第6章給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算ppt課件

1、第六章 給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 管網(wǎng)計(jì)算的課題 內(nèi) 容：在最高時(shí)用水情況下，求出一切管道的直徑、水頭損失、水泵揚(yáng)程和水塔高度。并對(duì)事故時(shí)、消防時(shí)、最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的水泵揚(yáng)程進(jìn)展較核。 重要性：管道工程的建立投資占整個(gè)給水系統(tǒng)總投資的 6080%，輸配水所需的動(dòng)力費(fèi)用占給水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)總費(fèi)用的4070%。 .設(shè)計(jì)計(jì)算步驟： 繪制計(jì)算草圖，對(duì)節(jié)點(diǎn)和管段順序編號(hào)，標(biāo)明管段長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)地形標(biāo)高不要求； 按最高日最高時(shí)計(jì)算比流量、沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量； 對(duì)各管段擬定水流方向，進(jìn)展流量分配； 初步確定各管段的管徑和水頭損失； 進(jìn)展管網(wǎng)水力計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算不要求； 確定水塔高度和水泵揚(yáng)程； 根據(jù)管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力和地形

2、標(biāo)高，繪制等水壓線和自在水壓線圖不要求。.6.2 管網(wǎng)圖形及簡(jiǎn)化管網(wǎng)計(jì)算中，城市管網(wǎng)現(xiàn)狀核算、現(xiàn)有管網(wǎng)擴(kuò)建計(jì)算最為常見(jiàn)。除新設(shè)計(jì)管網(wǎng)，定線和計(jì)算僅限于干管，對(duì)改建和擴(kuò)建管網(wǎng)往往適當(dāng)簡(jiǎn)化，保管主要干管，略去次要、水力條件影響較小的管線。管網(wǎng)圖形簡(jiǎn)化是在保證計(jì)算結(jié)果接近實(shí)踐情況的前提下對(duì)管線進(jìn)展的簡(jiǎn)化，這樣能減輕計(jì)算任務(wù)量。.管段基環(huán)節(jié)點(diǎn)管線大環(huán)節(jié)點(diǎn)：有集中流量進(jìn)出、管道合并或分叉以及邊境條件發(fā)生變化的地點(diǎn)大環(huán)：包含兩個(gè)或兩個(gè)以上基環(huán)的環(huán)管段：兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的管道管線：順序相連的假設(shè)干管段基環(huán)：不包含其它環(huán)的環(huán)環(huán)：起點(diǎn)與終點(diǎn)重合的管線. 管網(wǎng)圖形中每個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一條或多條管段和其他節(jié)點(diǎn)相銜接。假設(shè)

3、舍去后，會(huì)破壞“圖的延續(xù)性的管段，稱為聯(lián)絡(luò)管段；會(huì)破壞“圖的延續(xù)性的節(jié)點(diǎn)，稱為鉸點(diǎn)。鉸點(diǎn)聯(lián)絡(luò)管段. 多水源管網(wǎng)，為計(jì)算方便，有時(shí)將兩個(gè)或多個(gè)水壓已定的水源節(jié)點(diǎn)泵站、水塔等用虛線和虛節(jié)點(diǎn)0銜接起來(lái)，也構(gòu)成環(huán)，因?qū)嵺`上并不存在，所以叫做虛環(huán)。.節(jié)點(diǎn)合并管段合并分解忽略管段合并：長(zhǎng)度近似相等、彼此幾乎平行且相距很近的兩條管段計(jì)算時(shí)可合并。節(jié)點(diǎn)合并：間隔很近的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算時(shí)可視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。分解：只需一條管段銜接的兩個(gè)管網(wǎng)可分解成兩個(gè)管網(wǎng)；管網(wǎng)末端水流方向確定的部分可分開(kāi)計(jì)算；環(huán)狀網(wǎng)上接出的樹(shù)狀網(wǎng)分開(kāi)計(jì)算。忽略：管網(wǎng)中主要起聯(lián)絡(luò)作用的管段，由于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流量很小，對(duì)水力條件影響很小，計(jì)算時(shí)可忽略。在保證

4、計(jì)算結(jié)果接近實(shí)踐情況的前提下，為方便計(jì)算可對(duì)管線進(jìn)展適度簡(jiǎn)化。.管網(wǎng)圖形及簡(jiǎn)化經(jīng)分解、合并和省略等，管網(wǎng)由原來(lái)42個(gè)環(huán)減少到21環(huán)。.6.3 管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算 管網(wǎng)計(jì)算時(shí)并不包括全部管線，而只計(jì)算經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的干管網(wǎng)。 干管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)包括： 水源節(jié)點(diǎn)，如泵站、水塔或高位水池； 不同管徑或不同材質(zhì)的管線交接點(diǎn)； 兩管段交點(diǎn)或集中向大用戶 供水的點(diǎn)。 兩節(jié)點(diǎn)之間的管線稱為管段。 管段順序銜接構(gòu)成管線。.6.3.1 沿線流量 是指沿線分配給用戶的流量。工業(yè)企業(yè)給水管網(wǎng)，大量用水集中在少數(shù)車間，配水情況比較簡(jiǎn)單。城市給水管網(wǎng)，沿管線配水，情況比較復(fù)雜。比流量法假定小用水戶的流量沿線均勻分布。 1長(zhǎng)度比流量

