1、城市工程系統規劃城市工程系統規劃第三章第三章 城市給水工程系統規劃城市給水工程系統規劃管段基環節點管線大環管網圖形管網圖形三、給水管網的水力計算三、給水管網的水力計算沿線流量：供給管段兩側用戶所需流量。傳輸流量：給水管中流向下一管段，沒有在本管段被用戶取用的流量。集中流量：給水管網中大用戶的用水量1，管段流量確定（二）、給水管網的水力計算（二）、給水管網的水力計算（P100P100） 對于這樣復雜的情況，管網計算很麻煩，因此，通對于這樣復雜的情況，管網計算很麻煩，因此，通常采用簡化方法。常采用簡化方法。管網供水的總流量（管網供水的總流量（L/sL/s）；）；干管網的總計算長度（干管網的總計算長

2、度（m m）大用戶集中用水量總和（大用戶集中用水量總和（L/sL/s）；）；在計算城市給水管網時，通常采用的簡化方在計算城市給水管網時，通常采用的簡化方法是法是比流量法比流量法。比流量分為比流量分為長度比流量長度比流量和和面積比流量面積比流量。長度比流量：長度比流量：是假定量是假定量q q11、q q22均勻分均勻分布在整個管線上的情況下，單位長度管段上布在整個管線上的情況下，單位長度管段上的配水流量。的配水流量。可按下式計算：可按下式計算：LqQqcbQqL 供水面積的總和（供水面積的總和（m m2 2）。）。 其余符號同前。其余符號同前。面積比流量：面積比流量：在假定水量在假定水量q q1

3、1、q q22均勻分布在整個供水均勻分布在整個供水面積的情況下，單位供水面積上的流量。因為供水面積大，用面積的情況下，單位供水面積上的流量。因為供水面積大，用水量多，所以用面積比流量來進行管網計算更接近實際。水量多，所以用面積比流量來進行管網計算更接近實際。面積比流量可按下式計算：面積比流量可按下式計算：imbQQq LqQcby（L/s） mbyqQ 某管段的供水面積某管段的供水面積（m m2 2）。（L/s） 管網供水的總流量（管網供水的總流量（L/sL/s）；）；大用戶集中用水量總和（大用戶集中用水量總和（L/sL/s）；）；Qq、2 2管段的計算流量管段的計算流量將沿線流量全部化成節點

4、流量后，接下來就要確定各管段的將沿線流量全部化成節點流量后，接下來就要確定各管段的計算流量。計算流量。在分配流量時，須滿足節點流量平衡的水力學條件，即流向在分配流量時，須滿足節點流量平衡的水力學條件，即流向任一節點的全部流量等于從該節點流出的流量，即任一節點的全部流量等于從該節點流出的流量，即 0Q 上式稱為連續方程式，即流向節點的流量假定為正（上式稱為連續方程式，即流向節點的流量假定為正（+ +），流），流離節點的流量假定為（離節點的流量假定為（- -）, ,其代數和為零其代數和為零。0Q1Q2Q3Q03210QQQQQ設設為流進某節點的流量，為流進某節點的流量，及及為流出該節點的流量，得：

5、為流出該節點的流量，得：利用利用 0Q這個關系式，就可以從樹枝狀管網供水終點的節點這個關系式，就可以從樹枝狀管網供水終點的節點流量開始，向上游一一推算各管段的流量。流量開始，向上游一一推算各管段的流量。如圖的樹枝狀管網中，如圖的樹枝狀管網中，q q1 1及及q q2 2代表由沿線流量折算代表由沿線流量折算成的節點流量成的節點流量, ,Q Q1 1、Q Q2 2、Q Q3 3、Q Q4 4和和Q Q5 5代表集中流量代表集中流量，由這些流量就可以計算出各管段的計算流量來，由這些流量就可以計算出各管段的計算流量來, ,如表所列如表所列 管段管段3-23-22-12-11-01-0流量流量Q Q5

6、5Q Q3 3+ +Q Q4 4+ +Q Q5 5+ +Q Q2 2Q Q3 3+ +Q Q4 4+ +Q Q5 5+ +q q2 2+ +Q Q1 1+ +Q Q2 2+ +Q Q3 3在環狀管網中，流量分配比較復雜，因流向在環狀管網中，流量分配比較復雜，因流向任一節點的流量與流離該節點的流量通常不任一節點的流量與流離該節點的流量通常不只一個，且每一管段中的流量與其下端的節只一個，且每一管段中的流量與其下端的節點流量沒有一定的聯系，如滿足點流量沒有一定的聯系，如滿足QQ=0=0的條件的條件時，則各管段的流量分配可以有無窮多的解時，則各管段的流量分配可以有無窮多的解答，只有另加水力條件才能有確

