第6章-给水管网工程设计.pptx

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1、第第6章章 给水管网工程设计给水管网工程设计 6.1 设计用水量计算设计用水量计算 6.2 设计流量分配与管径设计设计流量分配与管径设计 6.3 泵站扬程与水塔高度设计泵站扬程与水塔高度设计 6.4 管网设计校核管网设计校核 6.5 给水给水管网分区设计管网分区设计第6章 给水管网工程设计 设计内容和程序：（1 1）管网工程设计范围：）管网工程设计范围： 城市总体管网：总体规划、干管设计；城市总体管网：总体规划、干管设计； 区域供水管网：城市区域、功能区域（工厂、居住、区域供水管网：城市区域、功能区域（工厂、居住、学校、学校、）；）； 单项管道工程；引水工程、输水工程、改扩建工单项管道工程；引

2、水工程、输水工程、改扩建工程、程、；（2 2）设计用水量：满足最不利供水条件下用水需求；）设计用水量：满足最不利供水条件下用水需求； 工程覆盖区域用水量需求和分布；工程覆盖区域用水量需求和分布； 用户用水量和区域用水量计算；用户用水量和区域用水量计算； 节点用水量分布；节点用水量分布；设计内容和程序（续）：（3 3）调节供水量与调节设施：）调节供水量与调节设施： 清水池、水塔、调节水池、泵站、加压泵站；清水池、水塔、调节水池、泵站、加压泵站；（4 4）管段设计）管段设计确定管段直径；确定管段直径；（5 5）设计方案水力分析和校核；）设计方案水力分析和校核；（6 6）不同工况水力水质校核；）不同

3、工况水力水质校核；（7 7）确定初步设计方案：管径、管材、流量、压力、泵）确定初步设计方案：管径、管材、流量、压力、泵站扬程、造价匡算、能量、成本、校核；站扬程、造价匡算、能量、成本、校核；（8 8）编制初步设计说明书：说明书、计算书；）编制初步设计说明书：说明书、计算书；（9 9）施工图设计：详细设计管道定位、埋深、施工方）施工图设计：详细设计管道定位、埋深、施工方法、费用概预算；法、费用概预算；（1010）工程施工：工程招投标（工程施工、设备采购、材）工程施工：工程招投标（工程施工、设备采购、材料采购）、工程监理、设备监理。料采购）、工程监理、设备监理。（1 1）管网定线）管网定线（2 2

4、）计算干管的总长度）计算干管的总长度（3 3）计算干管的比流量）计算干管的比流量（4 4）计算干管的沿线流量）计算干管的沿线流量（5 5）计算干管的节点流量）计算干管的节点流量lqQqslqqslltqq5 . 0（6）定出各管段的计算流量）定出各管段的计算流量 树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和 环状网：根据一定原则先人为拟定环状网：根据一定原则先人为拟定（7）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径（8）根据流量和管径计算各管段压降）根据流量和管径计算各管段压降（9）确定控制点，根据管道压降求出各节点水

5、头和自由水压。）确定控制点，根据管道压降求出各节点水头和自由水压。树状网：根据流量直径计算压降。树状网：根据流量直径计算压降。环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进行水力平差，环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进行水力平差，对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的允许范围内。对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的允许范围内。（6）（9）列水力分析计算表）列水力分析计算表（10）确定水泵扬程和水塔高度）确定水泵扬程和水塔高度 设计用水量设计用水量居住区综合生活用水居住区综合生活用水工业企业生产用工业企业生产用 水和职工生活用水水和职工生活用水 浇洒道路和绿

6、化用水浇洒道路和绿化用水 未预见水量和管网漏失水量未预见水量和管网漏失水量 设计规范：设计规范： 室外给水设计规范室外给水设计规范 工业企业设计卫生标准工业企业设计卫生标准 建筑设计防火规范建筑设计防火规范 高层民用建筑设计防火规范高层民用建筑设计防火规范 * 建设部（建设部（1995）科研项目：）科研项目：“城市生活用水定额研究城市生活用水定额研究”成果；成果；* 数据来源：全国用水人口数据来源：全国用水人口35%，全国市政供水量，全国市政供水量40%，约约10万个数据；万个数据；* 室外给水设计规范室外给水设计规范GB50013-2006；*城市供水统计年鉴城市供水统计年鉴(1990200

