城市给水排水管网水力计算.pptx
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1、第第6 6章章 管网水力计算管网水力计算6.1 6.1 树状管网计算树状管网计算计算步骤:计算步骤:确定各管段的流量;确定各管段的流量;根据经济流速选取标准管径;根据经济流速选取标准管径;计算各管段的水头损失;计算各管段的水头损失;确定控制点;确定控制点;计算控制线路的总水头损失,确定水泵扬计算控制线路的总水头损失,确定水泵扬程或水塔高度;程或水塔高度;确定各支管可利用的剩余水头;确定各支管可利用的剩余水头;计算各支管的平均水力坡度,选定管径。计算各支管的平均水力坡度,选定管径。某城市供水区用水人口某城市供水区用水人口5 5万人,最高日用万人,最高日用水量定额为水量定额为150150/(/(人
2、人),要求最小服务,要求最小服务水头为水头为1616。节点接某工厂,工业用水量。节点接某工厂,工业用水量为为4004003 3/,两班制,均匀使用。城市地形,两班制,均匀使用。城市地形平坦,地面标高为平坦,地面标高为5.OO5.OO。水泵水泵水塔水塔0123485672504503006002301902056501501 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:500000.15500000.157500m7500m3 3/d/d86.81L/s86.81L/s工业用水量:工业用水量:400164001625m25m3 3/h/h6.94L/s6.94L/s总水量为:总
3、水量为:QQ86.8186.816.946.9493.75L/s93.75L/s2 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)24256.94)24250.0358L/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)01122314484556673001502504506502301902053000.035810.741500.03585.372500.03588.954500.03581
4、6.116500.035823.272300.03588.231900.03586.802050.03587.34合计合计242586.815节点流量:节点流量:节点节点节点流量(节点流量(L/s)0123456780.510.745.370.5(10.74+5.37+16.11)16.110.5(5.37+8.95)7.160.58.954.480.5(16.11+23.27+8.23)23.800.5(8.23+6.80)7.520.5(6.80+7.34)7.070.57.343.670.523.2711.63合计合计86.8193.7588.3860.6311.634.4811.643
5、.6710.7418.26水泵水泵水塔水塔0123485672504503006002301902056501503.6711.634.487.1623.80+6.947.077.5216.115.376干管水力计算:干管水力计算:管段管段流量流量(L/s)流速流速(m/s)管径管径(mm)水头损失水头损失(m)水塔水塔001144893.7588.3860.6311.630.750.700.860.664004003001001.270.561.753.95h7.53 选定节点选定节点8为控制点,按经济流速确定为控制点,按经济流速确定管径。管径。7支管水力计算:支管水力计算:管段管段 起端水
6、位起端水位(m)终端水位终端水位(m)允许水头损失允许水头损失(m)管长管长(m)平均水力平均水力坡度坡度134726.7024.9521.0021.005.703.954006250.014250.00632管段管段流量流量(L/s)管径管径(mm)水力坡度水力坡度水头损失水头损失(m)122345566711.644.4818.2610.743.67150(100)100200(150)1501000.006170.008290.003370.006310.005811.85(16.8)2.070.64(3.46)1.451.198确定水塔高度和水泵扬程确定水塔高度和水泵扬程水泵扬程需要根
7、据水塔的水深、吸水水泵扬程需要根据水塔的水深、吸水井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管水头损失计算确定。水头损失计算确定。6.2 6.2 环状网计算原理环状网计算原理环方程组解法环方程组解法 原理:原理:在初步分配流量的基础上,逐在初步分配流量的基础上,逐步调整管段流量以满足能量方程。步调整管段流量以满足能量方程。L个非线形的能量方程:个非线形的能量方程:初步分配的流量一般不满足能量方程:初步分配的流量一般不满足能量方程:初步分配流量与实际流量的的差额为初步分配流量与实际流量的的差额为q,实际流量应满足能量方程:,实际流量应满足能量方程:将函数在分配流量上展
8、开,并忽略高阶微量:将函数在分配流量上展开,并忽略高阶微量:方程组的第一部分称为闭合差:方程组的第一部分称为闭合差:将闭合差项移到方程组的左边,得到关将闭合差项移到方程组的左边,得到关于流量误差(校正流量)的线性方程组:于流量误差(校正流量)的线性方程组:利用线性代数的多种方法可求解利用线性代数的多种方法可求解出校正流量。因为忽略了高阶项,得出校正流量。因为忽略了高阶项,得到的解仍然不能满足能量方程,需要到的解仍然不能满足能量方程,需要反复迭代求解,直到误差小于允许误反复迭代求解,直到误差小于允许误差值。差值。节点方程组解法节点方程组解法 原理:原理:在初步拟订压力的基础上,逐在初步拟订压力的
9、基础上,逐步调整节点水压以满足连续性方程。步调整节点水压以满足连续性方程。节点流量应该满足连续性方程:节点流量应该满足连续性方程:个连续性方程:个连续性方程:一般表达式:一般表达式:初步拟定的水压一般不满足连续性方程:初步拟定的水压一般不满足连续性方程:初步拟定水压与实际水压的差额为初步拟定水压与实际水压的差额为,实际水压应满足连续性方程:实际水压应满足连续性方程:将函数在分配流量上展开,并忽略高阶微量:将函数在分配流量上展开,并忽略高阶微量:方程组的第一部分称为闭合差:方程组的第一部分称为闭合差:将闭合差项移到方程组的右边,得到关将闭合差项移到方程组的右边,得到关于水压误差(校正压力)的线性
10、方程组:于水压误差(校正压力)的线性方程组:求解步骤:求解步骤:根据已知节点(控制点和泵站)的水根据已知节点(控制点和泵站)的水压,初步确定其他各节点的水压;压,初步确定其他各节点的水压;根据流量与水头损失的关系求出各管根据流量与水头损失的关系求出各管段的流量;段的流量;计算各节点的不平衡流量;计算各节点的不平衡流量;计算各节点的校正压力;计算各节点的校正压力;重复第重复第24步直到校正压力符合要求步直到校正压力符合要求为止。为止。管段方程组解法管段方程组解法 原理:原理:直接联立求解直接联立求解 J-S 个个连续性方连续性方程和程和 L 个能量方程,求出个能量方程,求出 PL+J-S 个个管
11、段流量。管段流量。具体步骤:具体步骤:对能量方程进行线性化处理;对能量方程进行线性化处理;给定流量初值并计算线性系数;给定流量初值并计算线性系数;解线性方程求出管段流量;解线性方程求出管段流量;根据所得流量计算线性系数并重新求解根据所得流量计算线性系数并重新求解管段流量直到误差符合要求。管段流量直到误差符合要求。连续性方程:连续性方程:Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 6能量方程:能量方程:4 45 56 63 32 21 1将非线形的能量方程转化为线性方程:将非线形的能量方程转化为线性方程:6.3 6.3 环状网平差方法环状网平差方法1.1.哈代哈代-克罗
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