第6章-给水管网的设计计算

城市建设学院《给水排水管道系统》课件城市建设学院6.1概述6.2管网图形的性质与简化6.3管段设计流量计算6.4管径计算6.5枝状管网水力计算6.6环状管网水力计算6.7输水管水力计算6.8给水管网优化设计6.9给水管道的敷设6.10给水管道工程图第6章给水管网的设计计算《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.1概述给水管网设计计算的任务:在最高用水情况下（1）计算各管段的流量，确定各管段的管径和水头损失;（2）确定水泵扬程和水塔高度。在特殊用水情况下，对管网管径和水泵扬程迸行校核。在管网计算中常会遇到两类课题:(1)设计计算即按最高日最高时流量求出各节点流量后，进行流量分配，确定管网中各管段的管径及水头损失，再推算出给水管网系统的水压关系。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算(2)管网校核计算在管网管径已知的前提下，按管网在各种用水情况下的工作流量，分别求出各节点的计算流量，确定各管段的流量和水头损失，分析计算结果，得出管网在各种用水情况下的流量和水压，以此校核按最高时用水确定的水泵扬程。（消防时、最大转输时、事故时）供水起点水压未知供水起点水压已知新建管网已建管网《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.2管网图形的性质与简化6.2.1管网图形的性质给水管网是由管段和节点构成的有向图。管网图形中每个节点通过一条或多条管段与其他节点相连接。1、节点①配水源节点，如泵站、水塔或高地水池等；②不同管径或不同材质的交接点；③管网中管段的交汇点或集中向大用户供水的点，因管中流量发生变化，也是节点。虚节点：多水源管网《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算2、管段两个相邻节点之间的管道称为管段，如管段2～3。3、管线管段顺序连接形成管线，如管线1～2～3～4～7～8。4、环起点与终点重合的管线构成环，如3～4～7～6～3构成环。①在一个环中不包含其他环时，称为基环，如环Ⅰ、Ⅱ都是基环。②几个基环合成的大环，如环Ⅰ、Ⅱ合成的大环2～3～4～7～6～5～2就不再是基环。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算③虚环对于多水源管网，为了计算方便，将有两个或两个以上水压一定的水源节点(泵站、水塔等)用虚管线与虚节点连接时，也形成环，因实际上并不存在，故称为虚环。虚环数等于配水源数减一，或等于虚管段数减一。由多面体的欧拉定理，可导出平面管网图形的节点(包括虚节点O)数J、管段(包括虚管段)数P和基环(包括虚环)数L之间的关系：P=J+L-1(6-1)对于枝状管网，因环数L=0，故P=J-1即管段数等于节点数减一。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.2.2管网图形的简化1、简化目的及原则目的：减轻计算工作量原则：保证计算结果接近于实际情况2、简化方法(1)分解只有一条管线连接的两个管网，可以把连接管线断开，分解成为两个独立的管网；有两条管线连接的分支管网，若其位于管网的末端且连接管线的流向和流量可以确定时，也可以进行分解；管网分解后即可分别计算。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算(2)合并管径较小、相互平行且靠近的管线可考虑合并。如管线交叉点很近时，可以将其合并为同一交叉点。相近交叉点合并后可以减少管线数目，使系统简化。(3)省略首先略去水力条件影响较小的管线，即省略管网中管径相对较小的管线。管线省略后的计算结果是偏于安全的，但是由于流量集中，管径增大，并不经济。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.3管段设计流量计算管段的设计流量计算的目的：在于通过经济流速或水压差来选定管径，进行管网水力计算。管段的沿线流和节点流量6.3.1沿线流量城市给水管网的干管和分配管上，承接了许多用户：①工厂、机关、学校、医院、宾馆等大用户，称为集中流量；②数量很多，但用水量较小的居民用水、浇洒道路或绿化用水，称沿线流量。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算集中流量、、321QQQ等为沿线流量、、321qqq供给分配管流量、、321qqq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算由于用水点多，用水量经常变化，按实际情况计算非常复杂，为计算方便，常采用简化法——比流量法。（假定小用水户的流量均匀分布在全部干管上）比流量法长度比流量法面积比流量法《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算1、长度比流量长度比流量法：假定沿线流量均匀分布在全部配水干管上。则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记为。可按下式计算：321qqq、、sq2)-(6LQQqis）（mLqss/《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算——管网总用水量（L/s）;——工业企业及其他大用户的集中流量之和（L/s）;——管网配水干管总计算长度(m)。（l)单侧配水的管段按实际长度的一半计入；（2）双侧配水的管段，计算长度等于实际长度；（3）两侧不配水的管线长度不计。QiQL实际LL21实际LL0L《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算2、面积比流量面积比流量法：假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上，则单位面积上的配水流量称为面积比流量，记作。321qqq、、）（2s/mLqA3)-(6AQQqiA——给水区域内沿线配水的供水面积总和(m2)；其他符号同上。A《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算干管每一管段所负担的供水面积划分方法：分角线法对角线法《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算由比流量可计算出各管段的沿线配水流量即沿线流量，记作，则任一管段的沿线流量可按下式计算：Asqq、yqsLqy/4)-(6isyLqq5)-(6iAyAqq或式中Li——该管段的计算长度(m);Ai——该管段所负担的供水面积(m2)。