管網(wǎng)水力計(jì)算及平差改進(jìn)優(yōu)選ppt資料

管網(wǎng)水力(shuǐlì)計(jì)算及平差改進(jìn)第一頁，共118頁。管網(wǎng)水力(shuǐlì)計(jì)算我們這里討論的管網(wǎng)水力計(jì)算都是新建管網(wǎng)的水力計(jì)算。對于改建和擴(kuò)建的管網(wǎng)，因現(xiàn)有管線遍布在街道下，非但管線太多，而且不同管徑交接，計(jì)算時比新設(shè)計(jì)的管網(wǎng)較為困難。其原因是由于(yóuyú)生活和生產(chǎn)用水量不斷增長，水管結(jié)垢或腐蝕等，使計(jì)算結(jié)果易于偏離實(shí)際，這時必須對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行調(diào)查研究，調(diào)查用水量、節(jié)點(diǎn)流量、不同材料管道的阻力系數(shù)和實(shí)際管徑、管網(wǎng)水壓分布等。第二頁，共118頁。第一節(jié)樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)多數(shù)小型給水(jǐshuǐ)和工業(yè)企業(yè)給水(jǐshuǐ)在建設(shè)初期往往采用樹狀網(wǎng)，以后隨著城市和用水量的發(fā)展，可根據(jù)需要逐步連接成為環(huán)狀網(wǎng)。村狀網(wǎng)的計(jì)算比較簡單，主要原因是樹狀網(wǎng)中每一管段的流量容易確定，且可以得到唯一的管段流量。第三頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)樹狀網(wǎng)計(jì)算步驟在每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)流量平衡條件qi+∑qij＝0，無論從二級泵站起順?biāo)鞣较蛲扑慊驈目刂泣c(diǎn)起向二級泵站方向推算，只能得出唯一的管段流量qij，或者可以說樹狀網(wǎng)只有唯一的流量分配。任一管段的流量決定后，即可按經(jīng)濟(jì)流速ve求出管徑D，并求得水頭損失hij。選定一條干線，例如從二級泵站到控制點(diǎn)的任一條干管線(guǎnxiàn)，將此干線上各管段的水頭損失相加，求出干線的總水頭損失，即可按式Hp＝Zc+Hc+hs+hc+hn(m)和式Ht=Hc+hn－（Zt－Zc）計(jì)算二級泵站所需揚(yáng)程或水塔所需的高度。這里，控制點(diǎn)的選擇很重要，如果控制點(diǎn)選擇不當(dāng)而出現(xiàn)某些地區(qū)水壓不足時，應(yīng)重行選定控制點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。干線計(jì)算后，得出干線上各節(jié)點(diǎn)包括接出支線處節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高(等于節(jié)點(diǎn)處地面標(biāo)高加服務(wù)水頭)。因此在計(jì)算樹狀網(wǎng)的支線時，起點(diǎn)的水壓標(biāo)高已知，而支線終點(diǎn)的水壓標(biāo)高等于終點(diǎn)的地面標(biāo)高與最小服務(wù)水頭之和。從支線起點(diǎn)和終點(diǎn)的水壓標(biāo)高差除以支線長度，即得支線的水力坡度（i=（Hi－Hj）/Lij），再從支線每一管段的流量并參照此水力坡度選定相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。第四頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題某城市(chéngshì)供水區(qū)用水人口5萬人，最高日用水量定額為150L／(人·d)，要求最小服務(wù)水頭為157kPa(15.7m)。節(jié)點(diǎn)4接某工廠，工業(yè)用水量為400m3/d，兩班制，均勻使用。城市(chéngshì)地形平坦，地面標(biāo)高為5.00m，管網(wǎng)布置見圖。第五頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題總用水量設(shè)計(jì)最高日生活用水量：50000×0.15=7500m33工業(yè)用水量：兩班制，均勻(jūnyún)用水，則每天用水時間為16h工業(yè)用水量（集中流量）=400/16=25m3總水量：

第六頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題比流量管線總長度∑L：∑L=2425m(其中水塔到0節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)的管段兩側(cè)無用戶，不配水，因此未計(jì)入∑L)比流量qs：qs=(Q－∑q)/∑L其中，∑q（集中流量）=6.94L/s,∑L=2425m則qs=(Q－∑q)/∑L=(93.75-6.94)/2425=0.0358L/(ms)第七頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題沿線(yánxiàn)流量沿線(yánxiàn)流量q1=qsL：第八頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)流量節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)流量qi=0.5∑q1：節(jié)點(diǎn)4除包括(bāokuò)流量23.80L/s以外，還應(yīng)包括(bāokuò)工業(yè)用水集中流量6.94L/s。第九頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題干管各管段的水力計(jì)算因城市(chéngshì)用水區(qū)地形平坦，控制點(diǎn)選在離泵站最遠(yuǎn)的干管線上的節(jié)點(diǎn)8。第十頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題干管各管段的水力(shuǐlì)計(jì)算管段流量的確定各管段的管段流量等于該管段后所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量之和q水塔~0q水塔~0=q0+q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8q0~1q0~1=q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8q1~4q1~4=q4+q5+q6+q7+q8q4~8q4~8=q8