7、1年年)：555个城市用个城市用水资料水资料 ；* 用水定额划分为三个区；用水定额划分为三个区；* 城市规划法规定：城市规划法规定： 特大城市人口在特大城市人口在100万以上；万以上； 大城市人口在大城市人口在100万以下，万以下，50万以上；万以上； 中小城市人口在中小城市人口在50万以下。万以下。 用水量预测用水量预测工业用水指标：单位产品用水量 用途：冷却、空调、制造、加工、净化、洗涤；用途：冷却、空调、制造、加工、净化、洗涤；行业用水量指标规定：发电、冶金、化工、纺织、电行业用水量指标规定：发电、冶金、化工、纺织、电子、机械、子、机械、.；工业企业内工作人员生活用水量一般车间采用每人每

8、班一般车间采用每人每班25L25L，高温车间采用每人每班高温车间采用每人每班35L35L。K Kh h=2.5-3.0=2.5-3.0工业企业工作人员淋浴用水量接触污染工种：接触污染工种：60L/cap.60L/cap.班；一般工种：班；一般工种：40L/cap.40L/cap.班；班；淋浴用水时间：每次下班后淋浴用水时间：每次下班后1 1小时内用水。小时内用水。节约用水：改进生产工艺、循环、重复利用。改进生产工艺、循环、重复利用。管网消防栓设计：管网消防栓设计：“室外室外消防给水管道的最小直消防给水管道的最小直径不应小于径不应小于100mm”100mm”和和“室外消火栓的间距不室外消火栓的间

9、距不应超过应超过120m” 120m” ； 消防用水量计算：消防用水量计算： 建 筑 设 计 防 火 规 范建 筑 设 计 防 火 规 范 (GB50016-2006)(GB50016-2006)、高层民用建高层民用建筑设计防火规范筑设计防火规范( (GB50045-95)2005GB50045-95)2005版版。浇洒道路用水：浇洒道路用水：2.0-3.0L/(m2.0-3.0L/(m2 2d)d)计算；浇洒绿化计算；浇洒绿化1.0-1.0-3.0L/(m3.0L/(m2 2d)d)。最高日用水量的最高日用水量的10%-12%10%-12%计算。计算。最高日用水量的最高日用水量的8%12%8

10、%12%。【注：注：5 5）6 6）15152525】日变化系数宜采用日变化系数宜采用K Kd d= =1.1-1.51.1-1.5；时变化系数宜采用时变化系数宜采用K Kh h= =1.3-1.61.3-1.6 。1）城市最高日综合用水量）城市最高日综合用水量q1i -城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额，城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额，L/（cap.d)N1i -设计年限内城市各用水分区的计划用水人口数，设计年限内城市各用水分区的计划用水人口数，cap。)/(10003111dmNqQii2）工业企业生产用水量）工业企业生产用水量q2i 各工业企业最高日生产用水量定额，各工业

11、企业最高日生产用水量定额， m3/万元、万元、 m3/产量单位或产量单位或m3/ （生产设备单（生产设备单位位.d）；N2i 各工业企业产值，各工业企业产值， 万元万元/d，或产量，产，或产量，产品单位品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位，或生产设备数量，生产设备单位 ；fi 各工业企业生产用水重复利用率。各工业企业生产用水重复利用率。)/)(1 (3222dmfNqQiii3）工业企业职工的生活用水和淋浴用水）工业企业职工的生活用水和淋浴用水q3ai 职工生活用水量定额，职工生活用水量定额，L/(cap.班）；班）；q3bi 职工淋浴用水量定额，职工淋浴用水量定额， L/(cap.班）；

12、班）；N3ai 职工生活用水总人数，职工生活用水总人数，cap；N3bi 职工淋浴用水总人数，职工淋浴用水总人数，cap。)/(1000333333dmNqNqQbibiaiai4）浇洒道路和大面积绿化用水量）浇洒道路和大面积绿化用水量q4a 城市浇洒道路用水量定额，城市浇洒道路用水量定额，L/(m2/d);q4b城市大面积绿化用水量定额，城市大面积绿化用水量定额，L/(m2.d)；N4a城市最高日浇洒道路面积，城市最高日浇洒道路面积，m2；f4 城市最高日浇洒道路次数城市最高日浇洒道路次数N4b城市最高日大面积绿化用水面积，城市最高日大面积绿化用水面积，m2。)/(10003444444dm