5、：為簡(jiǎn)化計(jì)算而將除去大用戶集中流量以外的用水量均勻分配在全部有效干管長(zhǎng)度上，由此計(jì)算的單位長(zhǎng)度干管承當(dāng)?shù)墓┧俊?城鎮(zhèn)中用水量規(guī)范不同的區(qū)域應(yīng)分別計(jì)算比流量。.沿線流量ql ：干管有效長(zhǎng)度與比流量的乘積。.2面積比流量 假定沿線流量均勻分布在整個(gè)供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qm。 那么沿線流量為：. 每一管段所負(fù)擔(dān)的供水面積可按分角線法和對(duì)角線法劃分。 街區(qū)長(zhǎng)邊上管段，其兩側(cè)供水面積均為梯形。街區(qū)短邊上管段，其兩側(cè)供水面積均為三角形。分角線法對(duì)角線法.留意：1面積比流量思索了沿線供水人數(shù)和用水量對(duì)管線配水的影響，計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)踐配水情況，但計(jì)算較費(fèi)事。當(dāng)供水區(qū)域

6、干管分布較均勻時(shí)，二者相差很小。這時(shí)，用長(zhǎng)度比流量較好。2當(dāng)供水區(qū)域內(nèi)各區(qū)衛(wèi)生設(shè)備或人口密度相差較大時(shí)，各區(qū)的比流量應(yīng)分別計(jì)算。3同一管網(wǎng)，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計(jì)算。. 沿線流量沿管線分配，管段流量變化，難以確定管徑、水頭損失。沿線流量只需概念上的意義，在水力計(jì)算時(shí)必需將其轉(zhuǎn)化為從節(jié)點(diǎn)流出的流量，成為節(jié)點(diǎn)流量。這樣，沿管線不再有流量流出，管段流量不再變化。 管網(wǎng)中除最末端管段外，其他任一管段流量都由兩部分組成，一部分是本管段沿程配水產(chǎn)生的流量，即沿線流量，另一部分是經(jīng)過(guò)該管段保送到下游管段的流量，稱為轉(zhuǎn)輸流量。 6.3.2 節(jié)點(diǎn)流量.沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的原那么：

7、管段水頭損失一樣。轉(zhuǎn)移到末端的沿線流量其他流量轉(zhuǎn)移到起端流量折算系數(shù).流量折算系數(shù)只與 有關(guān)管道沿線流量一份為二到兩個(gè)端點(diǎn)上，誤差工程上是允許的。.例6-1 比流量、沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算教材P95.6.3.3 管段計(jì)算流量 管段計(jì)算流量包括沿線流量和轉(zhuǎn)輸流量。 必需按最高時(shí)用水量進(jìn)展流量分配，得出各管段流量后，才干據(jù)此流量確定管徑和進(jìn)展水力計(jì)算。 求出節(jié)點(diǎn)流量后，就可以進(jìn)展管網(wǎng)的流量分配，分配到各管段的流量曾經(jīng)包括了沿線流量和轉(zhuǎn)輸流量。.單水源樹(shù)狀管網(wǎng)的管段流量具有獨(dú)一性。任一管段的流量等于該管段以后順?biāo)鞣较蛞磺泄?jié)點(diǎn)流量的總和。泵站56385646273545286142733341217

8、726234775. 環(huán)狀網(wǎng)滿足延續(xù)性條件流向任一節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)必需等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量為正 的流量分配方案可以有無(wú)數(shù)多種。每一方案所得的管徑也有差別，管網(wǎng)總造價(jià)也不相等。1510131218161714197612527148581912335913460249511135730102498. 假設(shè)管段q1-2分配流量很大，q1-4很小，雖滿足：q1-2+q1-4=Q q1，敷管費(fèi)用較經(jīng)濟(jì)，但供程度安性差。因當(dāng)管段12損壞時(shí)，全部流量必需在管段l4中經(jīng)過(guò)，使該管段水頭損失過(guò)大，從而影響整個(gè)管網(wǎng)供水量或水壓。環(huán)狀網(wǎng)流量分配q1q2q3Q.使環(huán)狀網(wǎng)某些管段流量為零，即將環(huán)狀網(wǎng)改成樹(shù)狀網(wǎng)，才干得到

9、最經(jīng)濟(jì)的流量分配，但樹(shù)狀網(wǎng)并不能保證可靠供水。環(huán)狀網(wǎng)流量分配時(shí)，應(yīng)同時(shí)照顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性。經(jīng)濟(jì)性是指流量分配后得到的管徑，應(yīng)使一定年限內(nèi)的管網(wǎng)建造費(fèi)用和管理費(fèi)用為最小?？煽啃允侵改芟蛴脩舨谎永m(xù)供水，并且保證應(yīng)有的水量、水壓和水質(zhì)。經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間往往難以兼顧，普通只能在滿足可靠性的要求下，力求管網(wǎng)最為經(jīng)濟(jì)。.環(huán)狀網(wǎng)流量分配的方法和步驟：參照主導(dǎo)流向擬定各管段水流方向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)。為可靠供水，盡量使平行的主要干管分配相近的流量防止某些管段負(fù)荷過(guò)重，銜接納要少分配流量，滿足沿線配水為限主要作用是干管損壞時(shí)轉(zhuǎn)輸流量。此分配值是預(yù)分配，用來(lái)選擇管徑，真正值由平差結(jié)果定。.管道直徑、管段計(jì)