第十一頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題干管各管段的水力計(jì)算(jìsuàn)干管各管段管徑D和流速v的確定第十二頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題干管各管段的水力(shuǐlì)計(jì)算干管各管段水頭損失hij=aLijqij2的確定第十三頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題支管各管段的水力計(jì)算干管上各支管接出處節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)的水壓標(biāo)高節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)8：H8節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)4：H4=H8+h4~8=21.00+3.95=24.95m;節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)1：H1=H4+h1~4=24.95+1.75=26.70m;節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)0：H0=H1+h0~1=26.70+0.56=27.26m；水塔：H水塔=H0+h水塔~0第十四頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題支管各管段的水力計(jì)算(jìsuàn)各支線的允許水力坡度允許水頭(shuǐtóu)損失：h1~3=5.70m,h4~7也就是說，經(jīng)過水力計(jì)算后，支線水頭(shuǐtóu)損失不能超過允許的水頭(shuǐtóu)損失第十五頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題支管各管段的水力計(jì)算支管管徑D的確定方法(fāngfǎ)支管管徑的確定方法(fāngfǎ)與干管相同第十六頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題支管各管段的水力計(jì)算參照水力坡度和流量選定支線各管段的管徑時，應(yīng)注意市售標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格，還應(yīng)注意支線各管段水頭損失之和不得大于允許的水頭損失，例如(lìrú)支線4—5—6—7的總水頭損失為3.28m，而允許的水頭損失按支線起點(diǎn)（H4）和終點(diǎn)（H7）的水壓標(biāo)高差計(jì)算為H4－H7－(16+5)=3.95m，符合要求，否則須調(diào)整管徑重行計(jì)算，直到滿足要求為止。由于標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格不多，可供選擇的管徑有限，所以調(diào)整的次數(shù)不多。第十七頁，共118頁。樹狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題水塔高度(gāodù)水塔水柜底高于地面的高度(gāodù)水泵(shuǐbèng)揚(yáng)程第十八頁，共118頁。第二節(jié)環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)原理環(huán)狀網(wǎng)水力計(jì)算方法分類在初步分配流量后，調(diào)整管段流量以滿足能量方程，得出(déchū)各管段流量的環(huán)方程組解法。應(yīng)用連續(xù)性方程和壓降方程解節(jié)點(diǎn)方程組，得出(déchū)各節(jié)點(diǎn)的水壓。應(yīng)用連續(xù)性方程和能量方程解管段方程組，得出(déchū)各管段的流量。第十九頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)環(huán)狀網(wǎng)在初步分配流量時，已經(jīng)符合連續(xù)性方程qi+∑qij＝0的要求。但在選定管徑和求得各管段水頭損失以后，每環(huán)往往不能滿足∑hij＝0或∑sijqijn＝0要求。解環(huán)方程的環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算過程，就是在按初步分配流量確定的管徑基礎(chǔ)上，重新分配各管段的流量，反復(fù)計(jì)算，直到同時滿足連續(xù)性方程組和能量方程組時為止，這一計(jì)算過程稱為管網(wǎng)平差。平差就是求解J—1個線性連續(xù)性方程組，和L個非線性能量方程組。以得出P個管段的流量。一般情況下，不能用直接法求解非線性能量方程組，而須用逐步近似(jìnsì)法求解。解環(huán)方程有多種方法，現(xiàn)在最常用的解法是哈代—克羅斯法。第二十頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)L個非線性能量(néngliàng)方程的求解第二十一頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)L個非線性能量方程的求解(qiújiě)過程第二十二頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)L個非線性能量(néngliàng)方程的求解過程第二十三頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)L個非線性能量方程的求解(qiújiě)過程第二十四頁，共118頁。環(huán)方程組解法(jiěfǎ)哈代—克羅斯和洛巴切夫提出了各環(huán)的管段流量用校正流量調(diào)整的迭代方法。下面(xiàmian)以四環(huán)管網(wǎng)為例，說明解環(huán)方程組的方法。第二十五頁，共118頁。四環(huán)管網(wǎng)解環(huán)(jiěhuán)方程組第二十六頁，共118頁。四環(huán)管網(wǎng)解環(huán)(jiěhuán)方程組第二十七頁，共118頁。四環(huán)管網(wǎng)解環(huán)(jiěhuán)方程組上式與式6—3相對應(yīng)對于(duìyú)每一個環(huán)的方程而言，后兩項(xiàng)均是鄰環(huán)校正流量對本環(huán)的影響。第二十八頁，共118頁。四環(huán)管網(wǎng)解環(huán)(jiěhuán)方程組第二十九頁，共118頁。節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)方程組解法萊爾應(yīng)用哈代—克羅斯迭代法求解節(jié)點(diǎn)方程時，步驟如下：根據(jù)泵站和控制點(diǎn)的水壓標(biāo)高，假定各節(jié)點(diǎn)的初始水壓，此時所假定的水壓應(yīng)能滿足能量方程∑hij=0，所假定的水壓越符合實(shí)際情況(qíngkuàng)，則計(jì)算時收斂越快；由hij=Hi－Hj和qij=(hij/sij)1/2的關(guān)系式求得管段流量；假定流向節(jié)點(diǎn)管段的流量和水頭損失為負(fù)，離開節(jié)點(diǎn)的流量和水頭損失為正，驗(yàn)算每一節(jié)點(diǎn)的管段流量是否滿足連續(xù)性方程，即進(jìn)出該節(jié)點(diǎn)的流量代數(shù)和（qi+∑qij）是否等于零。如不等于零，則得出該節(jié)點(diǎn)流量閉合差為△q=qi+∑qij,然后按下式求出校正水壓△Hi值；除了水壓已定的節(jié)點(diǎn)外，按△Hi校正每一節(jié)點(diǎn)的水壓，根據(jù)新的水壓，重復(fù)上列步驟計(jì)算，直到所有節(jié)點(diǎn)的進(jìn)出流量代數(shù)和即節(jié)點(diǎn)流量閉合(bìhé)差△q=qi+∑qij達(dá)到預(yù)定的精確度為止。第三十頁，共118頁。管段方程組解法(jiěfǎ)第三十一頁，共118頁。管段方程組解法(jiěfǎ)第三十二頁，共118頁。第三節(jié)環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法任一環(huán)的校正流量△qi由兩部分組成：一部分是受到鄰環(huán)影響的校正流量，如右式括號中的前兩項(xiàng)所示，另一部分是消除本環(huán)閉合差△hi的校正流量。