13、NqfNqQbbaa 5）未）未预见水量和管网漏失水量预见水量和管网漏失水量Q5=（0.150.25）（）（Q1+ Q2 + Q3 + Q4）（）（m3/d)6）消防用水量）消防用水量Q6=q6f6 (L/s)q6 消防用水量定额，消防用水量定额，L/s；f6 同时火灾次数。同时火灾次数。Qd=Q1+ Q2 + Q3 + Q4+ Q5 （m3/d)例6.1 p116（1 1）设计用水量变化规律的确定）设计用水量变化规律的确定1）室外给水设计规范室外给水设计规范规定，城市供水中，时变化系数、规定，城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会日变化系数应根据城市性质、

14、城市规模、国民经济与社会发展和成熟供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分发展和成熟供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合析确定；在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用用水的时变化系数宜采用1.31.6，日变化系数宜采用，日变化系数宜采用1.11.5，个别小城镇可适当加大。，个别小城镇可适当加大。2）工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为）工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为2.53.0，淋浴用水量按每班延续用水淋浴用水量按每班延续用水1小时确定变化系数；小时确定变化系数；3）工业生产用水量一般变化不大，可以在

15、最高日个小时均匀）工业生产用水量一般变化不大，可以在最高日个小时均匀分配。分配。用水量变化曲线用水量变化曲线 KhQhmax / Qhav 5.92/4.17=1.42（1 1）设计用水量变化规律的确定）设计用水量变化规律的确定o供水设计的原则：供水设计的原则：1）供水管网设计流量等于最高日最高时设计用水量；）供水管网设计流量等于最高日最高时设计用水量；2）多水源给水系统，一般不需要在管网中设置水塔或高位水）多水源给水系统，一般不需要在管网中设置水塔或高位水池进行水量调节；池进行水量调节；3）单水源给水系统，可以考虑不设水塔（或高位水池）或者）单水源给水系统，可以考虑不设水塔（或高位水池）或者

16、设置水塔（或高位水池）两种方案。设置水塔（或高位水池）两种方案。单水源给水系统单水源给水系统不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为最不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为最高时用水量；高时用水量；设置水塔或高位水池，设置水塔或高位水池，应设计泵站供水曲线应设计泵站供水曲线。 具体要求：具体要求：泵站供水量一般分两级；泵站供水量一般分两级；泵站各级供水线尽量接近用水线，各级供水量取相泵站各级供水线尽量接近用水线，各级供水量取相应时段用水量的平均值；应时段用水量的平均值；应注意每级能否选到合适水泵，以及水泵机组的合应注意每级能否选到合适水泵，以及水泵机组的合理搭配；理搭配；必须使泵站必须使

17、泵站24小时供水量之和与最高日用水量相小时供水量之和与最高日用水量相等。等。l二级供水二级供水第一级：从第一级：从22点到点到5点，供水量点，供水量2.22%；第二级：从第二级：从5点到点到22点，供水量点，供水量4.97%；总供水量：总供水量：2.22%*7+4.97%*17=100%l供水泵站、水塔或高位水池设计流量供水泵站、水塔或高位水池设计流量若最高日用水量为若最高日用水量为45000m3/do不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为：不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为：450005.92%1000/3600=740(L/s)o设置水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量：设置水

18、塔或高位水池，供水泵站设计供水流量：450004.97%1000/3600=620(L/s)o水塔或高位水池的设计供水流量：水塔或高位水池的设计供水流量：45000（5.92%-4.97%）1000/3600=120(L/s)o水塔或高位水池的最大进水流量（水塔或高位水池的最大进水流量（21-22点）：点）：45000（4.97%-3.65%）1000/3600=165(L/s)()(2121QQMinQQMaxW二级泵站供水线越接近用水线，则水塔容积越小，清水池容积越大些。二级泵站供水线越接近用水线，则水塔容积越小，清水池容积越大些。例例6.2P121Q1、Q2表示表示要调节的两个流要调节的

