《排水管渠水力計算》課件

排水管渠水力計算本課件主要介紹排水管渠水力計算的基本原理和方法。課程目標(biāo)掌握排水管渠水力計算基本原理深入理解管渠流量計算、水頭損失計算等關(guān)鍵概念，并掌握相關(guān)公式和計算方法。熟練運(yùn)用管渠水力計算軟件學(xué)習(xí)使用主流的管渠水力計算軟件，并能夠進(jìn)行實(shí)際工程項目的計算和分析。培養(yǎng)獨(dú)立解決實(shí)際工程問題的能力通過案例分析和練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決排水管渠水力計算問題的實(shí)際應(yīng)用能力。排水管渠概述排水管渠是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)收集和輸送雨水和污水。排水管渠的設(shè)計和建設(shè)需要考慮多種因素，包括地形地貌、水文條件、人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等。排水管渠的類型多種多樣，包括圓形管渠、矩形管渠、卵形管渠等。管渠的材料也多種多樣，包括混凝土、鋼材、塑料等。不同類型的排水管渠具有不同的特性和適用范圍。管渠流量計算基本理論連續(xù)性方程描述了流體在管渠中的流量守恒關(guān)系，即流入管渠的流量等于流出管渠的流量。能量方程描述了流體在管渠中運(yùn)動過程中的能量守恒關(guān)系，即流體能量在不同位置的轉(zhuǎn)換和損失。水頭損失計算考慮了流體在管渠中流動時因摩擦而產(chǎn)生的能量損失，包括沿程水頭損失和局部水頭損失。管渠流量公式1流量Q=VA，其中Q為流量，V為流速，A為過水?dāng)嗝婷娣e。2流速V=(gRhS)1/2，其中g(shù)為重力加速度，Rh為水力半徑，S為水力坡度。3水力半徑Rh=A/P，其中A為過水?dāng)嗝婷娣e，P為濕周。4謝齊公式V=(1/n)Rh2/3S1/2，其中n為曼寧系數(shù)。管渠完全充滿流的計算1流量公式Q=A*v2水頭損失hf=(f*L*v^2)/(2*g*D)3能量方程H1+h+hp=H2+hf+hv管渠部分充滿流的計算1計算前提當(dāng)管渠水深小于管渠直徑時，則為部分充滿流。2流態(tài)判斷根據(jù)雷諾數(shù)判斷流態(tài)，判斷是否為層流或湍流。3水力參數(shù)計算水力半徑、水力坡度、水流斷面面積等參數(shù)。4流量計算根據(jù)水力參數(shù)和流量公式，計算部分充滿流的流量。管渠凹凸水頭損失計算類型計算公式局部水頭損失hl=ζ*(v^2/2g)沿程水頭損失hf=λ*(L/D)*(v^2/2g)管渠進(jìn)出口損失計算進(jìn)出口損失是指水流進(jìn)入或離開管渠時產(chǎn)生的能量損失。這種損失通常發(fā)生在管渠的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，例如管渠連接到水池或水庫時。計算方法進(jìn)出口損失通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計算，考慮管渠的形狀、尺寸和流量等因素。管渠局部損失計算1彎頭彎頭會導(dǎo)致流速變化，進(jìn)而產(chǎn)生能量損失。2閥門閥門關(guān)閉或開啟時，也會產(chǎn)生能量損失。3縮管縮管會導(dǎo)致流速增加，從而產(chǎn)生能量損失。4擴(kuò)管擴(kuò)管會導(dǎo)致流速降低，也會產(chǎn)生能量損失。管渠總水頭損失計算總水頭損失沿程水頭損失局部水頭損失h總hfhl管渠總水頭損失指水流從管渠起點(diǎn)到終點(diǎn)所損失的水頭高度，包括沿程水頭損失和局部水頭損失。不同管材管渠流量計算方法混凝土管渠混凝土管渠流量計算方法通常使用曼寧公式或謝齊公式。鋼管渠鋼管渠流量計算方法可以使用達(dá)西-魏斯巴赫公式或謝齊公式。塑料管渠塑料管渠流量計算方法通常使用哈根-泊肅葉公式或謝齊公式。混凝土管渠流量計算1流量公式應(yīng)用Manning公式計算2管徑尺寸選擇合適的管徑以滿足流量需求3水頭損失考慮摩擦損失、局部損失等因素4管渠坡度根據(jù)水力計算結(jié)果確定最佳坡度混凝土管渠流量計算是排水管渠水力計算中的重要環(huán)節(jié)。需要綜合考慮管徑、坡度、水頭損失等因素，最終確定最佳的混凝土管渠設(shè)計方案。鋼管渠流量計算公式鋼管渠流量計算主要使用哈根-泊肅葉公式。該公式適用于完全充滿流的條件。參數(shù)計算所需參數(shù)包括管徑、管長、水頭損失、水溫、管壁粗糙度等。步驟根據(jù)公式和參數(shù)，可計算出鋼管渠的流量。注意事項計算過程中需考慮管材的材質(zhì)、管壁的粗糙度、水溫等因素的影響。