這里(zhèlǐ)不考慮通過鄰環(huán)傳過來的其他各環(huán)的校正流量的影響，例如圖6—2中的環(huán)Ⅲ，只計(jì)及鄰環(huán)I和Ⅳ通過公共管段6—9，9—8傳過來的校正流量△qⅠ和△qⅣ，而不計(jì)環(huán)Ⅱ校正時對環(huán)Ⅲ所產(chǎn)生的影響。第三十三頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法如果忽視環(huán)與環(huán)之間的相互影響，即每環(huán)調(diào)整流量時，不考慮(kǎolǜ)鄰環(huán)的影響，而將上式中鄰環(huán)的校正流量略去不計(jì)可使運(yùn)算簡化。當(dāng)h＝sqn式中的n＝2時，可導(dǎo)出基環(huán)的校正流量公式如下：第三十四頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法第三十五頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法計(jì)算時，可在管網(wǎng)示意圖上注明閉合差△hi和校正流量(liúliàng)△qi的方向與數(shù)值。閉合差△hi為正時，用順時針方向的箭頭表示，反之用逆時針方向的箭頭表示。校正流量(liúliàng)△qi的方向和閉合差△hi的方向相反。第三十六頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法第三十七頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法調(diào)整管段的流量時，在環(huán)I內(nèi)，因管段1—2和2—5的初步(chūbù)分配流量與△qⅠ方向相反，須減去△qⅠ,管段1—4和4—5則加上△qⅠ,在環(huán)Ⅱ內(nèi)，管段2—3和3—6的流量須減去△qⅡ，管段2—5和5—6則加上△qⅡ。因公共管段2—5同時受到環(huán)I和環(huán)Ⅱ校正流量的影響，調(diào)整后的流量為q2-5=q2-5－△qⅠ+△qⅡ。第三十八頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)哈代—克羅斯法流量調(diào)整后，各環(huán)閉合差將減小，如仍不符要求的精度，應(yīng)根據(jù)調(diào)整后的新流量求出新的校正流量，繼續(xù)平差。在平差過程中，某一環(huán)的閉合差可能改變(gǎibiàn)符號，即從順時針方向改為逆時針方向，或相反，有時閉合差的絕對值反而增大，這是因?yàn)橥茖?dǎo)校正流量公式時，略去△qi2項(xiàng)以及各環(huán)相互影響的結(jié)果。上述計(jì)算方法稱哈代—克羅斯法，也就是洛巴切夫法。電子計(jì)算機(jī)以前的年代里，它是最早和應(yīng)用廣泛的管網(wǎng)分析方法。第三十九頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)解環(huán)方程組的步驟根據(jù)城鎮(zhèn)的供水情況，擬定環(huán)狀網(wǎng)各管段的水流方向，按每一節(jié)點(diǎn)滿足qi+∑qij=0的條件，并考慮供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量qij(0)。這里，i和j表示管段兩端的節(jié)點(diǎn)編號。由qij(0)計(jì)算各管段的摩阻系數(shù)sij＝aijLij，首先確定采用哪一公式，然后(ránhòu)確定D和aij)和水頭損失hij(0)=sij(qij(0))2。第四十頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)解環(huán)方程組的步驟假定各環(huán)內(nèi)水流順時針方向管段中的水頭損失為正，逆時針方向管段中的水頭損失為負(fù)，計(jì)算該環(huán)內(nèi)各管段的水頭損失代數(shù)和∑hij(0)，如∑hij(0)≠0，其差值即為第一次閉合差△hi(0)。如△hi(0)＞0，順時針，說明順時針方向各管段中初步(chūbù)分配的流量多了些，逆時針方向管段中分配的流量少了些，反之，如△hi(0)＜0，則逆時針，說明順時針方向管段中初步(chūbù)分配的流量少了些，而逆時針方向管段中的流量多了些。第四十一頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)解環(huán)(jiěhuán)方程組的步驟第四十二頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)解環(huán)(jiěhuán)方程組的步驟按此流量再行計(jì)算，如閉合差尚未達(dá)到允許的精度(jīnɡdù)，再從第2步起按每次調(diào)正后的流量反復(fù)計(jì)算，直到每環(huán)的閉合差達(dá)到要求為止。手工計(jì)算時，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，閉合差的大小可以達(dá)到任何要求的精度(jīnɡdù)，但可考慮采用—。第四十三頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例例題：環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)。按最高時用水量Qh=219.8L/s，計(jì)算(jìsuàn)如下圖所示管網(wǎng)。第四十四頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)流量第四十五頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例初步分配流量根據(jù)用水情況，擬定各管段的流向。按照最短路線供水原則，并考慮可靠性的要求進(jìn)行流量分配。這里，流向節(jié)點(diǎn)的流量取負(fù)號，離開(líkāi)節(jié)點(diǎn)的流量取正號，分配時每一節(jié)點(diǎn)滿足qi+∑qij=0的條件。幾條平行的干線，如3—2—1，6—5—4和9—8—7，大致分配相近的流量。與干線垂直的連接管，因平時流量較小，所以分配較少的流量（本例中連接管1—4、4—7、2—5、5—8初步分配的流量均為4L/s），由此得出每一管段的計(jì)算流量。第四十六頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例初步(chūbù)分配流量第四十七頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例確定管徑：管徑按界限流量確定。市場上供應(yīng)的管道規(guī)格一般為DN100、DN150、DN200、DN250、DN300，DN300以上的管道規(guī)格，一般以100mm為一級，即DN400、DN500…….，按表7—1中的界限流量確定出的管徑，還應(yīng)滿足(mǎnzú)市場上供應(yīng)的管道的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。第四十八頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例確定(quèdìng)管徑按p92頁公式7—63，單獨(dú)管段的折算流量為：例如(lìrú)管段3—6，q3—6=59.6L/s,q0(3—6)=0.93×59.6=55.43L/s，查表7—1，則DN3—6=300mm；例如(lìrú)管段3—2，q3—2=39.6L/s,q0(3—2)=0.93×39.6=36.83L/s，查表7—1，則DN3—2=250mm；例如(lìrú)管段1—4，q1—4=4L/s,q0(1—4)=0.93×4=3.72L/s，查表7—1，則DN1—4=100mm。