損失?！窘狻颗袆e流動狀態(tài)為層流

式中（m/s）

（m

油柱）

66第七節(jié)管網(wǎng)計算方法分類給水管網(wǎng)計算實質(zhì)上是聯(lián)立求解連續(xù)性方程、能量方程和管段壓降方程。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、解節(jié)點方程和解管段方程三類，在具體求解過程中可采用不同的算法。67（1）定最不利點（2）由最不利點起，劃分計算管段，以流量變化點為節(jié)點標號（3）選擇設(shè)計秒流量公式，計算設(shè)計流量（3）查水力計算表，求管徑和水力坡降（4）計算沿程水頭損失及局部水頭損失（5）計算最不利點至城市配水管的標高差，即H1（6）計算室內(nèi)給水管所需壓力H（7）比較H0和H，調(diào)整管徑或設(shè)加壓設(shè)備管網(wǎng)水力計算的步驟68解環(huán)方程管網(wǎng)經(jīng)流量分配后，各節(jié)點初分流量已滿足連續(xù)性方程，可是由該流量求出的管段水頭損失，并不同時滿足L個環(huán)的能量方程。為此必須多次將各管段的流量反復(fù)調(diào)整，直到滿足能量方程，從而得出各管段的最終流量和水頭損失。解環(huán)方程時，哈代-克羅斯(HardyCross)法是其中常用的一種算法。由于環(huán)狀網(wǎng)中，環(huán)數(shù)少于節(jié)點數(shù)和管段數(shù)，相應(yīng)的以環(huán)方程數(shù)為最少，因而成為手工計算時的主要方法。69解節(jié)點方程解節(jié)點方程是在假定每一節(jié)點水壓的條件下，應(yīng)用連續(xù)性方程以及管段壓降方程，通過計算調(diào)整，求出每一節(jié)點的最終水壓。節(jié)點的水壓已知后，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，進一步從流量和水頭損失之間的關(guān)系算出管段流量。工程上常用的算法有哈代——克羅斯法。解節(jié)點方程是應(yīng)用計算機求解管網(wǎng)計算問題時，應(yīng)用最廣的一種算法。70解管段方程該法是應(yīng)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)點水壓求出其余各節(jié)點水壓。需借助計算機才能快速求解。解管段方程同解環(huán)方程的區(qū)別在于，解環(huán)方程，初分流量已滿足連續(xù)性方程，然后解能量方程，調(diào)整初分流量，得最終管段流量和水頭損失。而解管段方程，則是通過一定手段的簡化上來就同時解連續(xù)性方程（不初分流量）和能量方程，因此工作量大，需電算，但所得結(jié)果直接就是滿足要求的管段最終流量和水頭損失。71第八節(jié)管網(wǎng)和輸水管渠布置72管網(wǎng)定線城市管網(wǎng)城市給水管網(wǎng)定線：是指在地形平面圖上確定管線的走向和位置。定線時一般只限于管網(wǎng)的干管以及干管之間的連接管，不包括從干管到用戶的分配管和接到用戶的進水管。干管：管徑較大，用以輸水到各地區(qū)。分配管：作用是從干管取水供給用戶和消火拴。管徑較小。常由城市消防流量決定所需最小的管徑。73城市管網(wǎng)定線城市管網(wǎng)定線考慮的要點：干管延伸方向應(yīng)和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。循水流方向，以最短的距離布置一條或數(shù)條干管，干管位置應(yīng)從用水量較大的街區(qū)通過。干管的間距，可根據(jù)街區(qū)情況，采用500—800m。連接管的間距：可根據(jù)街區(qū)的大小考慮在800—1000m左右74城市管網(wǎng)定線分配管：在供水范圍內(nèi)的道路下把干管的水送到用戶和消火栓的管道。分配管直徑至少100mm，大城市采用150—200mm，主要原因是通過消防流量時，分配管中的水頭損失不致過大，以免火災(zāi)地區(qū)的水壓過低。房屋進水管：從分配管接出，將水接到用戶的管道。一般建筑物用一條進水管，用水要求較高的建筑物或建筑物群，有時在不同部位接入兩條或數(shù)條進水管，以增加供水的可靠性。75在同一工業(yè)企業(yè)內(nèi)，往往根據(jù)水質(zhì)和水壓要求，分別布置管網(wǎng)，形成分質(zhì)、分壓的管網(wǎng)系統(tǒng)。消防用水管網(wǎng)通常不單獨設(shè)置，而是由生活或生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給消防用水。工業(yè)企業(yè)管網(wǎng)定線工業(yè)企業(yè)生活用水管網(wǎng)布置形式生活用水管網(wǎng)不供給消防用水時，可為樹狀網(wǎng)；生活和消防合并的管網(wǎng)，應(yīng)為環(huán)狀網(wǎng)。76工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水管網(wǎng)可按照生產(chǎn)工藝對給水可靠性的要求，采用樹狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)或兩者相結(jié)合的形式。不能斷水的企業(yè)，生產(chǎn)用水管網(wǎng)必須是環(huán)狀網(wǎng)，到個別距離較遠的車間可用雙管代替環(huán)狀網(wǎng)。大多數(shù)情況下，生產(chǎn)用水管網(wǎng)是環(huán)狀網(wǎng)、雙管和樹狀網(wǎng)的結(jié)合形式。大型工業(yè)企業(yè)的各車間用水量一般較大，所以生產(chǎn)用水管網(wǎng)不象城市管網(wǎng)那樣易于劃分干管和分配管，定線和計算時全部管線都要加以考慮。工業(yè)企業(yè)管網(wǎng)定線77輸水管渠定線水管渠的形式：壓力輸水管渠和無壓輸水管渠。遠距離輸水時，用的較多的是壓力輸水管渠，特別是輸水管。78有地形圖時應(yīng)先在圖上初步選定幾種可能的定線方案，然后到現(xiàn)場沿線踏勘了解，從投資、施工、管理等方面，對各種方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較后再作決定。缺乏地形圖需在踏勘選線的基礎(chǔ)上，進行地形測量，繪出地形圖，然后在圖上確定管線位置。輸水管渠定線79