19、两个流量，量，m3/h。清水池或水塔调节容积计算：累计累计 100.00 100.00 100.00 调节容积调节容积=13.63 调节容积调节容积=14.46 调节容积调节容积=4.21 清水池设计有效容积调节用水量消防用水量水厂生产自用水量清水池设计有效容积调节用水量消防用水量水厂生产自用水量安全储备水量：安全储备水量： 水塔设计有效容积水塔调节水量室内消防用水量：水塔设计有效容积水塔调节水量室内消防用水量： 清水池构造图清水池构造图管网计算步骤管网计算步骤1、求沿线流量和节点流量；、求沿线流量和节点流量；2、求管段计算流量；、求管段计算流量；3、确定各管段的管径和水头损失；、确定各管段的

20、管径和水头损失；4、进行管网水力计算和技术经济计算；、进行管网水力计算和技术经济计算；5、确定水泵扬程和水塔高度。、确定水泵扬程和水塔高度。(1)(1)用水流量分配用水流量分配o为进行给水管网的细部设计，必须将总流量为进行给水管网的细部设计，必须将总流量分配到系统中去，也就是将最高日用水流量分配到系统中去，也就是将最高日用水流量分配到每条管段和各个节点上去。分配到每条管段和各个节点上去。集中流量集中流量：从一个点取得用水，用水量较大的用户。：从一个点取得用水，用水量较大的用户。分散流量分散流量：沿线众多小用户用水，情况复杂。：沿线众多小用户用水，情况复杂。配水支管配水干管Q2Q1Q3Q4q1q

21、2qqqqq34576图 14-1 干管配水情况集中流量：集中流量：qni 各集中用水户的集中流量，各集中用水户的集中流量，L/s；Qdi各集中用水户最高日用水量，各集中用水户最高日用水量，m3/d；Khi时变化系数。时变化系数。)/(4 .86sLQKqdihinio根据实际管网流量变化情况设计管网非常复杂，加以简化。提出比流量比流量，沿线流量沿线流量，节点流量节点流量的概念。比流量比流量：为简化计算而将除去大用户集中流为简化计算而将除去大用户集中流量以外的用水量均匀地分配在全部量以外的用水量均匀地分配在全部有效干管长度有效干管长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。上，由此计算出的单

22、位长度干管承担的供水量。长度比流量：长度比流量：面积比流量：面积比流量： lqQqsAqQqs沿线流量：沿线流量：干管有效长度与比流量的乘积。干管有效长度与比流量的乘积。 lqqsll:l:管段配水长度，不一定等于实际管长。无配水管段配水长度，不一定等于实际管长。无配水的输水管，配水长度为零；单侧配水，为实际管的输水管，配水长度为零；单侧配水，为实际管长的一半。长的一半。公园公园街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊节点流量：节点流量：从沿线流量计算得出的并且假设从沿线流量计算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。是在节点集中流出的流量。按照水力等效的原则，按照水力等

23、效的原则，将沿线流量一分为二，将沿线流量一分为二，分别加在管段两端的节点上分别加在管段两端的节点上；集中流量可以直接加在所处的节点上；集中流量可以直接加在所处的节点上；供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入管网系统管网系统0.5ilqq例：所示管网，给水区的范围如虚线所示，比流例：所示管网，给水区的范围如虚线所示，比流量为量为qs，求各节点的流量。求各节点的流量。因管段8-9单侧供水，求节点流量时，将管段配水长度按一半计算。解解: 以节点以节点3、5、8、9为例，节点流量如下：为例，节点流量如下：例例： 某城镇给水环状网布置如图所示，全城最高日某城镇给

24、水环状网布置如图所示，全城最高日最高时总用水量最高时总用水量315m3/h，其中包括工厂用水量其中包括工厂用水量50m3/h，管段，管段68和和89均只在单侧有用户。计算均只在单侧有用户。计算最高日最高时单位管长比流量、沿线流量和节点流最高日最高时单位管长比流量、沿线流量和节点流量。量。14295水厂7863工厂880640710540520620520560580920890解：解： 工厂的集中流量作为在其附近的节点工厂的集中流量作为在其附近的节点4配出。管段配出。管段68和和89均只在单侧有用户。各管段配水长度如均只在单侧有用户。各管段配水长度如表所示。表所示。 全部配水干管总计算长度为全