塑料管渠流量計算材料特性塑料管渠具有耐腐蝕、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)。水力計算方法采用與混凝土管渠類似的方法進(jìn)行計算，但需考慮塑料管材的摩擦系數(shù)。流量公式常用的流量公式包括哈根-泊肅葉公式、曼寧公式等。軟件應(yīng)用可使用專業(yè)的排水管渠水力計算軟件進(jìn)行分析和設(shè)計。渠道流量計算1流量計算2水深計算3斷面形狀渠道流量計算是排水管渠水力計算的重要組成部分，也是進(jìn)行渠道設(shè)計和管理的基礎(chǔ)。開敞式渠道流量計算1水深渠道水深是流量計算的重要參數(shù)，需要通過實(shí)測或計算獲得。2斷面形狀渠道斷面形狀決定了渠道的水力半徑和流速，影響著流量計算。3水流速度水流速度可以通過流量公式或水深和斷面面積計算，影響著流量計算。閉口渠道流量計算1水力坡度考慮摩擦損失和局部損失2流量計算利用流量公式和水力坡度3校核驗(yàn)證計算結(jié)果的合理性渠道水頭損失計算渠道水頭損失主要包括摩擦損失、局部損失和進(jìn)出口損失。計算方法根據(jù)渠道類型、斷面形狀和流速等因素而異。通過準(zhǔn)確計算水頭損失，可以合理設(shè)計渠道，確保排水系統(tǒng)安全運(yùn)行。復(fù)合斷面渠道流量計算分段計算將復(fù)合斷面渠道分成多個簡單斷面，分別計算各斷面的流量。流量疊加將各斷面流量相加，得到復(fù)合斷面渠道的總流量。水力要素分析分析復(fù)合斷面渠道的水力要素，如水深、流速、水頭損失等。復(fù)雜渠道流量計算1非均勻流水深和流速隨距離變化2非恒定流水深和流速隨時間變化3三維流水流在三個方向上流動4紊流水流速度和方向不規(guī)則滲透性流量計算計算滲透流量需要考慮土壤性質(zhì)、水位變化、管渠材料等因素。管渠尺寸選擇流量根據(jù)設(shè)計流量選擇管渠尺寸，確保管渠能夠滿足排水要求。流速選擇合適的管渠尺寸，使流速保持在合理范圍內(nèi)，避免淤積或沖刷。水深選擇管渠尺寸，保證水深足夠，避免管渠滿流或溢流。管渠坡度選擇1自流利用重力使污水流動。2排水量坡度過小，排水量不足；坡度過大，管道沖刷。3管徑坡度與管徑密切相關(guān)，需要綜合考慮。管渠材料選擇混凝土管耐用、成本低、易于施工，適用于各種排水系統(tǒng)鋼管強(qiáng)度高、耐腐蝕，適用于高壓和高流量的排水系統(tǒng)塑料管重量輕、易于安裝、抗腐蝕，適用于各種排水系統(tǒng)管渠連接形式選擇法蘭連接法蘭連接是最常用的管渠連接方式，具有安裝簡便、拆卸方便、密封性好等優(yōu)點(diǎn)。適用于各種管材的連接，適用于各種工況。承插連接承插連接適用于小口徑管道的連接，安裝方便，但密封性不如法蘭連接。適用于壓力較低的管道，例如排水管等。焊接連接焊接連接適用于金屬管道的連接，密封性好，強(qiáng)度高。但焊接工藝復(fù)雜，成本較高。適用于壓力較高的管道，例如輸油管道等。管渠節(jié)點(diǎn)設(shè)計節(jié)點(diǎn)類型包括管渠連接節(jié)點(diǎn)、分支節(jié)點(diǎn)、閥門節(jié)點(diǎn)、泵站節(jié)點(diǎn)等。流量分配根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型和流量需求，合理分配流量。壓力控制通過閥門、泵站等設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)的壓力。閥門與附件選擇閥門類型選擇合適的閥門類型，例如閘閥、截止閥、球閥等，以滿足不同的工況需求。附件種類根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的附件，如彎頭、三通、法蘭等，確保管路連接的可靠性。材質(zhì)選擇選擇耐腐蝕、耐磨損的材料，以保證閥門和附件的長期使用壽命。泵站設(shè)計計算1流量計算確定泵站所需流量2揚(yáng)程計算確定泵站所需揚(yáng)程3功率計算確定泵站所需功率泵站設(shè)計計算是排水管渠系統(tǒng)的重要組成部分，確保泵站能夠有效地將污水排放到指定地點(diǎn)。計算過程涉及流量、揚(yáng)程和功率等參數(shù)，需要根據(jù)管渠的設(shè)計要求和運(yùn)行條件進(jìn)行精確計算。結(jié)論與總結(jié)1管渠水力計算概述管渠水力計算是排水管渠工程設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)，確保排水系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。2流量計算掌握管渠流量計算方法，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的公式，精確計算