孔口、管嘴出流和有压管流.ppt

5.6管网水力计算基础管网内各管段的管径是根据流量Q及流速v两者来决定的，在流量Q一定的条件下，不同的流速对应不同的管径
（，可得）。

如果流速大，则管径小，管道造价低，但流速大所造成的水头损失也大，从而需增加水塔高度及抽水费用。反之，采用较大管径可使流速减小，降低了运转费用，却又增加了管材用量，管道造价高。所以选用管径同整个工程的经济性和运转费用等有关。目前给水工程上采用的办法是通过综合考虑各种因素的影响对每一种管径定出一定的流速，使得供水的总成本最小。这种流速称为经济流速。综合实际设计经验及技术经济资料，对于中、小直径的给水管道：当管径
，采用,当管径，采用。
以上规定供初学者参考，但要注意是因时因地而变动的。（1）枝状管网水力计算然后按串联管道系统计算出从水塔到控制点（管网的控制点是指在管网中水塔至该点的水头损失、地形标高和所需自由水头三项之和为最大值之点）的总水头损失。最后，按长管考虑，由能量方程可得水塔高度为

式中——控制点的自由水头；
——水塔外的地面标高；
——控制点的地面标高；
——从水塔到管网控制点的总水头损失。2）扩建给水系统的水力计算
当水塔已经建成，需要扩大供水范围，就要增加管道，
水力计算是在已知水塔高度及、管道长度、用水点
的自由水头及通过的流量Q的情况下，确定给水管道各
管段的管径d。
计算方法：根据枝状管网各管线的已知条件，算出各
管线各自的平均水力坡度

（5.44）
然后选择其中平均水力坡度最小（）的管线作为
控制干线进行设计。一般在计算中，控制干线上按水头损失均匀分配，即
各管段水力坡度相等的条件，由式（5.32）计算各管段比阻

式中为某一管段通过的流量。
由求得的值就可选择管段的直径，当控制干线
确定后，再算出各节点的水头，并以此为支管起点的水头，
分别设计各枝线管径。例5.12一枝状管网从水塔0向0-1干线输送用水，各节点要求
供水量如图5.21所示。各管段长度见表5.5。此外，水塔处的
地面标高和点4、点7的地面标高见图示。点4和点7要求的自
由水头均为。求各管段的管径，水头损失及水塔
应有的高度。解①各管段流量计算
根据连续性条件从各枝线末端开始，向上游对每一个节点
依次计算各管段的流量，结果列在表5.5中第4栏。
②各管段直径计算
可根据经济流速选择各管段的直径：采用经济流速
，对于管3-4，，则管径

，取
。管中实际流速为

（在0.6~1.0m／s范围内）。其他各管段计算直径及最后选取的直径如下：③各管段内水头损失计算
采用铸铁管，用公式（）计算，查表5.3得
管段3-4的比阻，因为平均流速，
水流在紊流过渡区范围，故值需要加以修正。查表5.4得修
正系数，则管段3-4的水头损失为表5.5④水塔高度计算
从水塔到最远的用水点4和点7的沿程水头损失分别为：
沿0-1-2-3-4线：

沿0-1-5-6-7线：
满足点4用水要求时水塔水面高程为

满足点7用水要求时水塔水面高程为

可见点4为控制点，0-1-2-3-4为干管，0-1-5-6-7为支线。
故水塔高度为（2）环状管网水力计算②在任一闭合环路内，由某一节点沿两支管流至另一节
点的水头损失应相等。设在一个环内如以顺时针水流方向管
段的水头损失为正值，逆时针水流方向管段的水头损失为负
值，则两者的总和应等于零。
即在每一环内，均应满足具体计算时可按下列步骤进行：
①先初拟各管段的水流方向（用箭头标在图上）并根据各
节点上应满足，初拟各管段的流量；
②根据经济流速和各管段的流量选择管径；
③计算各管段的水头损失，校核各环是否满足（5.46）式。
以顺时针流向的水头损失为正值，逆时针流向的水头损失为
负值，计算每一环的沿程水头损失的总和。
这一值在首次试算时是不会等于零的。记，
称为环路的闭合差。在工程实际中通常只要求环路闭合差
满足一定精度要求便可。如果不满足精度要求，则需对流
量分配进行修正，直至各环水流情况均满足闭合差
小于规定值为止。对流量逐步修正的水力计算称为管网平差。④求出使某一环的的校正流量的计算式为例5.13包含两环的水平管网如图5.22所示，已知各节点流量
,,,
。各管段均为铸铁管，长度如图中所示。试确定各管段的直
径及所通过的流量（闭合差小于0.5m即可）。解:为了便于计算，列表进行：（见表5.6）
①初拟流向、第一次分配流量：初拟各管段流向如图5.22
所示。根据节点流量平衡公式，流量的初分配值如下：
ab段bd段
bd段ad段
dc段
②根据初分流量，按经济流速选择标准管径（并查出
相应比阻值）。闭合差大于规定值，说明流量分配的比例不恰当，按式（5.47）
计算校正流量。④调整分配流量，对于I环，第一次校正流量为：
，校正后的流量。
以I环为例，①和③管为顺时针流向，Q为正，加上