第四十九頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例確定管徑例如管段5—6，折算流量q0(5—6)×76.4＝71.1L/s，從界限流量表(表7—1)得管徑為DN350，但考慮到市場供應(yīng)的規(guī)格，無DN350的管道，從表7—1可以看出q0(5—6)=71.1L/s稍大于DN300的界限流量，而比DN400的界限流量小很多，若選用DN400的管道則造成較大浪費(fèi)，所以選用DN300。至于干管之間的連接管管徑，考慮到干管事故時，連接管中可能通過(tōngguò)較大的流量以及消防流量的需要，將連接管2—5，5—8，1—4，4—7的管徑適當(dāng)放大為DN150。第五十頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力計(jì)算水力坡度：每一管段的管徑確定后，即可求出水力坡度1000i（根據(jù)所選用的管材分別查《給水排水設(shè)計(jì)手冊1常用資料》第十一章鋼管和鑄鐵管水力計(jì)算、第十二章石棉水泥管水力計(jì)算、第十三章鋼筋混凝土圓管（滿流、n=0.013）水力計(jì)算等章節(jié)中的水力計(jì)算表確定1000i）;水頭(shuǐtóu)損失：h=1000i×L/1000Sijqij=h/qij第五十一頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力(shuǐlì)計(jì)算例：表中管段1—2，管段流量q為-12.0，其中負(fù)號表示該流量流向節(jié)點(diǎn)1；水頭損失(sǔnshī)h為-4.98，這里的負(fù)號表示水頭損失(sǔnshī)的方向?yàn)槟鏁r針。第五十二頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力(shuǐlì)計(jì)算例：表中管段1—2，其水力坡度(pōdù)1000i=6.55，這是根據(jù)其流量q=12.0L/s及其管徑DN=150mm，查《給水排水設(shè)計(jì)手冊1常用資料》第十一章鋼管和鑄鐵管水力計(jì)算中p388頁鑄鐵管水力計(jì)算表獲得。第五十三頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力(shuǐlì)計(jì)算例：表中管段1—4，其水力坡度1000i=0.909，這是根據(jù)其流量q=4.0L/s及其管徑DN=150mm，查《給水排水設(shè)計(jì)(shèjì)手冊1常用資料》第十一章鋼管和鑄鐵管水力計(jì)算中p385頁鑄鐵管水力計(jì)算表獲得。第五十四頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力計(jì)算注意：計(jì)算時應(yīng)注意兩環(huán)之間的公共管段，如2—5，4—5，5—6和5—8等的流量校正。以管段5—6為例，初步分配(fēnpèi)流量為76.4L/s，但同時受到環(huán)Ⅱ和環(huán)Ⅳ校正流量的影響，環(huán)Ⅱ的第一次校正流量為-0.20L/s，逆時針，校正流量的方向與管段5—6的流向相反，環(huán)Ⅳ的校正流量為0.82L/s，順時針，方向也和管段5—6的流向相反，因此第一次調(diào)整后的管段流量為：——第五十五頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水力計(jì)算閉合差：小環(huán)(xiǎohuán)閉合差：經(jīng)過一次校正后，各小環(huán)(xiǎohuán)閉合差均小于0.5m，符合要求。大環(huán)閉合差：∑h=-h6—3-h3—2-h2—1+h1—4-h4—7+h7—8+h8—9+h6—9大環(huán)閉合差也符合要求。第五十六頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例輸水管計(jì)算從水塔到管網(wǎng)的輸水管計(jì)兩條，每條計(jì)算流量為219.8/2＝l09.9L/s，則折算流量為：q0=0.93×109.9=102.2L/s，查表7—1，選定(xuǎndìnɡ)管徑DN400;由流量109.9L/s管徑400mm，查《給水排水設(shè)計(jì)手冊1常用資料》第十一章鋼管和鑄鐵管水力計(jì)算中p395頁鑄鐵管水力計(jì)算表獲得1000i=2.83,水頭損失為：第五十七頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例輸水管計(jì)算(jìsuàn)第五十八頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水塔高度確定控制點(diǎn)選擇：控制點(diǎn)選在節(jié)點(diǎn)1，因節(jié)點(diǎn)1距離水塔最遠(yuǎn)。水塔高度確定：Ht=Hc+hn－(Zt－Zc)Ht—水塔水柜底高于地面(dìmiàn)的高度；Hc—控制點(diǎn)1的最小服務(wù)水頭，本例中為24m；hn—水塔到控制點(diǎn)的水頭損失，應(yīng)為水塔到節(jié)點(diǎn)6（即輸水管）的水頭損失加上節(jié)點(diǎn)6到控制點(diǎn)1的水頭損失，輸水管水頭損失為1.16m，節(jié)點(diǎn)6到控制點(diǎn)1的水頭損失取6—3—2—1和6—9—8—7—4—1兩條干管線水頭損失的平均值即（1.54+3.88+3.50+1.36+3.91+3.54-0.74+0.78）/2=8.89m，則hn=8.89+1.16=10.05m；Zt—水塔地面(dìmiàn)標(biāo)高，本例中為88.53m；Zc—控制點(diǎn)1地面(dìmiàn)標(biāo)高，本例中為85.60m。則Ht=24+10.05－第五十九頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例水泵工作情況分析本例的水塔位置是在二級泵站和管網(wǎng)之間，它將管網(wǎng)和泵站分隔(fēngé)開來，形成水塔和管網(wǎng)聯(lián)合工作而泵站和水塔聯(lián)合工作的情況。在一天內(nèi)的任何時刻，水塔供給管網(wǎng)的流量等于管網(wǎng)的用水量。管網(wǎng)用水量的變化對泵站工作并無直接的影響，只有在用水量變化引起水塔的水位變動時，才對泵站供水情況產(chǎn)生影響。例如水塔的進(jìn)水管接至水塔的水柜底部時、水塔水位變化就會影響水泵的工作情況，此時應(yīng)按水泵持性曲線，對水泵流量的可能變化進(jìn)行分析。但若水塔進(jìn)水管接至水塔水柜頂部，則用水量變化即水塔水位變化就對水泵工作無任何影響，水泵揚(yáng)程固定。第六十頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例等水壓(shuǐyā)線根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到各節(jié)點(diǎn)的水壓(shuǐyā)后，即可在管網(wǎng)平面圖上用插值法按比例繪出等水壓(shuǐyā)線。