10、算流量和水流速度之間滿足以下關(guān)系：在確定的計(jì)算流量下，管道直徑是流速的函數(shù)： 從技術(shù)上思索，水流的最大速度應(yīng)不超越2.53.0米/秒防止水錘，最小速度不得小于0.6米/秒防止堆積。 從經(jīng)濟(jì)上思索，較大的水流速度可減小管道直徑，降低工程造價(jià)；但水流速度大導(dǎo)致水頭損失添加，從而加大運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力費(fèi)用。合理的流速應(yīng)該使在一定年限投資歸還期內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用之和最小。6.4 管徑計(jì)算. 設(shè)Wt為總費(fèi)用；C為管網(wǎng)造價(jià)，M1為年運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)，M2為年折舊費(fèi)用與管網(wǎng)造價(jià)有關(guān)，可按其百分?jǐn)?shù)表示，即p%C；t為投資歸還年限。那么有：投資歸還期內(nèi)的年度總費(fèi)用為：.DeM1VeWM1WVW0DW0年折算費(fèi)用與管徑、流速的關(guān)

11、系 一定年限t投資歸還期內(nèi)，管網(wǎng)造價(jià)和運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟(jì)流速，以此確定的管徑，稱為經(jīng)濟(jì)管徑。年運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)造價(jià)和年折舊費(fèi)用. 各城市的經(jīng)濟(jì)流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)貤l件如水管資料和價(jià)錢、施工條件、電費(fèi)等來(lái)確定，不能直接套用其他城市數(shù)據(jù)。另外，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟(jì)流速也不一樣，因計(jì)算復(fù)雜，有時(shí)簡(jiǎn)便運(yùn)用“界限流量表確定經(jīng)濟(jì)管徑，見(jiàn)界限流量表 。管徑/mm界限流量/Ls 1管徑/mm界限流量/Ls 110094501301681509155001682372001528.560023735525028.545700355490300456880049068535068969006858224009

12、613010008221120表6-3 界 限 流 量 表 .管徑 （mm）平均經(jīng)濟(jì)流速 （m/s）D=100400D4000.60.90.91.4 由于實(shí)踐管網(wǎng)的復(fù)雜性，加上情況不斷變化如流量不斷添加，水管價(jià)錢、電費(fèi)等也隨時(shí)變化，要從實(shí)際上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和年管理費(fèi)用相當(dāng)復(fù)雜且有一定難度。 條件不具備時(shí)，也可采用由各地統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算出的平均經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定近似經(jīng)濟(jì)管徑。表6-4 平均經(jīng)濟(jì)流速. 在運(yùn)用各地域提供的經(jīng)濟(jì)流速或按平均經(jīng)濟(jì)流速確定管網(wǎng)管徑時(shí)，需思索以下原那么：1普通大管徑可取較大的經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的經(jīng)濟(jì)流速；2首先定出管網(wǎng)所采用的最小管徑由消防流量確定，按e確定的管徑小于最小管徑時(shí)

13、，一概采用最小管徑；3銜接納屬管網(wǎng)構(gòu)造管，應(yīng)注重平安可靠性，其管徑應(yīng)由管網(wǎng)構(gòu)造來(lái)確定，即按與它銜接的次要干管管徑相當(dāng)或小一號(hào)確定；4由管徑和管道比阻關(guān)系可知，當(dāng)管徑較小時(shí)，管徑減少或放大一號(hào)，水頭損失會(huì)大幅增減，而所需管材變化不多；相反，當(dāng)管徑較大時(shí)，管徑減少或放大一號(hào)，水頭損失增減不很明顯，而所需管材變化較大。. 因此，對(duì)于管網(wǎng)起端的大口徑管道可按略高于平均經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定管徑，對(duì)于管網(wǎng)末端較小口徑的管道，可按略低于平均經(jīng)濟(jì)流速確定管徑，特別是對(duì)確定水泵揚(yáng)程影響較大的管段，適當(dāng)降低流速，使管徑放大一號(hào)，比較經(jīng)濟(jì)；5管線造價(jià)含管材價(jià)錢、施工費(fèi)用等較高而電價(jià)相對(duì)較低時(shí)，取較大的經(jīng)濟(jì)流速，反之取較小

14、的經(jīng)濟(jì)流速。 重力供水時(shí)，水源水位高于給水區(qū)所需水壓，兩者標(biāo)高差H可使水在管內(nèi)重力流動(dòng)。各管段經(jīng)濟(jì)管徑應(yīng)按輸水管和管網(wǎng)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，供水起點(diǎn)至控制點(diǎn)的水頭損失總和等于或略小于可利用的水頭來(lái)確定。.6.5 樹(shù)狀管網(wǎng)水力計(jì)算計(jì)算步驟： 確定各管段流量； 根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速選取規(guī)范管徑； 計(jì)算各管段水頭損失； 確定控制點(diǎn)； 計(jì)算控制線路的總水頭損失，確定水泵揚(yáng)程或水塔高度； 確定各支管可利用的剩余水頭； 計(jì)算各支管的平均水力坡度，選定管徑。例6-2 樹(shù)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算教材P103.6.6.1 管網(wǎng)計(jì)算根底方程 目的：確定各水源節(jié)點(diǎn)供水量、各管段流量和管徑、全部節(jié)點(diǎn)的水壓。 多水源環(huán)狀管網(wǎng)的管段數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、

