给水管网的设计计算

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第,6,章 给水管网的设计计算,第6章 给水管网的设计计算,2024/10/7,1,管网计算会遇到两类课题：,1.,管网设计计算（最高时）,-,第一类课题,1.1,供水起点水压未知,1.2,供水起点水压满足用户要求,2.,管网复核计算（消防时、事故时及最大转输时等）,-,第二类课题,6.1,给水系统的流量关系,给水管网设计计算任务：,在最高时用水情况下，计算各管段的流量；确定各管段的管径和水头损失；确定水泵的扬程和水塔的高度，并在特殊情况下，对管网管径和水泵扬程进行校核。,新建管网,最高时用水量,管径,水头损失,水泵扬程,水塔高度,消防,最大转输,事故,校核由最高时流量确定的管径、水泵能否满足上述最不利情况下的要求,2,给水管网是由,管段,和,节点,构成的有向图，节点包括,:1.,配水水源点,2.,不同管径或不同材质的交界点,3.,管网中管段的交汇点或集中向大用户供水的点,6.2,管网图形的性质与简化,管网图形的性质,管网图形的简化,简化方法,分解：,只有一条管线连接的两个管网；两条管线连接的,分支管网，且在官网的末端，流量和方向已知。分,别计算,合并：,管径较小、相互平行且靠近的管线；管线交叉点很,近可合并,省略：,水力条件影响较小的管线（管径较小）,3,管网配水情况比较复杂，高峰流量各异。计算时加以简化。,比流量法,，假定小用水户的流量沿线均匀分布在全部干管上。,长度比流量和面积比流量,（,1,）长度比流量,假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作,q,s,。,6.3,管段设计流量计算,沿线流量,4,6.3,管段设计流量计算,沿线流量,则每一计算管段,沿线流量,记作,q,y,为,：,5,6.3,管段设计流量计算,沿线流量,2.,面积比流量,假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为,面积比流量,，记作,q,A,。,则每一计算管段,沿线流量,记作,q,y,为：,6,注意：,1,）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。,2,）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。,3,）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。,7,6.3,管段设计流量计算,节点流量,管网中任一管段的流量,沿线流量,q,y,：变化的,转输流量,q,zs,：不变,总量变化，难以确定管径和水头损失,简化,化渐变流为均匀流，以变化的沿线流量折算为管段两端的节点流量,节点流量,折算流量,q,if,=q,zs,+q,i,=q,zs,+q,y,=q,zs,+0.5q,y,8,【,例题,】,某城市最高时总用水量为,260L/s,，其中集中供应的工业用水量,120 L/s,（分别在节点,2,、,3,、,4,集中出流,40 L/s,）。各管段长度（单位为,m,）和节点编号见图。管段,1-5,、,2-3,、,3-4,为一侧供水，其余为双侧供水。试求：（,1,）比流量；（,2,）各管段的沿线流量；（,3,）各节点流量。,居住区,居住区,居住区,工厂,工厂,居住区,Q=260L/s,600,7.95,800,800,800,600,600,600,3,4,2,1,6,5,7,500,绿地,居住区,9,解,：,1,配水干管计算总长度,2,配水干管比流量,10,3,沿线流量：,管段编号,管段计算总长度,（,m,）,比 流 量,(L/s.m),沿 线 流 量,(L/s),1-2,2-3,3-4,1-5,3-5,4-6,5-6,6-7,800,0.,5600=300,0.,5600=300,0.,5600=300,800,800,600,500,0.03182,25.45,9.55,9.55,9.55,25.45,25.45,19.09,15.91,合 计,4400,140.00,各 管 段 沿 线 流 量 计 算,11,4,节点流量计算：,各 管 段 节 点 流 量 计 算,节点,节点连的管段,节 点 流 量,(L/s),集 中 流 量,(L/s),节点总流量,(L/s),1,2,3,4,5,6,7,1-2 , 1-5,1-2 , 2-3,2-3 , 3-4 , 3-5,3-4 , 4-6,1-5 , 3-5 , 5-6,4-6 , 5-6 , 7-6,6-7,0.5(25.45+9.55)=17.50,0.5(25.45+9.55)=17.50,0.5(9.55+9.55+25.45)=22.28,0.5(25.45+9.55)=17.50,0.5(9.55+25.45+19.09)=27.05,0.5(25.45+19.09+15.91)=30.22,0.5(15.91)=7.95,40,40,40,17.50,57.50,62.28,57.50,27.05,30.22,7.95,合计,140.00,120.00,260.00,12,6.3,管段设计流量计算,节点流量,管网上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。,验证流量平衡,Q=Q,i,+q,i,管网总流量,Q,大用户最高时集中流量,Q,i,L/S(q,zs,),小用户沿线流量,q,y,L/S,长度比流量,q,s,L/s.m,面积比流量,q,A,L/s.m,2,节点流量,q,i,（折算系数,0.5,）,折算流量,q,if,13,6.3,管段设计流量计算,管段的计算流量,管网上各节点的流量包括有沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。