给水管网水力计算基础.doc

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1、给水管网水力计算基础为了向更多的用户供水，在给水工程上往往将许多管路组成管网。管网按其形状可分为枝状［图1(a)］和环状［图1(b)］两种。管网内各管段的管径是根据流量Q和速度v来决定的，由于Q?Av?(?d2/4)v所以管径d?4Q/?v?1.13Q/Vo但是，仅依靠这个公式还不能完全解决问题，因为在流量Q—定的条件下，管径还随着流速v的变化而变化。如果所选择的流速大，则对应的管径就可以小，工程的造价可以降低；但是，由于管道内的流速大，会导致水头损失增大，使水塔高度以及水泵扬程增大，这就会引起经常性费用的增加。反Z,若釆用较大的管径，则会使流速减小，降低经常性费用，但反

2、过來，却要求管材增加，使工程造价增大。图1管网的形状(a)枝状管网；(b)环状管网因此，在确定管径时，应该作综合评价。在选用某个流速时应使得给水工程的总成本(包括铺设水管的建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及经常抽水的运转费Z总和)最小，那么，这个流速就称为经济流速。应该说，影响经济流速的因素很多，而且在不同经济时期英经济流速也有变化。但综合实际的设计经验及技术经济资料,对于一般的中、小直径的管路，其经济流速大致为：一一当直径d=100-400mm,经济流速v=0.6-1.0m/s；当直径d>400mm,经济流速v=1.0^1.4m/so一、枝状管网枝状管网是由多条管段

3、而成的干管和与干管相连的多条支管所组成。它的特点是管网内任一点只能由一个方向供水。若在管网内某一点断流,则该点之后的各管段供水就有问题。因此供水可靠性差是其缺点，而节省管料，降低造价是其优点。技状管网的水力计算.可分为新建给水系统的设计和扩建原冇给水系统的设计两种情况。1.新建给水系统的设计对于已知管网沿线的地形资料、各管段长度、管材、各供水点的流量和耍求的自由水头（备用水器具耍求的最小工作压强水头），耍求确定各管段管径和水塔水面高度及水泵扬程的计算，属于新建给水系统的设计。自由水头由用户提出需要，对于楼房建筑可参阅下表。表自由水头Hz值这一类的计算，首先应从各管段末端开

4、始，向水塔方向求出各管段的流量，然后选用经济流速确定出对应的管径d。定出管径后，就可用公式hf?SOIQ计算出各管段水头损失。最后计算出从水塔到控制点（管网的控制点是指在管网中水塔至该点的水头损失，地形标高和要求作用水头三项之和为最大值之点）的总水头损失?hf,于是水塔高度Ht（图2）可按下式求得：Ht?2?hf?Hz?zO?zt式中Hz——控制点的自由水头；zO控制点地形标高;zt——水塔处的地形标高;?hf——从水塔到管网控制点的总水头损失。2.扩建给水系统的设计对于已知管网沿线地形、各管段长度、管材及各供水点需要的流量与自由水头，在水塔已建成的条件下，确定扩建管段管

5、径的计算。这一类就属于扩建给水系统的设计。扩建给水系统的计算原则是：要充分利用已有的作用水头。即不是通过经济流速，而是通过己知的作用水头H、流量Q、管路长度I等来确定管径d。具体步骤为：根据已知条件，算出该管路的平均水力坡度J（即单位长度水头损失）：J?Ht?（zt?zO）?hz?1计算出平均水力坡度后，根据公式J?SOQ,求出SO,再查表，选择管径d。由于管径的选择不可能恰好等于标准管径，所以在选择时.可选一部分管径的比阻大于算出SO值，一部分则小于算出的so值。通过串联管路计算，使这些管段的组合恰好在给定水头下通过指定的流量。[例1]一枝状管网，自水塔0向各用水点供水

6、（图3）。采用铸铁管，各管段的管长列于下表。已知水塔处地面标高、4和7点处的地面标高均为70.0m,4和7点处耍求自由水头Hz=12mo求各管段的直径、水头损失及水塔的高度。2图2水塔高度计算示意图图3水塔向各用水点供水示意图解（1）根据经济流速选择各管段的直径。对于3—4管段，Q=25L/s,若采用经济流速v=lm/s,则管径为d?4Q?4?0.025?0.178m?v??l釆用标准管径d=200mm,此时管屮的实际流速为：v?4Q?d2■470.025??0.22?0.8m/s查表，得S0?9.029s2/m6o由于速度v?0.8m/s?1.2m/s,水流在过渡区，S

7、0值需要修正。查表，得修正系数K=1.06,则管段3—4的水头损失为:hf3?4?KS0IQ2?1.06?9.029?350?0.0252?2.09m其他各管段的计算类似上面的计算步骤，现列入下表。(2)计算水塔的高度时，先确定管网屮的控制点。比较从水塔到管网最远的用水点4和7的水头损失，分别为：控制点4：?hf0?4?hf3?4?hf2?3?hfl?2?hf0?l?2.09?2.03?1.31?2.27?7.70m控制点7：?hf0?7?hf6?7?hf5?6?hfl?5?hf0?l?3.78?0.99?0.90?2.27?