15、基環(huán)數(shù)和水源數(shù)滿足列關(guān)系： +- 單水源環(huán)狀管網(wǎng)： +-1 樹(shù)狀管網(wǎng)：-1 6.6 環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算. 管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)流量、管段長(zhǎng)度為知，需求確定管道的直徑和流量，有2P管段數(shù)個(gè)未知數(shù)，利用經(jīng)濟(jì)流速確定流量與直徑的關(guān)系，實(shí)踐上只需求解個(gè)未知數(shù)。 管網(wǎng)中水流必需符合：質(zhì)量守恒和能量守恒原理，即滿足延續(xù)方程和能量方程。獨(dú)立的延續(xù)性方程數(shù)為J-S個(gè)，獨(dú)立的能量方程數(shù)為個(gè)，合計(jì)個(gè)。.J-S個(gè)節(jié)點(diǎn)延續(xù)性方程： qi 為節(jié)點(diǎn)流量，qij 為管段流量，分開(kāi)節(jié)點(diǎn)為正，流向節(jié)點(diǎn)為負(fù)。個(gè)基環(huán)能量方程： hij 為管段水頭損失，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)。.6.6.2 管網(wǎng)計(jì)算方法分類 在管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，

16、根據(jù)求解的未知數(shù)是管段流量還是水頭損失或節(jié)點(diǎn)水壓 ，可以分為解環(huán)方程組、解節(jié)點(diǎn)方程組和解管段方程組三類。 1、解環(huán)方程組：管網(wǎng)經(jīng)流量分配后，各節(jié)點(diǎn)已滿足延續(xù)性方程，可是由該流量求出的管段水頭損失， 并不同時(shí)滿足 L個(gè)環(huán) 的能量方程，為此必需多次將各管段的流量反復(fù)調(diào)整，直到滿足能量方程，從而得出各管段的流量和水頭損失。環(huán)方程組解法原理：在初步分配流量的根底上，逐漸伐整管段流量以滿足能量方程。. 管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)流量初分配延續(xù)性方程滿足)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速初擬管徑，但環(huán)內(nèi)正反兩個(gè)方向水頭損失不相等，其差值稱作閉合差。調(diào)整管段流量，減少閉合差到一定精度范圍的過(guò)程叫管網(wǎng)平差。 平差就是求解J1個(gè)線性延續(xù)性方程組

17、，和L個(gè)非線性能量方程組。以得出P個(gè)管段的流量。 手工計(jì)算時(shí)，每環(huán)閉合差要求小于0.5m，大環(huán)閉合差小于1.0m。電算時(shí)，閉合差的大小可以到達(dá)任何要求的精度，但可思索采用0.010.05m。. 普通情況下，不能用直接法求解非線性能量方程組，而須用逐漸近似法求解。解環(huán)方程有多種方法，如今最常用的解法是哈代克羅斯法。環(huán)方程組解法特點(diǎn) ： 方程數(shù)目少； 要求輸入的參數(shù)多； 適宜于手工平差。.求解步驟：根據(jù)知節(jié)點(diǎn)控制點(diǎn)和泵站水壓，初步確定其它各節(jié)點(diǎn)水壓；根據(jù)流量與水頭損失的關(guān)系求出各管段流量； 2、解節(jié)點(diǎn)方程組：在假定每一節(jié)點(diǎn)水壓條件下，運(yùn)用延續(xù)性方程及管段壓降方程，計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)水壓?？蓮娜我还芏蝺啥?/p>

18、節(jié)點(diǎn)的水壓差得出該管段的水頭損失，進(jìn)一步從流量和水頭損失關(guān)系算出管段流量。 在J個(gè)節(jié)點(diǎn)中，必有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的水壓是知的如控制點(diǎn)或水源點(diǎn)。.求解步驟： 假定流向節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)，分開(kāi)節(jié)點(diǎn)的流量為正，驗(yàn)算每一節(jié)點(diǎn)流量能否滿足延續(xù)性方程，如不等于零，那么按下式求出校正水壓Hi值； 除水壓已定節(jié)點(diǎn)外，按Hi校正每一節(jié)點(diǎn)水壓，反復(fù)上列步驟計(jì)算，直到一切節(jié)點(diǎn)進(jìn)出流量代數(shù)和節(jié)點(diǎn)流量閉合差到達(dá)預(yù)定精度為止。節(jié)點(diǎn)方程組方法的特點(diǎn)：方程數(shù)目較多；要求輸入的參數(shù)較少；適宜計(jì)算機(jī)進(jìn)展平差。.3、解管段方程：運(yùn)用延續(xù)性方程和能量方程，求各管段流量和水頭損失，再根據(jù)知節(jié)點(diǎn)水壓求其他各節(jié)點(diǎn)水壓。直接聯(lián)立求解 J-S 個(gè)延續(xù)性方程