所有节点的流量总和便是二级泵送来的总流量。,单水源枝状管网每一管段的计算流量等于该管段后面所有节点流量和大用户及中水量之和，,得出的各管段的通过流量为各管段的计算流量,14,6.4,管径计算,管径计算公式：,式中,q,为管段流量，,m,3,/s,；,v,为管内流速，,m/s,。,由上式可知，管径不但和管段流量有关，而且还与流速有关。因此，确定管径时必须先选定流速。,为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设计流速限定在,2.5,3.0m/s,范围内,；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，,最低流速通常应大于,0.60m/s,15,6.4,管径计算,v,（,0.6-3.0 m/s,）,选择,管网造价,经营管理费,经济流速,管径,/mm,平均经济流速,v,e,/,（,m/s,）,D=100-400,0.60.9,D400,0.91.4,16,在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时，需考虑以下原则：,首先定出管网所采用的最小管径（由消防流量确定），按,e,确定的管径小于最小管径时，一律采用最小管径；,连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径相当或小一号确定；,一般对于大口径管道可按略高于平均经济流速来确定管径，对于较小口径的管道，可按略低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济；,管线造价（含管材价格、施工费用等）较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。,以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需的电费。重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差,H,可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。,17,6.5,枝状管网的水力计算,计算步骤：,根据题意计算各管段管网长度、比流量、沿线流量、节点流量,找出控制点，确定对供水经济性影响最大的干管、支管,绘制干管水力计算表，并计算,绘制支管水力计算表，并计算,节点,地形标高,m,管段编号,管段长度,m,流量,L/S,管径,mm,1000i,m,流速,m/s,水头损失,m,水压标高,m,自由水压,m,节点,地形标高,m,管段编号,管段长度,m,流量,L/S,允许,1000i,m,管径,mm,实际,1000i,m,水头损失,m,水压标高,m,自由水压,m,确定水塔高度和泵的扬程,18,6.5,输水管设计,原水输水管（渠）,清水输水管,只起水的输送作用，不向两边配水的管道,19,输水管,：不间断供水,原水输水管设计流量,应按最高日平均时供水量与水厂自用水量之和确定，远距离输水时还应考虑管网遗失水量,清水输水管设计流量,无调节构筑物时应按照最高日最高时用水量确定；有调节构筑物时应按照最高日最高时供水量减去调节构筑物每小时的供水量,输水管的形式,压力输水管渠,无压输水管渠,加压与重力相结合的输水管渠,明渠,6.7,输水管水力计算,20,6.7,输水管水力计算,输水管计算的任务,确定输水管的条数,确定设计流量,确定管径和经济流速,计算水头损失,n,当,m,为下列值时的,R,值,0,1,2,3,4,2,0.5,0.63,0.71,0.76,0.79,3,0.67,0.78,0.84,0.87,0.89,4,0.75,0.85,0.89,0.91,0.93,重力供水时,R,事故时允许流量降落比,21,6.5,输水管设计,压力供水,网前水塔,网后水塔,S,每一管段的摩阻,S,p,泵站内部管线的摩阻,S,d,两条输水管的当量摩阻,S,c,管网起点至控制点间的管路总摩阻,S,1,事故输水管的摩阻,R,事故时允许流量降落比,22,6.9,给水管道的敷设,管道埋深深度,覆土厚度,：管道外壁顶部到地面的距离,埋深深度,：管道内壁底部到地面的距离,非冻地区管道覆土厚度,外部荷载,管道强度,管道交叉情况,土壤地基,金属管道：,0.7m,非金属管道：,1.01.2m,冰冻地区,管径,mm,管底在冰冻线以下的最小距离,mm,300,D+200,300-600,0.75D,600,0.5D,23,6.9,给水管道的敷设,管道的基础,管道基础,土壤耐力高地下水位低,岩石或半岩石地基,土壤松软,淤泥层地下水位高,天然基础,砂基础,混凝土基础,换土或换石,+,混凝土,24,6.9,给水管道的敷设,水压试验,水压试验：,给水管道的验收，分为强度试验和严密性试验,水压试验前要求：,管道基础,合格，回填土不小于,0.5m,，试验管段长度不大于,1km,充水打压保压（,10min,）,管道、附件、接口无破损和严重渗漏强度合格,强度试验步骤：,严密性试验步骤：,管道直径不大于,400mm,，保压压力降不大于,49Pa,，合格,架空、明装、地沟内管道，保压压力降不大于,49Pa,且无破损，合格,25,6.9,给水管道工程图,工程图,带状平面图,道路中心线及折点坐标,管道代号、与道路中心线、建筑物的相对距离、间距、管距、管道转弯处坐标等,与其他管道的关系,材料明细、图样说明,纵断面图,位置、编号,地面标高,管道中心标高,管道坡向、坡度、水平距离,管道直径、管材,地段名称及管道基础形式,大样图,26,6.5,枝状管网的水力计算,P103,例,6-2,管段起点水压标高减去终端水压标高等于管段水头损失；节点的自由水压与地形标高的和为节点的水压标高,27,