本例中，由控制點(diǎn)1的水壓(shuǐyā)依次向后類推各節(jié)點(diǎn)水壓(shuǐyā)：H1H2=H1+h1—2H4=H1+h1—4H7=H4－h(huán)4—7也可從節(jié)點(diǎn)水壓(shuǐyā)減去地面標(biāo)高得出各節(jié)點(diǎn)的自由水壓(shuǐyā)，在管網(wǎng)平面圖上繪出等自由水壓(shuǐyā)線。第六十一頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例等水壓(shuǐyā)線第六十二頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法哈代—克羅斯法是指由初步分配流量求出各環(huán)閉合差△hi，由此得出各環(huán)的校正流量△qi，各環(huán)的管段(ɡuǎnduàn)流量經(jīng)校正流量△qi校正后，得到新的計(jì)算管段(ɡuǎnduàn)流量，然后應(yīng)用這一流量重復(fù)以上計(jì)算過程，迭代計(jì)算到各環(huán)閉合差小于允許值為止。管網(wǎng)計(jì)算過程中，在每次迭代時，可對管網(wǎng)各環(huán)同時校正流量，但也可以只對管網(wǎng)中閉合差最大的一部分環(huán)進(jìn)行校正，稱為最大閉合差的環(huán)校正法。第六十三頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法最大閉合差的環(huán)校正法和哈代—克羅斯法的不同(bùtónɡ)最大閉合差的環(huán)校正法和哈代—克羅斯法不同(bùtónɡ)的是，平差時只對閉合差最大的一個環(huán)或若干環(huán)進(jìn)行計(jì)算，而不是全部環(huán)。第六十四頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法最大閉合差的環(huán)校正法步驟首先按初步分配流量求得各環(huán)的閉合差大小和方向；然后選擇閉合差大的一個環(huán)或?qū)㈤]合差較大且方向相同的相鄰基環(huán)連成大環(huán)。對于環(huán)數(shù)較多的管網(wǎng)可能會有幾個大環(huán)，平差時只須計(jì)算在大環(huán)上的各管段。對大環(huán)進(jìn)行平差，通過平差后，和大環(huán)異號的各鄰環(huán)，閉合差會同時相應(yīng)減小。大環(huán)選擇的注意事項(xiàng)決不能將閉合差方向不同的幾個基環(huán)連成大環(huán)，否則計(jì)算過程中會出現(xiàn)這種情況(qíngkuàng)，即和大環(huán)閉合差相反的基環(huán)其閉合差反而增大，致使計(jì)算不能收斂。第六十五頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法如圖所示的多環(huán)管網(wǎng)，閉合(bìhé)差△hi方向如圖示，因環(huán)Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ的閉合(bìhé)差較大且方向相同，并且與鄰環(huán)Ⅱ、Ⅳ異號，所以連成一個大環(huán)，大環(huán)的閉合(bìhé)差等于各基環(huán)閉合(bìhé)差之和，即△hⅢ+△hⅤ+△hⅥ。這時因閉合(bìhé)差為順時計(jì)方向，即為正值，所以校正流量為逆時針方向，其值為負(fù)。第六十六頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法如果在大環(huán)順時針方向管段3—4，4—8，8—12，6—7上減去校正流量（△q為逆時針），逆時針方向管段3—7，6一10，10—11，11一12等加上校正流量（△q為逆時針），調(diào)整流量后，大環(huán)閉合差將減小，相應(yīng)地大環(huán)內(nèi)各基環(huán)的閉合差隨之減小。同時(tóngshí)，閉合差與大環(huán)相反的環(huán)Ⅱ，因受到大環(huán)流量校正的影響，流量發(fā)生變化，例如管段3—7增加了校正流量△q，這使得管段3—7的水頭損失h3—7也相應(yīng)增加，h3—7與△hⅡ方向相反，可使環(huán)Ⅱ閉合差△hⅡ減??；管段6—7減去了校正流量△q，這使得管段6—7的水頭損失h6—7也相應(yīng)減小，h6—7與△hⅡ方向相同，可使環(huán)Ⅱ閉合差△hⅡ減小。同樣原因使鄰環(huán)Ⅳ的閉合差減小。由此可見，計(jì)算工作量較逐環(huán)平差方法為少。如一次校正并不能使各環(huán)的閉合差達(dá)到要求，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環(huán)或幾個環(huán)連成的大環(huán)繼續(xù)計(jì)算，直到滿足要求為止。第六十七頁，共118頁。最大閉合(bìhé)差的環(huán)校正法大型管網(wǎng)如果同時可連成幾個大環(huán)平差時，應(yīng)先計(jì)算閉合差最大的環(huán)，使對其它的環(huán)產(chǎn)生較大的影響，有時甚至可使其他環(huán)的閉合差改變方向。如先對閉合差小的大環(huán)進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算結(jié)果對閉合差較大的環(huán)影響較小，為了反復(fù)消除(xiāochú)閉合差，將會增加了計(jì)算的次數(shù)。使用本法計(jì)算時，同樣需反復(fù)計(jì)算多次，每次計(jì)算需重新選定大環(huán)。校正流量值可以按下式計(jì)算：第六十八頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算前面討論的內(nèi)容、主要是單水源管網(wǎng)的計(jì)算方法。但是許多大中城市，由于用水量的增長，往往逐步發(fā)展成為多水源(包括(bāokuò)泵站、水塔、高地水池等也看作是水源)的給水系統(tǒng)。多水源管網(wǎng)的計(jì)算原理雖然和單水源時相同，但有其特點(diǎn)。因這時每一水源的供水量，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題。第六十九頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算水塔可能布置在管網(wǎng)末端的高地上，形成對置水塔的給水系統(tǒng)。對置水塔的給水系統(tǒng)可以有兩種工作情況：最高用水時，因這時二級泵站供水量小于用水量，管網(wǎng)用水由泵站和水塔同時供給，即成為多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)。兩者有各自的供水區(qū)，在供水區(qū)的分界線上水壓最低，如圖從管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果，可得出兩水源(shuǐyuán)的供水分界線經(jīng)過8、12、5等節(jié)點(diǎn)，如虛線所示。第七十頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算水塔可能布置在管網(wǎng)末端的高地上，形成對置水塔的給水(jǐshuǐ)系統(tǒng)。對置水塔的給水(jǐshuǐ)系統(tǒng)可以有兩種工作情況：最大轉(zhuǎn)輸時。在一天內(nèi)有若干小時因二級泵站供水量大于用水量，多余的水通過管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸入水塔貯存，這時就成為單水源管網(wǎng)，不存在供水分界線。