19、和 L 個(gè)能量方程，求出 PL+J-S 個(gè)管段流量 。略講 解管段方程同解環(huán)方程的區(qū)別在于：解環(huán)方程，初分流量已滿足延續(xù)性方程，然后解能量方程，調(diào)整初分流量，得最終管段流量和水頭損失。 而解管段方程，那么是經(jīng)過(guò)一定手段的簡(jiǎn)化，直接同時(shí)解延續(xù)性方程不初分流量和能量方程，因此任務(wù)量大，需電算，但所得結(jié)果直接就是滿足要求的管段最終流量和水頭損失。.詳細(xì)步驟：對(duì)能量方程進(jìn)展線性化處置；給定流量初值并計(jì)算線性系數(shù)；解線性方程求出管段流量；根據(jù)所得流量計(jì)算線性系數(shù)并重新求解管段流量直到誤差符合要求。解管段方程組法特點(diǎn)： 未知數(shù)多；要求初分流量；實(shí)踐中運(yùn)用少。.對(duì)能量方程進(jìn)展線性化處置；.6.6.3 環(huán)狀網(wǎng)

20、平差方法1.哈代-克羅斯法或洛巴切夫法 提出了各環(huán)的管段流量用校正流量調(diào)整的迭代方法。Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321.Q1Q2Q3Q4Q5Q6456321.忽略相鄰環(huán)校正流量和二階微量的影響：校正流量的符號(hào)與水頭損失閉合差的符號(hào)相反。6-21.步驟： 根據(jù)延續(xù)性條件初步分配管段流量； 計(jì)算各管段的水頭損失； 以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，計(jì)算各環(huán)的水頭損失閉合差； 計(jì)算各管段的 Sijqij 和每一環(huán)的Sijqij； 計(jì)算各環(huán)的校正流量； 將管段流量加上校正流量重新計(jì)算水頭損失，直到最大閉合差小于允許誤差為止。.2. 最大閉合差的環(huán)校正法 管網(wǎng)平差過(guò)程中，任一環(huán)的校正流量都會(huì)對(duì)相鄰環(huán)

21、產(chǎn)生影響。普通說(shuō)來(lái)，閉合差越大校正流量越大，對(duì)鄰環(huán)的影響也就越大。 管網(wǎng)計(jì)算過(guò)程中，在每次迭代時(shí)，可對(duì)管網(wǎng)中的各環(huán)同時(shí)進(jìn)展校正流量，但也可以只對(duì)管網(wǎng)中閉合差最大的一部分環(huán)進(jìn)展校正，稱為最大閉合差的環(huán)校正法。采用此法可以減少平差任務(wù)量。. 最大閉合差的環(huán)校正法步驟：首先求得各環(huán)閉合差大小和方向；然后選擇閉合差大的一個(gè)環(huán)或?qū)㈤]合差較大且方向一樣的相鄰基環(huán)連成大環(huán)。平差時(shí)只須計(jì)算在大環(huán)上的各管段。對(duì)大環(huán)進(jìn)展平差，經(jīng)過(guò)平差后，和大環(huán)異號(hào)的各鄰環(huán)，閉合差會(huì)同時(shí)相應(yīng)減小。大環(huán)選擇的本卷須知決不能將閉合差方向不同的幾個(gè)基環(huán)連成大環(huán)，否那么計(jì)算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)和大環(huán)閉合差相反的基環(huán)其閉合差反而增大，致使計(jì)算不能收

22、斂。.大環(huán)閉合差等于構(gòu)成該大環(huán)各基環(huán)閉合差h的代數(shù)和。.如圖，環(huán)和環(huán)的閉合差方向一樣： 為降低、的閉合差，分別對(duì)環(huán)和環(huán)引入校正流量 和 ，使環(huán)和環(huán)的閉合差減小 。 但公共管段25由于相互抵消作用，使環(huán)和環(huán)的閉合差降低幅度減小，平差效率較低。 假設(shè)思索對(duì)、構(gòu)成的大環(huán)校正，那么多環(huán)受害，平差效果好 。. 如環(huán)和環(huán)的閉合差方向相反。 假設(shè)采用大環(huán)平差，那么與大環(huán)閉合差同號(hào)的環(huán)閉合差隨之降低，與大環(huán)異號(hào)的環(huán)閉合差絕對(duì)值反而增大。因此，相鄰基環(huán)閉合差別號(hào)時(shí)，不宜做大環(huán)平差。. 假設(shè)只對(duì)環(huán)進(jìn)展平差，那么環(huán)閉合差絕對(duì)值也減少。因此，相鄰各基環(huán)閉合差別號(hào)時(shí)，宜選擇其中閉合差較大的環(huán)進(jìn)展平差，不僅該環(huán)本身閉合差

23、減小，與其異號(hào)且相鄰的基環(huán)閉合差也隨之降低，從而一環(huán)平差，多環(huán)受害，計(jì)算任務(wù)量較逐環(huán)平差方法為少。如第一次校正并不能使各環(huán)的閉合差到達(dá)要求，可按第一次計(jì)算后的閉合差重新選擇閉合差較大的一個(gè)環(huán)或幾個(gè)環(huán)連成的大環(huán)繼續(xù)計(jì)算，直到滿足要求為止。假設(shè)分別對(duì)環(huán)、環(huán)進(jìn)展平差，可加速兩環(huán)閉合差的絕對(duì)值減小，平差效果較好。.6.6.4 管網(wǎng)核算 管網(wǎng)管徑和水泵揚(yáng)程是按設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日最高時(shí)用水量不包括消防流量和正常水壓要求設(shè)計(jì)的。這樣的管徑和水泵能否滿足其他特殊情況消防時(shí)、最大轉(zhuǎn)輸、事故時(shí)下的要求，需進(jìn)展其它用水量條件下的核算管網(wǎng)校核。 1.消防時(shí) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，所需自在水頭較小，但由于水頭損失增大，水泵揚(yáng)程不一

