給水排水管道系統(tǒng)第五章給水管網(wǎng)水力分析

1、第五章給水管網(wǎng)水力分析5o1給水管網(wǎng)水力分析基礎給水管網(wǎng)中有兩類基本水力要素：流量與水頭，包括管段流量、管段壓降、節(jié)點流量、節(jié)點水頭等.它們之間的關(guān)系反映了給水管網(wǎng)的水力特性。當給水管網(wǎng)各管段特性已知且處于恒定流狀態(tài)時,流量與水頭兩類要素的關(guān)系由恒定流方程組確定。在這種情況下，只要適當?shù)亟o山部分流量和水頭值，其他流量與水頭值可以由恒定流方程組解出。5o1.1給水管網(wǎng)水力分析的前提(1)必須已知各管段的水力特性給水管網(wǎng)水力分析的首要前提就是必須已知各管段的水力特性，否則，流量與水頭之間的關(guān)系不確定，無法進行水力分析。所謂管段的水力特性，即管段流量與水頭之間的關(guān)系。(2)節(jié)點流量與節(jié)點水頭必須一個

2、已知一個未知根據(jù)經(jīng)濟流速選取標準管徑。2恒定流基本方程組的線性變換通過線性變換，可以將恒定流方程組轉(zhuǎn)變成其他形式，以便于求解。所謂線性變換，即對方程組實施以下兩種運算或它們的組合運算：1)方程等式兩邊同時乘以一個不為零的常數(shù)；2)兩個方程式相加或相減。5.1.3恒定流方程組求解方法概述為了進行給水管網(wǎng)水力分析，需要求解有N+M個未知量的恒定流方程組。往往采用消元和迭代兩種手段。綜合兩種方法可以得到管網(wǎng)水力分析的三種基本方法：解管段方程、解環(huán)方程和解節(jié)點方程.5。2單定壓節(jié)點樹狀管網(wǎng)水力分析單定壓節(jié)點樹狀管網(wǎng)水力分析計算分兩步，第一步用流量連續(xù)性條件計算管段流量,并計算出管段壓降;笫二步根據(jù)管段

3、能量方程和管段壓降，從定壓節(jié)點出發(fā)推求各節(jié)點水頭。求管段流量一般采用逆推法，求節(jié)點水頭一般采用順推法。5.3解環(huán)方程水力分析方法5。3。1環(huán)能量方程組的線性化管段水力特性的線性化環(huán)能量方程組的線性化5.3。2環(huán)能量方程組求解兩種常用算法:牛頓一拉夫森算法和哈代一克羅斯算法，哈代-克羅斯算法乂稱水頭平差法。牛頓-拉夫森算法就是直接求解線性化環(huán)能量方程組,并通過迭代計算逐步逼近環(huán)能量方程組最終解的方法.哈代一克羅斯算法與牛頓一拉夫森算法基本相同，只是計算環(huán)流量采用水頭平差公式，代替解線性方程組.5。3.3哈代-克羅斯平差算法的改進對平差過程的認識1）整個管網(wǎng)閉合差總和恒為零；2）平差實際上是閉合差在管網(wǎng)中傳遞且相互抵消的過程。改進平差過程的措施1）改各環(huán)同時平差為每次只平差一個環(huán)；2）優(yōu)先平差閉合差較大的環(huán)；3）改環(huán)平差為回路（大環(huán)）平差；4）節(jié)省計算工作量5o4解節(jié)點方程水力分析方法5。4.1節(jié)點流量連續(xù)性方程組的線性化管段水力特性的線性化節(jié)點流量連續(xù)性方程組的線性化5。4.2定流節(jié)點流量連續(xù)性方程組求解牛頓-拉夫森算法牛頓-拉夫森解節(jié)點方程程序設計節(jié)點流量平差算法節(jié)點流量平差法也可以進行以下改進：1）改各節(jié)點同時平差為每次只平差一個節(jié)點；2