計(jì)算機(jī)在排水管網(wǎng)中最優(yōu)化應(yīng)用

1、第四章第四章 計(jì)計(jì)算機(jī)在排水算機(jī)在排水工程中的應(yīng)工程中的應(yīng)用用污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn)水力計(jì)算的基本公式污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)污水管道的埋設(shè)深度污水管道水力計(jì)算的方法污水管道的設(shè)計(jì) 污水在管道中一般是靠管道兩端的水面高差從高到低處污水在管道中一般是靠管道兩端的水面高差從高到低處流動(dòng)。在大多數(shù)情況，管道內(nèi)部是不承受壓力的，即靠流動(dòng)。在大多數(shù)情況，管道內(nèi)部是不承受壓力的，即靠重力流動(dòng)重力流動(dòng)。 污水的流動(dòng)按照一般液體流動(dòng)的規(guī)律，并假定管道內(nèi)水污水的流動(dòng)按照一般液體流動(dòng)的規(guī)律，并假定管道內(nèi)水流流是是均勻流均勻流。污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn) 污水管道水力計(jì)算的目的，在于合理的經(jīng)濟(jì)的選擇污水管道水力計(jì)

2、算的目的，在于合理的經(jīng)濟(jì)的選擇管道管道斷面尺寸斷面尺寸、坡度坡度和和埋深埋深。由于這種計(jì)算是根據(jù)水力學(xué)規(guī)。由于這種計(jì)算是根據(jù)水力學(xué)規(guī)律，所以稱做律，所以稱做管道的水力計(jì)算管道的水力計(jì)算。水力計(jì)算的基本公式21322122330.014m /sm11m/smnQvRInQA RIvRInAP222公式4.1和4.2管壁粗糙系數(shù)，該值根據(jù)管渠材料而定， 可以通過(guò)查表得到,一般采用；流量（）；過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（）；流速（）；水力半徑（過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值）（ ）；水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）； 1、設(shè)計(jì)充滿度、設(shè)計(jì)充滿度 在設(shè)計(jì)流量下，污水在管道中的水深在設(shè)計(jì)流量下，污水在管道中的水深h

3、和管道直徑和管道直徑D的比值的比值為設(shè)計(jì)充滿度（或水深比），為設(shè)計(jì)充滿度（或水深比），h/D=1時(shí)稱為滿流；時(shí)稱為滿流；h/D200D(N)200并并HH(N)HH(N-1)HH(N)HH(N-1)HH(N)HH(N-1)HH(N)=D(N-1)D(N)=D(N-1)HH(N)HH(N-1)HH(N)HH(N-1)并并D(N)D(N-1)D(N)D(N-1) 作業(yè)： 已知某檢查井已知某檢查井上游管段末端上游管段末端的管底標(biāo)高、水面的管底標(biāo)高、水面標(biāo)高、管徑和水深分別為標(biāo)高、管徑和水深分別為hg1hg1，hs1hs1，d1d1，hh1hh1，下游管段下游管段的管長(zhǎng)為的管長(zhǎng)為L(zhǎng)2L2，坡度為，坡度

4、為i2i2，其，其下游管段下游管段始端始端管徑為管徑為d2d2和水深為和水深為hh2hh2； （1 1）求解求解下游管段始端的管底標(biāo)高下游管段始端的管底標(biāo)高h(yuǎn)g21hg21和和水面水面標(biāo)高標(biāo)高h(yuǎn)s21hs21，以及，以及下游管段末端下游管段末端的管底標(biāo)高的管底標(biāo)高h(yuǎn)g22hg22和水面標(biāo)高和水面標(biāo)高h(yuǎn)s22hs22（必須利用函數(shù)調(diào)用，（必須利用函數(shù)調(diào)用，1 1個(gè)主函個(gè)主函數(shù)，數(shù)，1 1個(gè)子函數(shù)），并請(qǐng)給出相應(yīng)的程序清單個(gè)子函數(shù)），并請(qǐng)給出相應(yīng)的程序清單； （2 2）僅需）僅需求解下游管段始端的管底標(biāo)高求解下游管段始端的管底標(biāo)高h(yuǎn)g21hg21和和水面標(biāo)高水面標(biāo)高h(yuǎn)s21hs21。 污水在管道中

5、一般是靠管道兩端的水面高差從高到低處污水在管道中一般是靠管道兩端的水面高差從高到低處流動(dòng)。在大多數(shù)情況，管道內(nèi)部是不承受壓力的，即靠流動(dòng)。在大多數(shù)情況，管道內(nèi)部是不承受壓力的，即靠重力流動(dòng)重力流動(dòng)。 污水的流動(dòng)按照一般液體流動(dòng)的規(guī)律，并假定管道內(nèi)水污水的流動(dòng)按照一般液體流動(dòng)的規(guī)律，并假定管道內(nèi)水流流是是均勻流均勻流。污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn) 管徑管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度的最小設(shè)計(jì)坡度0.004；管徑；管徑300mm的最小的最小設(shè)計(jì)坡度設(shè)計(jì)坡度0.003。 已知已知設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量Q和和管道粗糙系數(shù)管道粗糙系數(shù)n，需要求，需要求管徑管徑D、水力水力半徑半徑R、充滿度充滿度h/D、管道坡度管道

6、坡度I和和流速流速v。有五個(gè)未知數(shù)，。有五個(gè)未知數(shù)，因此須假定因此須假定3個(gè)求其他個(gè)求其他2個(gè)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，常采用個(gè)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，常采用水力計(jì)水力計(jì)算圖算圖（將流量、管徑、坡度、流速、充滿度、粗糙系數(shù)（將流量、管徑、坡度、流速、充滿度、粗糙系數(shù)各水力因素之間關(guān)系繪制起來(lái)的圖形）。各水力因素之間關(guān)系繪制起來(lái)的圖形）。污水管道水力計(jì)算的方法11000shashacapdca86 00h4paZZqFKqqFqKnnpqp設(shè)計(jì)管段的本段流量（L/ ）；設(shè)計(jì)管段服務(wù)的街區(qū)面積（）；生活污水量總變化系數(shù)；單位面積的本段平均流量，即比流量（L/()）；居住區(qū)生活污水定額（L/()）；人口密度（/）。 初步設(shè)計(jì)時(shí)，只計(jì)算干管和主干管的流量初步設(shè)計(jì)時(shí)，只計(jì)算干管和主干管的流量。技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算全部管道的流量。技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算全部管道的流量。 目的：降低工程造價(jià) 1、設(shè)計(jì)流速 2、設(shè)計(jì)充滿度 3、檢查井內(nèi)管段銜接 4、全局優(yōu)化思想選擇設(shè)計(jì)參數(shù)最優(yōu)化基本思想21321vRIn減小埋深和坡度減小埋深和坡度盡可能小V V一定，一定，R R增大，增大，I I減小減小盡可能大水面平接、管頂平接、管底平接水面平接、管頂平接、管底平接人機(jī)對(duì)話 參數(shù)說(shuō)明： N設(shè)計(jì)管段與檢查井標(biāo)號(hào)； D(N)第N管段直徑； HH(N)第N管段內(nèi)