24、定符合要求。. 消防校核方法： 1首先根據(jù)城鎮(zhèn)和各類建筑的規(guī)模和現(xiàn)行的確定同一時(shí)間發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)以及一次滅火用水量消防流量。 2把消防流量作為集中流量加在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)中；如按消防要求同時(shí)一處失火，那么放在控制點(diǎn)，有兩處或兩處以上失火，一處放在控制點(diǎn)，其它設(shè)在離二級(jí)泵站較遠(yuǎn)或接近大用戶的節(jié)點(diǎn)處，其他節(jié)點(diǎn)仍按最高用水時(shí)的節(jié)點(diǎn)流量。 3以最高日最高時(shí)用水量確定的管徑為根底，按最高時(shí)用水量另加消防流量進(jìn)展流量分配； 4進(jìn)展管網(wǎng)平差，求消防管段流量和水頭損失； 5計(jì)算消防時(shí)所需水泵揚(yáng)程。自在水壓不低于10mH2O.消防校核結(jié)果 雖然消防時(shí)比最高時(shí)所需效力水頭小得多，但因經(jīng)過(guò)管網(wǎng)流量增大，各管段水頭損失相應(yīng)添

25、加，按最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程有能夠不滿足消防需求。假設(shè)： 消防時(shí)需求的水泵揚(yáng)程 小于 最高時(shí)水泵揚(yáng)程，那么設(shè)計(jì)不需調(diào)整； 消防時(shí)需求的水泵揚(yáng)程 略大于 最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程，可放大管網(wǎng)末端個(gè)別管徑； 消防時(shí)需求的水泵揚(yáng)程 遠(yuǎn)大于 最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程，專設(shè)消防泵。.2. 事故時(shí) 管網(wǎng)主要管段發(fā)生損壞時(shí)，必需及時(shí)檢修，在檢修時(shí)間內(nèi)供水量允許減少，但設(shè)計(jì)水壓普通不應(yīng)降低。事故時(shí)管網(wǎng)供水流量與最高時(shí)設(shè)計(jì)流量之比，稱為事故流量降落比，用R表示。城鎮(zhèn)的事故流量降落比R普通不低于70%，即管網(wǎng)中任一管段在檢修過(guò)程中，系統(tǒng)的供水量都不應(yīng)小于最高用水時(shí)的70%。事故校核的方法 校核時(shí)，水力計(jì)算過(guò)程與最高時(shí)一樣，

26、只是管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)流量應(yīng)按事故時(shí)用戶對(duì)供水的要求確定。事故時(shí)節(jié)點(diǎn)流量等于70最大小時(shí)節(jié)點(diǎn)流量。. 事故校核的結(jié)果 經(jīng)校核后不符合要求時(shí)，可以添加平行主干管或埋設(shè)雙管，或放大某些連通管管徑，或重新選擇水泵。 也可從技術(shù)上采取措施，如加強(qiáng)當(dāng)?shù)亟o水管理部門的檢修力量，縮短損壞管段修復(fù)時(shí)間；重要的和不允許斷水的用戶，可以采用貯備用水的保證措施。.3.最大轉(zhuǎn)輸時(shí) 設(shè)對(duì)置水塔的管網(wǎng)，在最高用水時(shí)由泵站和水塔同時(shí)向管網(wǎng)供水，但在一天內(nèi)泵站送水量大于用水量的時(shí)段內(nèi)，多余的水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)送入水塔儲(chǔ)存，水泵揚(yáng)程必需能供水到水塔水柜中最高水位。 核算時(shí)節(jié)點(diǎn)流量須按最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的用水量求出。 最大轉(zhuǎn)輸時(shí)節(jié)點(diǎn)流量=最大轉(zhuǎn)輸時(shí)用水

27、量最高用水時(shí)該節(jié)點(diǎn)的流量/最高時(shí)用水量 校核不滿足要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放大從泵站到水塔最短供水道路上管段的管徑。.二泵站供水曲線用水曲線0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24最高用水時(shí)最大轉(zhuǎn)輸時(shí).等水壓線圖繪制6.6.5 管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果的整理1. 管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高和自在水壓計(jì)算 起點(diǎn)水壓未知的管網(wǎng)，應(yīng)先由控制點(diǎn)所要求的水壓標(biāo)高依次推出各節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高和自在水壓，計(jì)算方法同樹(shù)狀管網(wǎng)。由于存在閉合差，即h0，利用不同管線水頭損失所求得的同一節(jié)點(diǎn)的水壓值常不同，但差別較小，不影響選泵，可不用調(diào)整。 起點(diǎn)水壓已定的管網(wǎng)，無(wú)論何種情況，均從起點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)，按該點(diǎn)現(xiàn)有水壓值推算到各節(jié)點(diǎn)，并