25、部配水干管总计算长度为6690m，该管网最高日，该管网最高日最高时的总用水量为：最高时的总用水量为： Q-q=(315-50) 1000/3600=73.6(L/s) 管长比流量管长比流量qs为：为： Qs=73.6/6690=0.011(L/s.m)某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量管段编号管段长度(m)管段计算长度(m) 沿线流量(L/s)水厂36201-24904905.391-48808809.682-58908909.794-55205205.722-35305305.833-692092010.135-65405405.944-76406407.046-85805800.53.1

26、97-87107107.818-95605600.53.08合计669073.60节点编号连接管段编号连接管段沿线流量之和(L/s)节点流量（L/s)11-2,1-45.39+9.68=15.077.5421-2,2-3,2-55.39+5.83+9.79=21.0110.5132-3,3-6,水厂-35.83+10.13+0=15.967.9841-4,4-5,4-79.68+5.72+7.04=22.4411.2213.89某城镇管网最高日最高时各节点流量1427.5495水厂7863工厂 （13.89）10.7210.517.989.6311.227.421.54880640710540

27、520620520560580920890例6.3 p125121,2,3,NjnjsjmiQqqqj，(2) (2) 节点设计流量计算节点设计流量计算o管段设计流量是确定管段直径的主要依据。管段设计流量是确定管段直径的主要依据。o求得节点流量后，就可以根据节求得节点流量后，就可以根据节点流量连续点流量连续性方程性方程，进行管网的流量分配，分配到各管，进行管网的流量分配，分配到各管段的流量已经包括了沿线流量和转输流量。段的流量已经包括了沿线流量和转输流量。1 1、 单水源树状网单水源树状网树状管网的管段流量具有唯一性，树状管网的管段流量具有唯一性，每一管段的计算每一管段的计算流量等于该管段后面

28、各节点流量和大用户集中用水流量等于该管段后面各节点流量和大用户集中用水量之和。量之和。泵站泵站56385646273545286142733341217726234775 环状管网环状管网满足连续性条件满足连续性条件的流量分配方的流量分配方案可以有无数多种。案可以有无数多种。15101312181617141976125271485819123359134602495111357301024982、环状网、环状网流量分配遵循原则：流量分配遵循原则：(1)(1)从水源或多个水源出发进行管段设计流量计算，按从水源或多个水源出发进行管段设计流量计算，按水流水流沿最短线路流向节点沿最短线路流向节点的原

29、则拟定水流方向；的原则拟定水流方向； (2)(2)当向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向当向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主主要供水方向或大用户用水分配较大的流量要供水方向或大用户用水分配较大的流量，向次要用户，向次要用户分配较少的流量；分配较少的流量；(3)(3)顺主要供水方向延伸的几条顺主要供水方向延伸的几条平行干管所分配的计算平行干管所分配的计算流量应大致接近流量应大致接近；(4)(4)每一节点满足进、出流量平衡。每一节点满足进、出流量平衡。例6.4 p128已知某城镇给水管网最高用水时流量Qh=200L/s。各节点流量（l/s）、各管段长度（m）见附图。试列表计算各管段的流

30、量。(2)(4)50l/s(3)(5)200l/s60l/s30l/s60l/s练习 环状管网水力计算800850400700600(1)123645管径和设计流量的关系：管径和设计流量的关系：D管段直径，管段直径，m； q 管段流量，管段流量，m3/s； v 流速，流速，m/s； A 水管断面积，水管断面积，m3。确定管径必须先选定设计流速。确定管径必须先选定设计流速。vqDvDAvq442设计流速的确定设计流速的确定技术上：技术上： 为防止水锤现象，为防止水锤现象，Vmax0.6m/s。 经济上：经济上： 设计流速小，管径大，管网造价增加；设计流速小，管径大，管网造价增加； 水头损失减小，

