給水排水管網(wǎng)水力學基礎要點

1、第3章 給水排水管網(wǎng)水力學基礎3.1 基本概念3.2 管渠水頭損失計算3.3 非滿流管渠水力計算3.4 管道的水力等效簡化3.1基本概念3.1.1管道內(nèi)水流特征Re=vd/3.1基本概念3.1.2有壓流與無壓流有壓流：水體沿流程整個周界與固體壁面接觸，而無自由液面（壓力流、管流）無壓流：水體沿流程一部分周界與固體壁面接觸，其余與空氣接觸，具有自由液面（重力流、明渠流）3.1基本概念3.1.3恒定流與非恒定流恒定流：水體在運動過程中，其各點的流速與壓力不隨時 間而變化，而與空間位置有關的流動稱為恒定流非恒定流：水體在運動過程中，其流速與壓力不與空間位 置有關，還隨時間的而變化的流動稱為非恒定流3

2、.1基本概念3.1.4均勻流與非均勻流均勻流：水體在運動過程中，其各點的流速與方向沿流程 不變的流動稱為均勻流非均勻流：水體在運動過程中，其各點的流速與方向沿流 程變化的流動稱為非均勻流3.1基本概念3.1.5水流的水頭與水頭損失水頭：指的是單位質(zhì)量的流體所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用單位為米（m）3.1基本概念3.1.5水流的水頭與水頭損失水頭損失：流體克服阻力所消耗的機械能3.2管渠水頭損失計算3.2.1沿程水頭損失計算管渠的沿程水頭損失常用謝才公式計算對于圓管滿流，沿程水頭損失可用達西公式計算R為過水斷面的里半徑，及過水斷面面積除以濕周，圓管滿流時R=0.25D流體在

3、非圓形直管內(nèi)流動時，其阻力損失也可按照上述公式計算，但應將D以當量直徑de來代替3.2管渠水頭損失計算3.2.1沿程水頭損失計算C、與水流流態(tài)有關，一般采用經(jīng)驗公式或半經(jīng)驗公式計算。1.舍維列夫公式適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿管湍流，水溫10C0（壓力管道）將上述公式帶入達西公式2.海曾威廉公式適用：較光滑圓管滿流（壓力管道）將上述公式帶入達西公式3.柯爾勃洛克-懷特公式適用：各種湍流（壓力管道）4.巴甫洛夫斯基公式適用：明渠流、非滿流管道將上述公式帶入謝才公式5.曼寧公式適用：曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6時的特例，適用于明渠或較粗糙的管道計算將上述公式帶入謝才公式3.2管渠水頭損失計算

4、3.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算3.2.1沿程水頭損失計算ü 給水排水管道計算時水流流態(tài)均按照湍流考慮ü 給水排水管道用得最多的是圓管ü 給水排水管道計算一般按照恒定流考慮ü 如果管道截面在一定距離內(nèi)不變且沒有轉彎和交匯，則管內(nèi)流動按照均勻流考慮，水頭損失按照沿程水頭損失公式計算（謝才公式、達西公式）；非均勻流（即管截面發(fā)生變化、轉彎、匯合)采用局部水頭公式計算323 局部水頭損失計算式中 hm局部水頭損失，m； 局部阻力系數(shù)P50 表3-4。 給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過沿程水頭損失的5%，常忽略局部水頭損失的影響，不會造成大的

5、計算誤差。 3.3無壓圓管的水力計算計算時給出管徑，可通過P52 表3-5查出相應的過水斷面積和水力半徑注意：1.污水管道按照非滿流計算，雨水管道和合流制管道按照滿流計算2.排水管的最小設計流速：對于污水管當管徑500mm，為0.7m/s；當管徑500mm，為0.8m/s3.4非滿流管渠的水力計算非滿流管渠內(nèi)的水流狀態(tài)基本上都處于阻力平方區(qū)，接近于均勻流，所以在非滿流管渠的水力計算中都采用均勻流公式：K稱為流量模數(shù)上述公式中謝才系數(shù)C如采用曼寧公式計算，則可寫成3.5管道的水力等效簡化水力等效簡化原則：簡化后，等效的管網(wǎng)對象與原來的實際對象具有相同的水力特性。1.串聯(lián)等效為一條直徑為d，長度為

6、l=l1+l2+ln的管道，管道中的流量相同3.5管道的水力等效簡化水力等效簡化原則：簡化后，等效的管網(wǎng)對象與原來的實際對象具有相同的水力特性。1.并聯(lián)等效為并聯(lián)管道的長度長度為，總流量等于各管道中的流量相加3.5管道的水力等效簡化3.5.3局部水頭損失計算的簡化將局部水頭損失等效于一定長度的管道（稱為當量管道長度ld）的沿程水頭損失即令其局部水頭損失與當量管道長度的沿程水頭損失相等（圓管滿流）課后習題計算：Ø 圓形污水管道直徑600mm，管壁粗糙系數(shù)n=0.014，管底坡度i=0.0024。求最大設計充滿度時的流速v和流量qØ 已知某管道直徑為700mm，長度800m，管壁粗糙系數(shù)n=0.013，管道上有45°彎頭2個，直流三通3個，全開閘閥2個，輸水流量為480L/s，計算沿程水頭損失和局部水頭損失Ø 某排水管道采用鑄鐵管，曼寧粗糙系數(shù)為0.014，設計流速為1m/s，水力坡度i=0.005，求其水力半徑R和充滿度及沿程阻力損失Ø 某排水管道粗糙系數(shù)n=0.014，