第七十一頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算虛環(huán)應(yīng)用虛環(huán)的概念，可將多水源管網(wǎng)轉(zhuǎn)化成為單水源管網(wǎng)。所謂虛環(huán)是將各水源與虛節(jié)點(diǎn)，用虛線連接成環(huán)，如圖所示。它由虛節(jié)點(diǎn)0(各水源供水量的匯合點(diǎn))、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—1—2—3—4—5—6—7—水塔的管段)組成。多水源的管網(wǎng)可看成是只從虛節(jié)點(diǎn)0供水的單水源管網(wǎng)。虛管段中沒有流量，不考慮摩阻。只表示按某一基準(zhǔn)面算起的水泵揚(yáng)程或水塔水壓(shuǐyā)。兩水源時可形成一個虛環(huán)，同理，三水源時可構(gòu)成兩個虛環(huán)，因此虛環(huán)數(shù)等于水源(包括泵站、水塔等)數(shù)減一。第七十二頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算最高用水時虛節(jié)點(diǎn)的流量平衡虛節(jié)點(diǎn)0的位置可以任意選定，其水壓可假設(shè)為零。從虛節(jié)點(diǎn)0流向泵站的流量Qp即為泵站的供水量。在最高用水時，水塔(shuǐtǎ)也供水到管網(wǎng)，此時虛節(jié)點(diǎn)0到水塔(shuǐtǎ)的流量QT即為水塔(shuǐtǎ)供水量。最高用水時虛節(jié)點(diǎn)0的流量平衡條件為：Qp+QT=∑QQp—最高用水時泵站供水量，L/s；QT—最高用水時水塔(shuǐtǎ)供水量，L/s；∑Q—最高用水時管網(wǎng)用水量，L/s。第七十三頁，共118頁。第九十八頁，共118頁。第十四頁，共118頁。應(yīng)用(yìngyòng)計(jì)算機(jī)解管網(wǎng)問題水塔的水位標(biāo)高為54.QⅠ—輸水管渠設(shè)計(jì)流量，m3/h；各水源供水至分界線處的水壓應(yīng)相同（Hp－∑hp=Ht－∑ht），就是說從各水源到分界線上控制點(diǎn)的沿線水頭損失之差（∑hp－∑ht）應(yīng)等于水源的水壓差（Hp－Ht），幾條平行的干線，如3—2—1，6—5—4和9—8—7，大致分配相近的流量。為提高供水可靠性，常采用簡單而造價(jià)增加(zēngjiā)不多的方法，即在平行管線之間用連接管相接。對于(duìyú)每一個環(huán)的方程而言，后兩項(xiàng)均是鄰環(huán)校正流量對本環(huán)的影響。解環(huán)(jiěhuán)方程組的步驟第三十一頁，共118頁。環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)舉例第三十一頁，共118頁。最高用水時流量227.第五十八頁，共118頁。電算時，閉合差的大小可以達(dá)到任何要求的精度(jīnɡdù)，但可考慮采用—。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算最高用水時虛環(huán)水頭損失(sǔnshī)平衡水壓H的符號規(guī)定如下：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=H0－H水源=－H水源），因此最高用水時由泵站供水的虛管段，h0—泵站=H0－Hp=－Hp,水壓H的符號常為負(fù);最高用水時由水塔供水的虛管段，h0—水塔=H0－Ht=－Ht,水壓H的符號也常為負(fù)。在應(yīng)用能量方程式，水頭損失(sǔnshī)仍是順時針為正，逆時針為負(fù)。最高用水時虛環(huán)的水頭損失(sǔnshī)平衡條件為：－Hp+∑hp－∑ht－(－Ht)=0Hp－∑hp+∑ht－Ht=0Hp—最高用水時的泵站水壓，m；∑hp—從泵站到分界線上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失(sǔnshī)，m；∑ht—從水塔到分界線上控制點(diǎn)的任一條管線的總水頭損失(sǔnshī)，m；Ht—水塔的水位標(biāo)高，m。第七十四頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算最大轉(zhuǎn)輸時虛節(jié)點(diǎn)的流量平衡從虛節(jié)點(diǎn)0流向泵站的流量Qp’即為泵站的供水量。在最高轉(zhuǎn)輸時，泵站還供水到水塔，此時水塔到虛節(jié)點(diǎn)0的流量QT’即為進(jìn)入(jìnrù)水塔水量。Qp’=Qt’+∑Q’Qp’—最大轉(zhuǎn)輸時泵站供水量，L/s；Qt’—最大轉(zhuǎn)輸時進(jìn)入(jìnrù)水塔的流量，L/s；∑Q’—最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)用水量，L/s。第七十五頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算最大轉(zhuǎn)輸時虛環(huán)水頭損失平衡水壓(shuǐyā)H的符號規(guī)定如下：流向虛節(jié)點(diǎn)的管段，水壓(shuǐyā)為正（因虛節(jié)點(diǎn)水壓(shuǐyā)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(shuǐyā)為負(fù)（因虛節(jié)點(diǎn)水壓(shuǐyā)為0，所以h0—水源=H0－H水源=－H水源），因此最大轉(zhuǎn)輸水時由泵站供水的虛管段，h0—泵站=H0－Hp’=－Hp’，水壓(shuǐyā)H的符號常為負(fù);最大轉(zhuǎn)輸時由水塔供水的虛管段，h水塔—0=Ht’－H0=Ht’,水壓(shuǐyā)H的符號為正。在應(yīng)用能量方程式，水頭損失仍是順時針為正，逆時針為負(fù)。最大轉(zhuǎn)輸時虛環(huán)的水頭損失平衡條件為：－Hp’+∑h’+Ht’=0Hp’－∑h’－Ht’=0Hp’—最大轉(zhuǎn)輸時的泵站水壓(shuǐyā)，m；∑h’—最大轉(zhuǎn)輸時從泵站到水塔的水頭損失，m；Ht’—最大轉(zhuǎn)輸時水塔的水位標(biāo)高，m。第七十六頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算對置水塔管網(wǎng)的水頭(shuǐtóu)損失平衡條件第七十七頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算多水源環(huán)狀網(wǎng)的計(jì)算包括J+S－1個節(jié)點(diǎn)qi+∑qij＝0方程，還有L個實(shí)環(huán)的∑sijqijn＝0方程和S－1個虛環(huán)方程，S為水源數(shù)。管網(wǎng)計(jì)算時，虛環(huán)和實(shí)環(huán)看作是一個整體，即不分虛環(huán)和實(shí)環(huán)同時計(jì)算。閉合差和校正流量(liúliàng)的計(jì)算方法和單水源管網(wǎng)相同。第七十八頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足下列條件：進(jìn)出每一節(jié)點(diǎn)的流量(包括虛流量)總和(zǒnghé)等于零，即滿足連續(xù)性方程qi+∑qij＝0；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∑sijqijn＝0；各水源供水至分界線處的水壓應(yīng)相同（Hp－∑hp=Ht－∑ht），就是說從各水源到分界線上控制點(diǎn)的沿線水頭損失之差（∑hp－∑ht）應(yīng)等于水源的水壓差（Hp－Ht），∑hp－∑ht=Hp－Ht第七十九頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算例題最高用水時多水源管網(wǎng)計(jì)算某城市給水管網(wǎng)由兩泵站和水塔供水。