管段流量、管径和水头损失.ppt

第5章管段流量、管径和水头损失5.1管网计算的课题计算步骤是：求沿线流量和节点流量；求管段计算流量；确定各管段的管径和水头损失；进行管网水力计算或技术经济计算；确定水塔高度和水泵扬程5.2管网图形及简化在保证计算结果接近实际情况的前提下，为方便计算可对管线进行适度简化。忽略：管网中主要起联络作用的管段，由于正常运行时流量很小，对水力条件的影响很小，计算时可以忽略。分解：只有一条管段连接的两个管网可分解成两个管网进行计算；管网末端水流方向确定的部分可分开计算；环状网上接出的树状网分开计算。节点合并：距离很近的两个节点计算时可视为一个节点。节点合并6785.3沿线流量和节点流量管段5.3.1沿线流量公园沿线流量：干管有效长度与比流量的乘积。管网中除最末端的管段外，其他任一管段的流量都由两部分组成，一部分是本管段沿程配水产生的流量，即沿线流量，另一部分是通过该管段输送到下游管段的流量，称为转输流量。节点流量：沿线流量只有概念上的意义，在水力计算时应将沿线流量按适当比例分配到两各节点，成为节点流量。沿线流量转换成节点流量的原则是管段的水头损失相同。即求出一个沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失等于实际沿管线变化的流量qx产生的水头损失。沿线不变的折算流量q等于：第二步求沿线不变的折算流量q产生的水头损失取水头损失指数n=2，得：管网任一节点的节点流量：绿地（2）干管比流量为（4）各管段节点流量树状管网的管段流量具有唯一性。计算流量等于该管段以后（顺水流方向）所有节点流量总和。环状管网满足连续性条件的流量分配方案可以有无数多种。步骤按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点，控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区内离二级泵站最远或地形较高之处。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。这样，当其中一条干管损坏、流量由其它干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多。和干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用、有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大、只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。管道直径、管段计算流量和水流速度之间满足以下关系：从技术上考虑，水流的最大速度应不超过2.5～3.0米/秒（防止水锤），最小速度不得小于0.6米/秒（防止沉积）。从经济上考虑，较大的水流速度可减小管道直径，降低工程造价；但由于水流速度大而会导致水头损失增加，从而加大运行的动力费用。合理的流速应该使得在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之和最小。设Wt为总费用，C为管网造价，M1为年度运行电费，M2为年折旧费用，t为投资偿还年限。则总费用为：05.6.1流量和水头损失的关系舍维列夫公式（适用于旧铸铁管和旧钢管）巴甫洛夫斯基公式（适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道）海曾—威廉公式柯尔勃洛克公式目的：确定各水源节点的供水量、各管段的流量和管径、全部节点的水压。管网水力计算时，节点流量、管段长度为已知，需要确定管道的直径和流量，有2P个未知数，利用经济流速确定流量与直径的关系，实际上只要求解Ｐ个未知数。Ｊ－Ｓ个节点连续性方程：Ｌ个基环能量方程：在管网水力计算时，根据求解的未知敷是管段流量还是节点水压，可以分为解环方程、解节点方程和解管段方程三类。解环方程：管网经流量分配后，各节点已满足连续性方程，可是由该流量求出的管段水头损失，并不同时满足L个环的能量方程，为此必须多次将各管段的流量反复调整，直到满足能量方程，从而得出各管段的流量和水头损失。解环方程时，哈代—克罗斯（HardyCross）法是其中常用的一种算法。由于环状网中，环数少于节点数和管段数，相应的以环方程数为最少，因而成为手工计算时的主要方法。解节点方程：解节点方程是在假定每一节点水压的条件下，应用连续性方程以及管段压降方程，通过计算调整，求出每一节点的水压。节点的水压已知后，即可以从任一管段两端节点的水压差得出该管段的水头损失，进一步从流量和水头损失之间的关系算出管段流量。工程上常用的算法有哈代—克罗斯法。解节点方程是应用计算机求解管网计算问题时，应用最广的一种算法。解管段方程：该法是应用连续性方程和能量方程，求得各管段流量和水头损失，再根据已知节点水压求出其余各节点水压。大中城市的给水管网，管段数多达数百条甚至数千条，需借助计算机才能快速求解。