31、水泵扬程降低，电费降低。水头损失减小，水泵扬程降低，电费降低。一般设计流速采用优化方法求得。一般设计流速采用优化方法求得。 合理的流速应该使得合理的流速应该使得在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之在一定年限（投资偿还期）内管网造价与运行费用之和最小。和最小。21001YCpTYTCW投资偿还期内的年度总费用为：投资偿还期内的年度总费用为： DeY2Cpt1001VeCpt1001WY2WVW0DW0管径管径 （mm）平均经济流速平均经济流速 （m/s）D=100400 D4000.60.9 0.91.4一定年限一定年限T年内管网造价和管理费用（主要是电费）年内管网造价和管理费用（主要

32、是电费）之和为最小的流速，称为之和为最小的流速，称为经济流速经济流速。经济流速和经济管径和当地的管材价格、管线施工费经济流速和经济管径和当地的管材价格、管线施工费用、电价等有关。用、电价等有关。条件不具备时，可参考：条件不具备时，可参考：或参考或参考P182输水管经济流速。输水管经济流速。选取经济流速时考虑的原则：选取经济流速时考虑的原则：p130例例6.5 某给水管网如图所示，节点设计流量、管段长度、管某给水管网如图所示，节点设计流量、管段长度、管段设计流量等数据也标注于图中。段设计流量等数据也标注于图中。 求：设计管段直径；求：设计管段直径；（2）（3）（4）（6）（7）（8） H1=12

33、.00（1）清水池）清水池水塔（水塔（5）132094908590736065427035502650-194.3520.7751.1714.5535.0382.3327.65-37.15-194.3532.4689.989.96.2722.6354.875.0037.15泵站泵站管段编号管段编号123456789设计流量设计流量(L/s)194.3589.96.2737.1589.932.4622.6354.875.00经济流速经济流速(m/s)1.001.000.200.801.001.000.700.900.60计算管径计算管径(mm)352338/172338203203279103设

34、计管径设计管径(mm)300*2300200200*2300200200300100已知某城镇给水管网最高用水时流量Qh=200L/s。各节点流量（l/s）、各管段长度（m）见附图。经济管径可参考表1选取。试列表计算各管段的管径。界限流量表界限流量表管径（管径（mm)100150200250300350计算流量（计算流量（l/s) 5.85.817.517.5313148.548.57171111练习 环状管网水力计算(2)(4)50l/s(3)(5)200l/s60l/s30l/s60l/s800850400700600(1)123645o设计流量设计流量经济流速经济流速管径确定管径确定压降

35、确定压降确定控制点确定控制点确定泵站扬程和水塔高度确定泵站扬程和水塔高度确定o树枝状管网设计流量不会因管径选择不同而改变；树枝状管网设计流量不会因管径选择不同而改变；o环状网中，管径根据初次流量分配确定，管网流量环状网中，管径根据初次流量分配确定，管网流量按按管网水力特性管网水力特性进行分配。进行分配。设计工况：设计工况：即最高日最高时用水工况。管段流量和节点即最高日最高时用水工况。管段流量和节点水头最大，用于确定泵站扬程和水塔高度。水头最大，用于确定泵站扬程和水塔高度。水力分析：水力分析：确定设计工况时管道流量、管内流速、管确定设计工况时管道流量、管内流速、管道压降、节点水头和自由水压。道压

36、降、节点水头和自由水压。水力分析前需进行预处理水力分析前需进行预处理:1）泵站所在的管段暂时删除）泵站所在的管段暂时删除 水力分析前提：水力特性必须已知。水力分析前提：水力特性必须已知。 泵站水力特性未知，泵站设计流量合并到与之相关泵站水力特性未知，泵站设计流量合并到与之相关联的节点中。联的节点中。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）198765432Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4节点（节点（7）为清水池，管段）为清水池，管段1上设有泵站，将管段上设有泵站，将管段1删除，删除，其流量合并到节

37、点（其流量合并到节点（7）和（）和（1）：）：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）98765432Q7+q1Q3Q2Q1-q1Q4Q5Q6Q8q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h42）假设控制点）假设控制点 水力分析前提，管网中必须有一个定压节点。水力分析前提，管网中必须有一个定压节点。节点服务水头：节点服务水头：节点地面高程加上节点所连接用户的节点地面高程加上节点所连接用户的 最低供水压力。最低供水压力。 【规定最低供水压力标准：一层楼规定最低供水压力标准：一层楼10m，二层楼，二层楼12m，以后每增一层，压力增加，以后每增一层，压力增加