全城地形平坦，地面標(biāo)高按15.00m計(jì)。設(shè)計(jì)水量為50000m3/d，最高時用水量占最高日用水量的5.92％，即822L/s。節(jié)點(diǎn)流量(liúliàng)見下圖。要求的最小服務(wù)水頭為24m。第八十頁，共118頁。多水源管網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題最高用水時多水源管網(wǎng)計(jì)算該例題(lìtí)中，實(shí)環(huán)6個，虛環(huán)2個，若手工計(jì)算則極其繁瑣，故采用電算，要求迭代精度為0.01。管網(wǎng)計(jì)算時已將用水量折算成從節(jié)點(diǎn)流出的節(jié)點(diǎn)流量，所以各水源的供水分界線必須通過節(jié)點(diǎn)。在分界線處，管網(wǎng)的壓力最低，而在3個節(jié)點(diǎn)中，節(jié)點(diǎn)11的壓力最低，為24m，因此節(jié)點(diǎn)11為控制點(diǎn)。第八十一頁，共118頁。多水源管網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)例題管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果第八十二頁，共118頁。多水源(shuǐyuán)管網(wǎng)計(jì)算例題東廠流量為263.0L／s（管段[21]流量）、水壓為30.36m（節(jié)點(diǎn)14自由水壓），選用l0SA—6J水泵3臺，其中(qízhōng)1臺備用。西廠出水管2條，總流量為493.0L／s（管段[19]流量的二倍），水壓為34.65m（節(jié)點(diǎn)13自由水壓），選用l0SA—6J水泵4臺，其中(qízhōng)1臺備用。水塔水柜底高度為27.4m（節(jié)點(diǎn)15自由水壓）。第八十三頁，共118頁。管網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)時的水泵特性方程水泵特性(tèxìng)方程第八十四頁，共118頁。管網(wǎng)計(jì)算(jìsuàn)時的水泵特性方程水泵特性方程(fāngchéng)中Hb和s的確定第八十五頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件管網(wǎng)的管徑和水泵揚(yáng)程，按設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日最高時的用水量Qh和水壓要求決定。但是用水量是發(fā)展的也是經(jīng)常變化的，為了核算所定的管徑和水泵能否滿足不同工作情況下的要求，就需進(jìn)行(jìnxíng)其它用水量條件下的計(jì)算，以確保經(jīng)濟(jì)合理地供水。通過核算，有時需將管網(wǎng)中個別管段的直徑適當(dāng)放大，也有可能需要另選合適的水泵。第八十六頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件消防時的流量和水壓要求按最高用水時另行增加消防時的流量(見附表3)進(jìn)行流量分配，求出消防時的管段流量和水頭損失。計(jì)算時只是在控制點(diǎn)另外增加一個集中的消防流量（除控制點(diǎn)外，其余各節(jié)點(diǎn)流量不變，重新進(jìn)行流量分配），如按照消防要求同時有兩處失火時，則可從經(jīng)濟(jì)和安全等方面考慮，將消防流量一處放在控制點(diǎn)，另一處放在離二級泵站較遠(yuǎn)或靠近大用戶和工業(yè)企業(yè)的節(jié)點(diǎn)處。雖然消防時比最高用水時所需服務(wù)水頭要小得多，但因消防時通過管網(wǎng)的流量增大，各管段的水頭損失相應(yīng)增加，按最高用水時確定的水泵揚(yáng)程有可能(kěnéng)不夠消防時的需要，這時須放大個別管段的直徑，以減小水頭損失。個別情況下因最高用水時和消防時的水泵揚(yáng)程相差很大，須設(shè)專用消防泵供消防時使用。第八十七頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件消防時的流量(liúliàng)和水壓要求第八十八頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件最大轉(zhuǎn)輸時的流量和水壓要求設(shè)對置水塔的管網(wǎng)，在最高用水時，由泵站和水塔同時向管網(wǎng)供水，但在一天內(nèi)供水量大于用水量的一段時間里，多余的水經(jīng)過管網(wǎng)送入水塔內(nèi)貯存，因此這種管網(wǎng)還應(yīng)按最大轉(zhuǎn)輸時流量來核算，以確定水泵能否將水送進(jìn)水塔。核算時節(jié)點(diǎn)流量須按最大轉(zhuǎn)輸時的用水量求出。因節(jié)點(diǎn)流量隨用水量的變化(biànhuà)成比例地增減，所以最大轉(zhuǎn)輸時的各節(jié)點(diǎn)流量可按下式計(jì)算：最大轉(zhuǎn)輸時節(jié)點(diǎn)流量＝最大轉(zhuǎn)輸時用水量×最高用水時該節(jié)點(diǎn)的流量/最高時用水量然后按最大轉(zhuǎn)輸時的流量進(jìn)行分配和計(jì)算，方法和最高用水時相同。第八十九頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件最大轉(zhuǎn)輸時的流量和水壓要求最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)計(jì)算流量的確定按圖2—1，根據(jù)用水量變化曲線和二級泵站設(shè)計(jì)(shèjì)供水線確定最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)計(jì)算流量。最大轉(zhuǎn)輸時的管網(wǎng)計(jì)算流量，等于最高日內(nèi)二級泵站供水量與用水量之差為最大值的小時流量。第九十頁，共118頁。管網(wǎng)的核算(hésuàn)條件最不利管段發(fā)生故障時的事故用水量和水壓要求一般按最不利管段損壞而需斷水檢修的條件，核算事故時的流量和水壓是否(shìfǒu)滿足要求。至于事故時應(yīng)有的流量，在城市為設(shè)計(jì)用水量的70％。經(jīng)過核算不能符合要求時，應(yīng)在技術(shù)上采取措施。第九十一頁，共118頁。管網(wǎng)核算(hésuàn)例題圖6—10管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)核算根據(jù)該城市的用水量變化規(guī)律，得最大轉(zhuǎn)輸時的流量為246.7L/s(按圖2—1，根據(jù)用水量變化曲線和二級泵站設(shè)計(jì)供水線確定最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)的計(jì)算流量，本例中有兩個泵站，最大轉(zhuǎn)輸時按西廠(xīchǎnɡ)向水塔轉(zhuǎn)輸核算)，轉(zhuǎn)輸時的節(jié)點(diǎn)流量見圖6—11。