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.3.2节点流量管网中任一管段的流量，包括两部分:①一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量,流量大小沿程线性减小，到管段末端等于零；②另一部分是通过本管段流到下游管段的流量，沿程不发生变化，称为转输流量。进一步简化，以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即节点流量。yqZSq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6)-(6yzsqqq计577.05.0管网末端，管网起端，为折减系数5.0一般采用因此管网任一节点的节点流量为：7)-(65.0yiqq即管网中任一节点的节点流量，等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。iq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算8)-(6L5.0isiqq9)-(6A5.0iAiqq另一种表达形式：或城市管网中，工业企业等大用户所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。则管网图上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。即集中流量量沿线流量折算的节点流节点总流量《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算在计算完节点设计流量后，应验证流量平衡，即式中——管网总用水量（L/s)；——各节点的集中流量（L/s)；——各节点的节点流量（L/s)。10)-(6iiqQQQiQiq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算【例6-1】某城镇最高时总用水量为284.7L/s，其中集中供应工业用水量为189.2L/s。干管各管段编号及长度如图6-6所示，管段4～5、1～2及2～3为单侧配水，其余为两侧配水。试求:(1)干管的比流量；(2)各管段的沿线流量；(3)各节点流量。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算【解】（1）配水干管计算长度（2）配水干管比流量（3）沿线流量:如管段1∼2的沿线流量为：）（m460025075624601134250756382037565.0[])(5.0[7663655214322154LLLLLLLLLmsLLQQqis/02076.04600189.2-284.7s/85.77560.50.020762121LLqqsy《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算管段编号管段长度(m)管段计算长度（m）比流量L/(s.m)沿线流量L/s1∼27560.5×756=3780.020767.852∼37560.5×756=3787.851∼482082017.022∼582082017.023∼682082017.024∼57560.5×756=3787.855∼675675615.696∼72502505.19合计——460095.50各管段的沿线流量计算《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算（4）节点流量计算节点5的节点流量为：sLqqqqqyyyy/28.20)17.0215.707.85(5.05.05.02565545）（《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算节点连接管段节点流量L/s集中流量L/s节点总流量L/s11∼4、1∼20.5（7.85+17.02）=12.44189.2201.6421∼2、2∼5、2∼30.5（7.85+17.02+7.85）=16.3616.3632∼3、3∼60.5（7.85+17.02）=12.4412.4441∼4、4∼50.5（7.85+17.02）=12.4412.4454∼5、2∼5、5∼60.5（7.85+17.02+15.69）=20.2820.2863∼6、5∼6、6∼70.5（17.02+15.69+5.19）=18.9518.9576∼70.5（5.19）=2.602.60合计95.50189.2284.70各管段的节点流量《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算6.3.3管段的计算流量在计算完节点设计流量后，应验证流量平衡，即式中——管网总用水量（L/s)；——各节点的集中流量（L/s)；——各节点的节点流量（L/s)。10)-(6iiqQQQiQiq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条件:流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，即：流进等于流出。若规定流入节点的流量为负，流出节点为正，则上述平衡条件可表示为:式中——节点的节点流量(L/s);——连接在节点上的各管段流量(L/s)。11)-(60ijiqqiqijqii《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算依据式(6-11)用二级泵站送来的总流量沿各节点进行流量分配，所得出的各管段通过的流量，就是各管段的计算流量。（一）单水源枝状管网管网中每一管段的水流方向和计算流量都是确定的且是唯一的。每一管段的计算流量等于该管段后面(顺水流方向)所有节点流量和大用户集中用水量之和。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算01108998554qqqqqq109881089884qqqqqqq10985443qqqqqq《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算（二）环状管网各管段的计算流量不是唯一确定的，配水干管相互连接环通，环路中每一用户所需水量可以沿两条或两条以上的管路供给，各环内每条配水管段的水流方向和流量值都是不确定的。《给水排水管道系统》课件——第6章给水管网的设计计算为了确定各管段的计算流量，需人为地假定各管段的流量分配值称为流量预分配。在环状管网流量预分配时，在满足可靠性的前提下，力争得到最经济的管径。环状管网流量分配的步骤:1)首先在管网平面布置图上，确定出控制点的位置，并根据配水源、