28、核算各節(jié)點(diǎn)的自在水壓能否滿足要求。 經(jīng)上述計(jì)算得出的各節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高、自在水壓及該節(jié)點(diǎn)處的地形標(biāo)高，按一定格式p118寫在相應(yīng)管網(wǎng)平面圖的節(jié)點(diǎn)旁。. 2. 繪制管網(wǎng)水壓線圖 管網(wǎng)水壓線圖分等水壓線圖和等自在水壓線圖兩種，其繪制方法與繪制地形等高線圖類似。 各節(jié)點(diǎn)水壓確定后，即可在管網(wǎng)平面圖上用插值法按比例繪出等水壓線。也可從節(jié)點(diǎn)水壓減去地面標(biāo)高得出各節(jié)點(diǎn)的自在水壓，在管網(wǎng)平面圖上繪出等自在水壓線。管網(wǎng)等水壓線圖. 整個(gè)管網(wǎng)的水壓線最好均勻分布。如某一地域水壓線過(guò)密，表示該處管網(wǎng)負(fù)荷過(guò)大，所選管徑偏小。水壓線密集程度可作為今后放大管徑或增敷管線的根據(jù)。 管網(wǎng)等自在水壓線圖可直觀反映整個(gè)供水區(qū)內(nèi)高、

29、低壓區(qū)的分布情況和效力水壓偏低的程度。因此，管網(wǎng)水壓線圖對(duì)供水企業(yè)的管理和管網(wǎng)改造有很好的參考價(jià)值。 管網(wǎng)等水壓線圖.6.6.6 多水源管網(wǎng)平差 許多大中城市，由于用水量增長(zhǎng)，逐漸開(kāi)展為多水源(泵站、水塔、高地水池等)給水系統(tǒng)。 多水源管網(wǎng)計(jì)算原理雖和單水源一樣，但有其特點(diǎn)。 因這時(shí)每一水源的供水量，隨著供水區(qū)用水量、水源的水壓以及管網(wǎng)中的水頭損失而變化如對(duì)置水塔系統(tǒng)中的水塔，其供水區(qū)用水量越大，水源水壓越小，管網(wǎng)水頭損失越大，其供水范圍就越小，從而存在各水源之間的流量分配問(wèn)題。 運(yùn)用虛環(huán)概念，可將多水源管網(wǎng)轉(zhuǎn)化為單水源管網(wǎng)。 虛環(huán)用虛線將各水源與虛節(jié)點(diǎn)銜接成環(huán)。 然后運(yùn)用解環(huán)方程組的方法進(jìn)展

30、求解。.泵站水塔0Qth=水塔水位高度Qph=水泵揚(yáng)程虛節(jié)點(diǎn)虛管段. 如圖，虛環(huán)由虛節(jié)點(diǎn)0、該點(diǎn)到泵站和水塔的虛管段、以及泵站到水塔之間的實(shí)管段(例如泵站1234567水塔的管段)組成。 虛管段中沒(méi)有流量，不思索摩阻。只表示按某一基準(zhǔn)面算起的水泵揚(yáng)程或水塔水壓。 兩水源時(shí)可構(gòu)成一個(gè)虛環(huán)，同理，三水源時(shí)可構(gòu)成兩個(gè)虛環(huán)，因此虛環(huán)數(shù)等于水源數(shù)(包括泵站、水塔等) 減一。. 對(duì)置水塔最高用水時(shí)：管網(wǎng)由泵站和水塔同時(shí)供應(yīng)。兩者有各自的供水區(qū)，在供水區(qū)分界限上水壓最低，如圖，從管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果可得出，兩水源的供水分界限經(jīng)過(guò)8、12、5等節(jié)點(diǎn)，如虛線所示。 虛節(jié)點(diǎn)0位置可恣意選定，其水壓可假設(shè)為零。從虛節(jié)點(diǎn)流向

31、泵站的流量Qp為泵站供水量。在最高用水時(shí)，QT為水塔供水量。 最高用水時(shí)虛節(jié)點(diǎn)0流量平衡條件： Qp+QT=QQp最高用水時(shí)泵站供水量，L/s；QT最高用水時(shí)水塔供水量，L/s；Q最高用水時(shí)管網(wǎng)用水量，L/s。.最高用水時(shí)虛環(huán)水頭損失平衡 水壓H的符號(hào)規(guī)定：流向虛節(jié)點(diǎn)的管段，水壓為正因虛節(jié)點(diǎn)水壓為0，所以h水源0 = H水源H0=H水源，流離虛節(jié)點(diǎn)的管段，水壓為負(fù)因虛節(jié)點(diǎn)水壓為0，所以h0水源=H0H水源=H水源， 因此最高用水時(shí)由泵站供水的虛管段， h0泵站=H0Hp=Hp，水壓H的符號(hào)常為負(fù)；最高用水時(shí)，由水塔供水的虛管段， h0水塔=H0Ht=Ht，水壓H的符號(hào)也常為負(fù)。水頭損失仍是順時(shí)

32、針為正，逆時(shí)針為負(fù)。.最高用水時(shí)虛環(huán)水頭損失平衡條件為： Hp+hpht(Ht)=0 或：Hphp+htHt=0 Hp 最高用水時(shí)泵站水壓，m；hp 從泵站到分界限上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失，m；ht 從水塔到分界限上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失，m；Ht 水塔的水位標(biāo)高， m。.最大轉(zhuǎn)輸時(shí)虛節(jié)點(diǎn)的流量平衡： Qp= Qt+Q Qp最大轉(zhuǎn)輸時(shí)泵站供水量，L/s； Qt最大轉(zhuǎn)輸時(shí)進(jìn)入水塔的流量，L/s； Q最大轉(zhuǎn)輸時(shí)管網(wǎng)用水量，L/s。Qp.最大轉(zhuǎn)輸時(shí)虛環(huán)水頭損失平衡 水壓H的符號(hào)規(guī)定：流向虛節(jié)點(diǎn)的管段，水壓為正因虛節(jié)點(diǎn)水壓為0，所以h水源0=H水源H0=H水源，流離虛節(jié)點(diǎn)的管段，水壓為