如節(jié)點(diǎn)1，最高時用水量Qh=822L/s，最大轉(zhuǎn)輸時的流量為246.7L/s，最大轉(zhuǎn)輸時節(jié)點(diǎn)1的節(jié)點(diǎn)流量為：q1—10中節(jié)點(diǎn)1的節(jié)點(diǎn)流量）由節(jié)點(diǎn)流量，求出最大轉(zhuǎn)輸時各管段的管段流量。本例題主要核算按最高用水時選定的水泵揚(yáng)程能否在最大轉(zhuǎn)輸時供水到水塔，以及此時進(jìn)水塔的流量。第九十二頁，共118頁。管網(wǎng)核算(hésuàn)例題圖6—10管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)核算(hésuàn)第九十三頁，共118頁。管網(wǎng)核算(hésuàn)例題圖6—10管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)核算根據(jù)虛環(huán)概念用手工計(jì)算，虛節(jié)點(diǎn)為0，3條虛管段分別從虛節(jié)點(diǎn)向兩泵站及水塔連接(liánjiē)。流向分別為0到西廠、0到東廠、水塔到0。水塔的水位標(biāo)高為54.0m(地面標(biāo)高27.0m，從地面到水塔水面的高度27.0m（圖6—10中節(jié)點(diǎn)15的自由水壓）)。按最高用水時選定的離心泵特性曲線方程為：Hp2泵站的水壓等于水泵揚(yáng)程Hp加吸水井水面標(biāo)高(西廠水面標(biāo)高為33.0m，東廠為30.0m)．即：西廠Z2+H22)東廠Z1+H12)第九十四頁，共118頁。管網(wǎng)核算(hésuàn)例題圖6—10管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)核算多次進(jìn)行管網(wǎng)平差，直至各環(huán)閉合差滿足要求。平差結(jié)束后，最大轉(zhuǎn)輸時西廠供水量為216.2L/s（兩根輸水管，每根輸水管的流量為108.1L/s），東廠(dōnɡchǎnɡ)供水量為87.1L/s，轉(zhuǎn)輸?shù)剿乃繛?6.6L/s。從西廠到水塔的管線水頭損失平均為：H西廠—1+0.5×（h1—5—9—10—11—12+h1—2—3—4—8—12）+h12—水塔第九十五頁，共118頁。管網(wǎng)核算(hésuàn)例題圖6—10管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸時管網(wǎng)核算西廠泵站輸水入水塔所需揚(yáng)程為：水塔水位標(biāo)高+水塔到西廠泵站管線的水頭損失2)2經(jīng)過核算，東廠和西廠按最高用水時選定(xuǎndìnɡ)的水泵，在最大轉(zhuǎn)輸時都可以供水到水塔。第九十六頁，共118頁。作業(yè)參照例題的計(jì)算過程(guòchéng)，進(jìn)行下圖所示環(huán)狀網(wǎng)的計(jì)算（圖中各管段處所標(biāo)數(shù)據(jù)為管段長度）。最高用水時流量227.6L/s。第九十七頁，共118頁。第六節(jié)輸水管渠計(jì)算(jìsuàn)輸水管渠流量的確定從水源到城市水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠設(shè)計(jì)流量：按最高日平均時供水量加自用水量確定。QⅠ=αQd/TQⅠ—輸水管渠設(shè)計(jì)流量，m3/h；Qd—最高日用水量，m3/d；α—考慮水廠自身用水量的系數(shù)(xìshù)；T—一級泵站每天工作小時數(shù)，h。第九十八頁，共118頁。輸水管渠計(jì)算(jìsuàn)輸水管渠流量的確定向管網(wǎng)輸水的輸水管設(shè)計(jì)流量：無水塔的管網(wǎng)，按最高日的最高時用水量確定管徑。管網(wǎng)起端設(shè)水塔時(網(wǎng)前水塔)，泵站到水塔的輸水管直徑按泵站分級工作線的最大一級供水量計(jì)算；水塔到管網(wǎng)的輸水管直徑按最高日最高時用水量確定。管網(wǎng)末端設(shè)水塔時(對置水塔或網(wǎng)后水塔)，因最高時用水量必須從二級泵站和水塔同時向管網(wǎng)供水，因此，應(yīng)根據(jù)(gēnjù)最高時從泵站和水塔輸入管網(wǎng)的流量進(jìn)行泵站—管網(wǎng)以及水塔—管網(wǎng)的輸水管流量計(jì)算。上述輸水管渠，如供應(yīng)消防用水時，還應(yīng)包括消防補(bǔ)充流量或消防流量。輸水管渠計(jì)算的任務(wù)是確定管徑和水頭損失。第九十九頁，共118頁。重力(zhònglì)供水時的壓力輸水管水源在高地時(例如取用蓄水庫水時)，若水源水位和水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物水位的高差(ɡāochà)足夠，可利用水源水位向水廠重力輸水。設(shè)計(jì)時，水源輸水量Q和位置水頭H（設(shè)水源水位標(biāo)高為Z，輸水管輸水至水處理構(gòu)筑物，其水位為Z0，這時水位差H＝Z－Z0稱位置水頭。該水頭用以克服輸水管的水頭損失）為已知，可據(jù)此選定管渠材料、大小和平行工作的管線數(shù)，平行工作的管渠條數(shù)，應(yīng)從可靠性要求和建造費(fèi)用兩方面來比較。如用一條管渠輸水，則發(fā)生事故時，在修復(fù)期內(nèi)會完全停水，但如增加平行管渠數(shù)，則當(dāng)其中一條損壞時，雖然可以提高事故時的供水量，但是建造費(fèi)用將增加。第一百頁，共118頁。重力(zhònglì)供水時的壓力輸水管假定(jiǎdìng)輸水量為Q，平行的輸水管線為n條，則每條管線的流量為Q/n，設(shè)平行管線的直徑和長度相同，則該系統(tǒng)的水頭損失為：h=s(Q/n)2=sQ2/n2式中s—每條管線的摩阻。當(dāng)一條管線損壞時，該系統(tǒng)中其余n-1條管線的水頭損失為：h=sa(Qa/n-1)2=saQa2/(n-1)2s=aL，a=64/(π2C2D5)因事故時a不變，L不變，所以s=sa。第一百零一頁，共118頁。重力(zhònglì)供水時的壓力輸水管因?yàn)橹亓斔到y(tǒng)的位置水頭H＝Z－Z0已定，正常時和事故時的水頭損失都應(yīng)等于(děngyú)位置水頭即h=ha=Z－Z0,且s=sa，故：s(Q/n)2=sa(Qa/n-1)2得出：Qa=(n-1/n)Q=αQ平行管線數(shù)為n=2時，則，這樣事故流量只有正常時供水量的一半。如只有一條輸水管，則Qa=0，即事故時流量為零，不能保證不間斷供水。第一百零二頁，共118頁。重力(zhònglì)供水時的壓力輸水管為提高供水可靠性，常采用簡單而造價(jià)增加(zēngjiā)不多的方法，即在平行管線之間用連接管相接。當(dāng)管線某段損壞時，無需整條管線全部停止工作，而只需用閥門關(guān)閉損壞的一段進(jìn)行檢修，采用這種措施可以提高事故時的流量。第一百零三頁，共118頁。重力(zhònglì)供水時的壓力輸水管設(shè)平行(píngxíng)輸水管線數(shù)為2，連接管線數(shù)為2，輸水管由兩條連接管均分為三段，每一段的摩阻為s。正常工作時的水頭損失：h=3×s(Q2/2)=3sQ2/4一段損壞時水頭損失為：ha=2×s(Qa2/2)+sQa2=3sQa2/2因此事故時和工作時的流量比例為：h=ha也就是說，城市的事故用水量規(guī)定為設(shè)計(jì)水量的70％，即α＝0.7，所以(suǒyǐ)為保證輸水管損壞時的事故流量，應(yīng)敷設(shè)兩條平行管線，并用兩條連接管將平行管線等分成3段才行。第一百零四頁，共118頁。水泵(shuǐbèng)供水時的壓力輸水管水泵供水時的實(shí)際流量，應(yīng)由水泵特性(tèxìng)曲線Hp＝f(Q)和輸水管特性