7、解。這個問答，只有另加水力條件才能有確解。這個問題在環網水力計算中再詳述。環狀管網分配題在環網水力計算中再詳述。環狀管網分配流量時，除滿足流量時，除滿足QQ=0=0和水力條件外，還必須和水力條件外，還必須滿足下述原則：滿足下述原則：水流應循最短的途徑流向用戶；水流應循最短的途徑流向用戶； 幾條主要干管應大致均勻地幾條主要干管應大致均勻地分配流量，以便當一條主要干管發生事故時分配流量，以便當一條主要干管發生事故時，仍能供應用戶一定的流量。，仍能供應用戶一定的流量。3 3、管徑的確定、管徑的確定 確定管網中各管段的直徑是設計管網的主要任務。管確定管網中各管段的直徑是設計管網的主要任務。管段的直徑應

8、根據流速計算。由水力學公式得知，流量段的直徑應根據流速計算。由水力學公式得知，流量、流速和過水斷面之間的關系是：、流速和過水斷面之間的關系是： Q=V Q=V Q Q流量（流量（m m3 3/s/s）; ; V V流速（流速（m/sm/s）; ; 過水斷面（過水斷面（m m2 2）。）。 VQd442dQ 由上式可知，管徑的尺寸不僅與通過的流量有關，由上式可知，管徑的尺寸不僅與通過的流量有關，而且還與所選取的流速有關。而且還與所選取的流速有關。 在管網中，為防止產生水錘引起的破壞作用，最高流在管網中，為防止產生水錘引起的破壞作用，最高流速為速為2.52.53.0m/s3.0m/s。為防止管內泥

9、沙沉積，流速最低不。為防止管內泥沙沉積，流速最低不得小于得小于0.6m/s0.6m/s。 流量不變的情況下：流量不變的情況下：流速選擇愈小，則管徑愈大，管網造價也愈高，但經營費流速選擇愈小，則管徑愈大，管網造價也愈高，但經營費用低。流速選得愈大，管徑可以減小，造價也可以降低，用低。流速選得愈大，管徑可以減小，造價也可以降低，但水頭損失增加，使日常消耗的輸水動力費用增高，從而但水頭損失增加，使日常消耗的輸水動力費用增高，從而增加經營費用。增加經營費用。 所以給水管徑的選擇就要綜合考慮管道所以給水管徑的選擇就要綜合考慮管道的的建造費用建造費用與與年經營費用年經營費用這兩種主要經濟因素。這兩種主要經

10、濟因素。經濟流速：管道建造費用與年經營費用之和最小時所對應經濟流速：管道建造費用與年經營費用之和最小時所對應的流速稱為經濟流速（的流速稱為經濟流速（V Ve e）。）。 在規劃設計中，可根據各城市所采用的經濟流速在規劃設計中，可根據各城市所采用的經濟流速范圍，用控制每公里管段的水頭損失值（一般為范圍，用控制每公里管段的水頭損失值（一般為5m/km5m/km左右）的計算法來確定經濟管徑。如缺乏資料，則可左右）的計算法來確定經濟管徑。如缺乏資料，則可參政下列條件管理與經濟流速經驗值：參政下列條件管理與經濟流速經驗值： d d=100=100300mm300mm時，時，V Ve e可采用可采用0.1

11、0.11.1m/s1.1m/s； d d=350=350600mm600mm時，時，V Ve e可采用可采用1.11.11.6m/s1.6m/s； d d=600=6001000mm1000mm時，時，V Ve e可采用可采用1.61.62.1m/s2.1m/s。 4 4、管網水頭損失計算、管網水頭損失計算 一般水頭損失分為一般水頭損失分為沿程水頭損失沿程水頭損失和和局部水頭損失。局部水頭損失。 （1）沿程水頭損失）沿程水頭損失 ：沿程阻力是發生于水流：沿程阻力是發生于水流全部流程的摩擦阻力。為克服這一阻力而引起的水全部流程的摩擦阻力。為克服這一阻力而引起的水頭損失稱為沿程水頭損失，通常以符號頭損失稱為沿程水頭損失，通常以符號hs表示。表示。 （2）局部水頭損失）局部水頭損失 ：水流因邊界的改變而引：水流因邊界的改變而引起斷面流速分布發生急驟的變化，從而產生的阻力起斷面流速分布發生急驟的變化，從而產生的阻力稱為局部阻力。其相應的水頭損失稱為局部水頭損稱為局部阻力。其相應的水頭損失稱為局部水頭損失，通常以符號失，通常以符號hj表示。例如管道上的三通、彎頭表示