38、4m。 H=120+40(n-2)kPa， 其中其中n2】控制点：控制点：给水管网中压力最难满足的节点，其节点水给水管网中压力最难满足的节点，其节点水 头可作为定压节点。头可作为定压节点。控制点的选择控制点的选择o一般离泵站最远，地势最高的节点假定为控一般离泵站最远，地势最高的节点假定为控制点。制点。o假定控制点，假定控制点，其节点水头等于服务水头，其节点水头等于服务水头，则则该节点成为定压节点。该节点成为定压节点。o可先随意假定，水力分析完成后，通过节点可先随意假定，水力分析完成后，通过节点水头与服务水头两者供压差额比较，找到真水头与服务水头两者供压差额比较，找到真正的控制点。正的控制点。例

39、例6.5 某给水管网如图所示，水源、泵站和水塔位置标于图中，某给水管网如图所示，水源、泵站和水塔位置标于图中，节点设计流量、管段长度、管段设计流量等数据也标注于图中，节点设计流量、管段长度、管段设计流量等数据也标注于图中，节点地面标高及自由水压要求见表。节点地面标高及自由水压要求见表。1）设计管段直径；）设计管段直径；2）进行设计工况水力分析；）进行设计工况水力分析；3）确定控制点。）确定控制点。（2）（3）（4）（6）（7）（8） H1=12.00（1）清水池）清水池水塔（水塔（5）132094908590736063505330427035502650-194.3520.7751.1714

40、.5535.0382.3327.65-37.15-194.3532.4689.989.96.2722.6354.875.0037.15泵站泵站管网设计工况水力分析管网设计工况水力分析节点编号12345678地面标高(m)13.618.819.12232.218.317.317.5要求自由水压(m)/24.02824/282824服务水头(m)/42.847.146/46.345.341.5给水管网设计节点数据解解 1）管段直径设计）管段直径设计（如下表）经济流速选择考虑（如下表）经济流速选择考虑管段编号管段编号123456789设计流量设计流量(L/s)194.3589.96.2737.158

41、9.932.4622.6354.875.00经济流速经济流速(m/s)1.001.000.200.801.001.000.700.900.60计算管径计算管径(mm)352338/172338203203279103设计管径设计管径(mm)300*2300200200*2300200200300100给水管网设计数据给水管网设计数据2）设计工况水力分析）设计工况水力分析o将管段将管段1暂时删除，管段流量并到节点（暂时删除，管段流量并到节点（2）上的）上的Q2=-194.35+14.55=-179.8（L/s）o假定节点（假定节点（8）为控制点）为控制点o水头损失采用海曾水头损失采用海曾-威廉公

42、式威廉公式CW=110管段或节点编号23456789管段流量(L/s)81.088.7737.1598.7221.1425.1363.692.50管内流速(m/s)1.150.280.591.400.670.800.900.32管段压降(m)3.860.380.752.821.241.762.240.97节点水头(m)47.5743.7143.2644.0444.7142.4741.50/地面标高（m）18.8019.1022.0032.2018.3017.3017.50/自由水压（m）28.7724.6121.26/24.6125.1724/设计工况水力分析计算结果设计工况水力分析计算结果3

43、）确定控制点）确定控制点节点编号12345678节点水头(m)/47.5743.7143.2644.0444.7142.4741.50服务水头(m)/42.8047.1046.00/46.345.3041.50供压差额（m）/-4.773.392.74/1.592.830.00节点水头调整(m)1250.9647.1046.6547.448.1045.8644.89地面标高（m）18.8019.1022.0032.2018.3017.3017.50自由水压(m)/32.1628.0024.65/29.8028.5627.39节点（节点（3）、（）、（4）、（）、（6）、（）、（7）压力无法满足

44、服务水头要求，）压力无法满足服务水头要求，节点（节点（3）和要求自由水压差值最大，所以真正控制点为节点）和要求自由水压差值最大，所以真正控制点为节点（3），应根据节点（），应根据节点（3）自由水压重新进行水力分析。）自由水压重新进行水力分析。控制点确定与节点水头调整控制点确定与节点水头调整 完成设计工况水力分析后，泵站扬程可以根据所在管段的水力完成设计工况水力分析后，泵站扬程可以根据所在管段的水力特性确定。泵站扬程计算公式：特性确定。泵站扬程计算公式：)()(mifiFiTipihhHHhHfi泵站所在管段起端节点水头泵站所在管段起端节点水头Hti终端节点水头终端节点水头hfi沿程水头损失沿程