33、負(fù)因虛節(jié)點(diǎn)水壓為0，所以h0水源=H0H水源=H水源， 因此最大轉(zhuǎn)輸水時(shí)由泵站供水的虛管段， h0泵站=H0Hp=Hp，水壓H的符號(hào)常為負(fù)；由水塔供水的虛管段， h水塔0=HtH0 =Ht，水壓H的符號(hào)為正。 在運(yùn)用能量方程式，水頭損失仍是順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。Qp. 多水源環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算包括J+S1個(gè)節(jié)點(diǎn)延續(xù)性方程，L個(gè)實(shí)環(huán)和S1個(gè)虛環(huán)能量方程，S為水源數(shù)。 管網(wǎng)計(jì)算時(shí)，虛環(huán)和實(shí)環(huán)看作一個(gè)整體，即不分虛環(huán)和實(shí)環(huán)同時(shí)計(jì)算。 閉合差和校正流量的計(jì)算方法和單水源管網(wǎng)一樣。Qp最大轉(zhuǎn)輸時(shí)虛環(huán)水頭損失平衡條件： Hp + h + Ht = 0 HphHt = 0 Hp最大轉(zhuǎn)輸時(shí)泵站水壓，m； h最大轉(zhuǎn)輸

34、時(shí)從泵站到水塔的水頭損失，m； Ht最大轉(zhuǎn)輸時(shí)水塔的水位標(biāo)高，m。.例6-3 環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算教材P122多水源管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足以下條件：進(jìn)出每一節(jié)點(diǎn)的流量(包括虛流量)總和等于零，即滿足延續(xù)性方程qi+qij0；每環(huán)(包括虛環(huán))各管段的水頭損失代數(shù)和為零，即滿足能量方程sijqijn0 ；各水源供水至分界限處的水壓應(yīng)一樣Hphp= Htht，即從各水源到分界限上控制點(diǎn)的沿線水頭損失之差 hpht 應(yīng)等于水源的水壓差 HpHt ，hpht = HpHt.原水輸水管渠清水輸水管 6.7 輸水管渠計(jì)算主要內(nèi)容：1、輸水方案； 2、輸水管方式； 3、輸水管尺寸； 4、銜接納數(shù)量輸水管渠計(jì)算的義務(wù)：

35、確定管徑和水頭損失。. 1、輸水方案 輸水管必需保證不延續(xù)輸水 平行敷設(shè)兩條； 敷設(shè)一條輸水管，另外設(shè)置一定容量的蓄水池； 對(duì)允許延續(xù)供水或多水源管網(wǎng)，可只設(shè)一條輸水管。 2、輸水管方式1壓力輸水管渠通常用得最多，輸水量大時(shí)可采用輸水 渠。常用于高地水源或水泵供水。2無(wú)壓輸水管渠非滿流水管或暗渠 單位長(zhǎng)度造價(jià)較壓力管渠低，但定線時(shí)，為利用與水力坡度相接近的地形，不得不延伸道路，因此，建造費(fèi)用相應(yīng)添加。 3加壓與重力相結(jié)合地形復(fù)雜地域常用。4明渠人工開(kāi)挖的河槽，普通用于遠(yuǎn)間隔保送大量水。. 3、輸水管尺寸 重力輸水管由可利用水頭來(lái)確定管徑； 壓力輸水管按照經(jīng)濟(jì)流速或經(jīng)濟(jì)管徑選取。 4、銜接納數(shù)量

36、 以重力供水時(shí)的壓力輸水管為例 水源在高地如取用蓄水庫(kù)水時(shí)，假設(shè)水源水位和水廠內(nèi)處置構(gòu)筑物水位高差足夠，可用重力向水廠輸水。. 設(shè)計(jì)時(shí)，水源輸水量 Q 和終端要求的水壓Zm+ H0知，可資用水頭為 H=Z(Zm+ H0(用以抑制輸水管的水頭損失。據(jù)此選定管渠資料、大小和平行任務(wù)的管線數(shù)。水源水位標(biāo)高. 假設(shè)在輸水管上等間隔設(shè)置m條銜接納，輸水管被分成m+1段，那么正常任務(wù)情況下水頭損失為： 式中： s 每一管段的摩阻； s0 輸水系統(tǒng)的總摩阻。 假設(shè)輸水系統(tǒng)總流量為Q，平行管線管徑、管長(zhǎng)和管材均一樣數(shù)為n，那么每條輸水管流量為Q/n，如圖： . 現(xiàn)假設(shè)任一管段損壞時(shí)如圖，流量降低為Qa，假設(shè)忽略銜接納水頭損失因其長(zhǎng)度和輸水管相比很短，那么此時(shí)輸水管系統(tǒng)的水頭損失為： 可得事故時(shí)和正常任務(wù)時(shí)的流量比 R：.取不同m、n值時(shí)的R值 n當(dāng)m為下列值時(shí)的R值0123420.50.630.710.760.7930.670.780.840.870.8940.750.850.890.910.93設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)供水可靠度要求選擇不同的n和m值。要保證70%的設(shè)計(jì)流量，需求平行布置4條輸水管。. 管網(wǎng)計(jì)算時(shí)的水泵特性方