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给水管网水力计算基础
为了向更多的用户供水，在给水工程上往往将许多管路组成管网。管网按其形状可分为枝状[图1(a)]和环状[图1(b)]两种。
管网内各管段的管径是根据流量Q和速度v来决定的，由于所以管径。但是，仅依靠这个公式还不能完全解决问题，因为在流量Q一定的条件下，管径还随着流速v的变化而变化。如果所选择的流速大，则对应的管径就可以小，工程的造价可以降低；但是，由于管道内的流速大，会导致水头损失增大，使水塔高度以及水泵扬程增大，这就会引起经常性费用的增加。反之，若采用较大的管径，则会使流速减小，降低经常性费用，但反过来，却要求管材增加，使工程造价增大。

图1管网的形状
(a)枝状管网；(b)环状管网
因此，在确定管径时，应该作综合评价。在选用某个流速时应使得给水工程的总成本(包括铺设水管的建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及经常抽水的运转费之总和)最小，那么，这个流速就称为经济流速。
应该说，影响经济流速的因素很多，而且在不同经济时期其经济流速也有变化。但综合实际的设计经验及技术经济资料，对于一般的中、小直径的管路，其经济流速大致为：
——当直径d＝100~400mm，经济流速v＝0.6-1.0m/s；
——当直径d>400mm，经济流速v=1.0~1.4m/s。
一、枝状管网
枝状管网是由多条管段而成的干管和与干管相连的多条支管所组成。它的特点是管网内任一点只能由一个方向供水。若在管网内某一点断流，则该点之后的各管段供水就有问题。因此供水可靠性差是其缺点，而节省管料，降低造价是其优点。
技状管网的水力计算．可分为新建给水系统的设计和扩建原有给水系统的设计两种情况。
1．新建给水系统的设计
对于已知管网沿线的地形资料、各管段长度、管材、各供水点的流量和要求的自由水头(备用水器具要求的最小工作压强水头)，要求确定各管段管径和水塔水面高度及水泵扬程的计算，属于新建给水系统的设计。
自由水头由用户提出需要，对于楼房建筑可参阅下表。
表自由水头Hz值
建筑物层数12345678自由水头Hz（m）1012162024283236
这一类的计算，首先应从各管段末端开始，向水塔方向求出各管段的流量，然后选用经济流速确定出对应的管径d。定出管径后，就可用公式计算出各管段水头损失。最后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，地形标高和要求作用水头三项之和为最大值之点)的总水头损失，于是水塔高度Ht(图2)可按下式求得：
式中Hz——控制点的自由水头；
z0——控制点地形标高；
zt——水塔处的地形标高；
——从水塔到管网控制点的总水头损失。
2．扩建给水系统的设计
对于已知管网沿线地形、各管段长度、管材及各供水点需要的流量与自由水头，在水塔已建成的条件下，确定扩建管段管径的计算。这一类就属于扩建给水系统的设计。
扩建给水系统的计算原则是：要充分利用已有的作用水头。即不是通过经济流速，而是通过已知的作用水头H、流量Q、管路长度l等来确定管径d。
具体步骤为：根据已知条件，算出该管路的平均水力坡度(即单位长度水头损失)：

计算出平均水力坡度后，根据公式，求出S0，再查表，选择管径d。由于管径的选择不可能恰好等于标准管径，所以在选择时．可选一部分管径的比阻大于算出S0值，一部分则小于算出的S0值。通过串联管路计算，使这些管段的组合恰好在给定水头下通过指定的流量。
[例1]一枝状管网，自水塔0向各用水点供水(图3)。采用铸铁管，各管段的管长列于下表。已知水塔处地面标高、4和7点处的地面标高均为70.0m，4和7点处要求自由水头Hz＝12m。求各管段的直径、水头损失及水塔的高度。

图2水塔高度计算示意图图3水塔向各用水点供水示意图
解(1)根据经济流速选择各管段的直径。
对于3－4管段，Q＝25L/s，若采用经济流速v＝1m/s，则管径为

采用标准管径d＝200mm，此时管中的实际流速为：

查表，得。由于速度，水流在过渡区，S0值需要修正。查表，得修正系数K＝1.06，则管段3—4的水头损失为：

其他各管段的计算类似上面的计算步骤，现列入下表。
(2)计算水塔的高度时，先确定管网中的控制点。比较从水塔到管网最远的用水点4和7的水头损失，分别为：
控制点4：
控制点7：
由于，而点4和点7的自由水头、地形标高都相等，所以点7为该管网的控制点，则水塔的高度为：

已知数值计算所得数值管段管段长度l（m）管段中的流量q(L/s)管道直径d(mm)流速v
(m/s)比阻S0
(s2/m6)修正系数K水头损失hf(m)左侧3-4350252000.89.0291.062.092-3350452500.922.7521.042.031-2200803001.131.0151.011.31右侧6-7500131500.7441