45、水头损失hmi局部水头损失局部水头损失局部损失可忽略不计，上式也可写为：局部损失可忽略不计，上式也可写为：iminiFiTipilDkqHHh)(（2）（3）（4）（6）（7）（8） H1=12.00（1）清水池）清水池水塔（水塔（5）132094908590736065427035502650-194.3520.7751.1714.5535.0382.3327.65-37.15-194.3532.4689.989.96.2722.6354.875.0037.15泵站泵站管网设计工况水力分析管网设计工况水力分析)()(mifiFiTipihhHHh泵站扬程计算泵站扬程计算例例6.6 采用例采用

46、例6.5数据，节点（数据，节点（1）处为清水池，最低设计）处为清水池，最低设计水位标高为水位标高为12m，试根据设计工况水力分析的结果，借，试根据设计工况水力分析的结果，借1上上泵站的设计扬程并选泵。泵站的设计扬程并选泵。解解水泵扬程为（水泵扬程为（忽略局部水头损失忽略局部水头损失）：）：1.8521.8524.87()10.670.19435(50.9612)()320110021 61.34 .nipiTiFiimimkqhHHlD考虑局部水头损失：考虑局部水头损失：水泵吸压水管道设计流速一般为水泵吸压水管道设计流速一般为1.22.0m/s，局部阻，局部阻力系数可按力系数可按5.08.0考

47、虑，沿程水头损失忽略不计，考虑，沿程水头损失忽略不计，泵站内部水头损失为：泵站内部水头损失为：则水泵扬程应为：则水泵扬程应为：Hp=41.61+1.63，取，取44m；按按2台水泵并联工作，单台水泵流量为：台水泵并联工作，单台水泵流量为：Qp=194.35/2=97.2(L/s)=349.8（t/h)，取，取350t/h。查水泵样本，选型。查水泵样本，选型。21281.6329.81mhm 完成设计工况水力分析后，完成设计工况水力分析后， 水塔高度水塔高度=水塔节点水头水塔节点水头-地面高程：地面高程：TijjHHZ)(t0ZZhHHot或或（1）管网定线（2）计算干管的总长度（3）计算干管的

48、比流量（4）计算干管的沿线流量（5）计算干管的节点流量（6）定出各管段的计算流量 树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和 环状网：根据一定原则先人为拟定lqQqslqqslltqq5 . 0（7）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径（8）根据流量和管径计算各管段压降（9）确定控制点，根据管道压降求出各节点水头和自由水压。树状网：根据流量直径计算压降。环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进行水力平差，对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的允许范围内。（6）（9）列水力分析计算表（10）确定水泵扬程和水塔高度 某城市供水区用水人口某城市供水区用水人口5 5万人，最高日用万

49、人，最高日用水量定水量定额为额为150150/(/(人人) )，要求最小服务水头为，要求最小服务水头为1616。节点接某工厂，工业用水量为节点接某工厂，工业用水量为4004003 3/ /，两班，两班制，均匀使用。城市地制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为形平坦，地面标高为5.OO5.OO。水泵水泵水塔水塔012348567250450300600230190205650150练习1 树枝网水力计算1 1总用水量总用水量 设计最高日生活用水量：设计最高日生活用水量： 50000500000.150.157500m7500m3 3/d/d86.81L/s 86.81L/s 工业用水量：工业用水

50、量： 400400161625m25m3 3/h/h6.94L/s 6.94L/s 总水量为：总水量为： QQ86.8186.816.946.9493.75L/s 93.75L/s 2 2管线总长度：管线总长度：LL2425m2425m，其中水塔，其中水塔到节点到节点0 0的管段两侧无用户不计入。的管段两侧无用户不计入。 3 3比流量：比流量： (93.75(93.756.94)6.94)242524250.0358L/s0.0358L/s4沿线流量：沿线流量：管段管段管段长度（管段长度（m）沿线流量（沿线流量（L/s）01 12 23 14 48 45 56 67300 150 250 45