给水排水管网水力学基础

格式：pdf
大小：422.97 KB
文档页数：36

下载文档原格式

/ 36

给水排水管道系统水力计算汇总

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。

(整理)第三章给水排水管道系统水力计算基础

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

第3章-给水排水管网水力学基础讲解

为了简化计算工作，在给水排水管道的水力计算中一般都采用均匀流公式。
图3.1 圆形管道非满管流和满管流示意图（a）非满管流；（b）满管流
图3.2 圆形管道充满度示意图
3.3.1 非满流管道水力计算公式管渠流量公式：
q

Av
A
R
2 3
I
1 2
式中
A―过水断面面积（m2）；
n
I―水力坡度，对于均匀流，为管渠底坡。
N mn
d ( din ) m i 1
当并联管道直径相同时，等效直径：
n
d (N)m di
kqNn l
d
m N
干管配水情况
3.4.2 沿线均匀出流的简化
给水管网中的配水管沿线向用户供水，如图3.6所示。假设沿线出流是均匀的，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：
qx
qt
沿程水头损失计算公式的指数形式为：
或
或 hf sf qn
式中，k、n、m─指数公式的参数。见表3.6； α―比阻，即单位管长的摩阻系数， α =k/Dm； sf―摩阻系数，sf= α l=kl/Dm。
沿程水头损失指数公式的参数
表3.6
3.3 非满流管渠水力计算
在排水管网中，污水管道一般采用非满管流设计，雨水管网一般采用满管流设计，如图3.1所示。在两者的运行过程中，大多数时间内，均处于非满管流状态。
第3章给水排水管网水力学基础
3.1 给水排水管网水流特征
3.1.1 管网中的流态分析
在水力学中，水在圆管中的流动有层流、紊流及过渡流三种流态，可以根据雷诺数 Re进行判别，其表达式如下：
Re

VD

式中，V－管内平均流速（m/s）；D－管径(m)；ν－水的运动粘性系数，当水温为 10oC时，ν＝1.308 x 10-6m2/s，当水温为30oC时，ν＝0.804 x 10-6m2/s，当水温为 50oC时，ν＝0.556 x 10-6m2/s。当Re小于2000时为层流，当Re大于4000时为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

第3章管网水力学

水力计算图表等比例简化已知公式中的三项求解其余两项这部分自学
第3章管网水力学
3.3 管道的水力等效简化
水力等效简化原则：等效后管网与原系统具有相同的水力特性。
第3章管网水力学
3.3 管道的水力等效简化
3.3.1 串联和并联管道的简化
串联管道的简化
L
l1
l2
lN
d1
d2
dN
串联管道
l d [ N
hp he spqpn
当不计管路水头损失时，则有如下流量与扬程对应关系，见下表
第3章管网水力学
3.4 水泵和泵站
3.4.2 水泵和泵站特性曲线
单台q 单台he 单台sp 单台hp N台q N台he N台sp N台hp
q
he
sp
hp
Nq
he
？？ hp？
得同型号水泵并联水力特性公式
hp he sp/ (Nqp )n he spqpn
2. hf 1051.852* 0.74.87 *800 2.25m 3.ξ=0.9*2+0.1*6+0.19*2=2.78
1.2482 4. hm 2.78* 2*9.8 0.22m
5.0.22/2.25=0.10=10%.
第3章管网水力学
3.2 管渠水头损失计算
3.2.3 非满管流水力计算
]1/ m
li
dm
i1
i
当串联管段管径相同时呢？
第3章管网水力学
3.3 管道的水力等效简化
3.3.1 串联和并联管道的简化
并联管道的简化
d1
q1
d2
q2
dN
qN
d
q
并联管道

给水排水管网水力学基础

•局部水头损失公式的指数形式：
h m sm q n s m 局部阻力系数
•沿程水头损失与局部水头损失之和：
hg h f hm ( s f sm )q n s g q n s g 管道阻力系数
3.3 非满流管渠水力计算
排水管网和长距离输水工程常采用非满管流。
非满管流水力计算的目的：确定管段流量、流速、断面尺寸、充满度和坡度之间的关系，得出科学合理的工程设计方案。
2 3
1 2
得：
y/D=0.5687 R=0.108 V=1.355
简化方法
水力计算表，按两个公式制成图表，简单，精度较差，且只适用于一种管材。比例变化法，借助满流水力计算公式并通过一定的比例变化进行计算。
水力计算图
比例变换法
假设有一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的管径D和水力坡度I，其过水断面面积为A0，水力半径为R0，通过流量为qo，流速为vo，可以证明：
谢才公式和达西公式是管渠水力计算的基本公式，谢才系数 C和达西阻力系数λ的科学计算和应用是管网水力技术正确性的关键。柯尔勃洛克-怀特公式具有较高的精度。巴甫洛夫斯基公式具有较宽的适用范围，1.0≤e ≤5.0mm。曼宁公式适用于较粗糙的管道, 0.5≤e ≤4.0mm; 海曾-威廉公式适用于给水管网的水力计算，具有较高的精度，e ≤0.25mm。
1 1 v R ( D, y ) I 2 nm
2 3
1 q A(D, y ) R ( D, y ) I nm
2 3
1 2
5个水力参数q、D、y、I、v, 已知其中3个才能求出另一个。
?
管径D，水深y和管中心到水面线两端的夹角的关系： 2y 1 2 cos (1 ) D D D/2 y Θ y (1 cos ) / 2 2 D

给水排水管网水力学基础教学课件

02 水力学基础理论
流体性质
理解流体性质是水力学研究的基础，包括液体的物理性质和流动特性。
VS
流体是气体、液体和固体的总称，它们具有不同的物理性质和流动特性。在给水排水管网中，主要涉及液体（水）的流动，因此需要了解液体的物理性质，如密度、粘度、压缩性和热传导性等。此外，还需要了解液体的流动特性，如牛顿流体和非牛顿流体的行为。
流体动力学主要研究液体在运动状态下的规律和能量转换。在给水排水管网中，流体动力学可用于分析管道内水流的速度、流量和流向等。通过掌握流体动力学的基本原理，可以更好地理解给水排水管网中的水流现象和能量转换。
流动阻力与水头损失
流动阻力与水头损失是给水排水管网中常见的水力学问题，涉及到水流在管道中的能量损失。
流量监测与控制
预警与应急响应
实时监测管网中水流状况，根据需求进行流量调节，确保供水稳定和排水通畅。
建立预警系统，及时发现管网故障和异常情况，迅速启动应急预案，降低事故影响。
水质监测与保护
定期检测管网中水质指标，采取相应措施保障供水水质安全，同时防止水体污染。
给水排水管网维护与保养
定期检查与维修
水头损失计算
沿程水头损失由于流体在管道中流动时克服摩擦阻力所损失的能量。
局部水头损失
由于管道中的局部障碍物（如阀门、弯头等）对流体产生的能量损失。
Hale Waihona Puke 恒定流能量方程适用于恒定流，表示上游水头与下游水头、沿程水头损失和局部水头损失之间的关系。
动能方程
适用于非恒定流，表示任意两断面的动量和能量之间的关系。
输配水管网
排水管网
负责将处理后的水输送到用户，包括干管、支管和接户管等。

3给水排水管网水力学基础

第3章给水排水管网水力学基础 (2h)3.1 给水管网水流特征流态分析：<2000 层流雷诺数νVD=Re =2000~4000 过渡流水力光滑区eD80~4000 h f ∝V 1.75 >4000 紊流过渡区85.0)2(4160~80eDe D hf ∝V 1.75~2阻力平方区 85.0)2(4160eD> h f ∝V 2紊流过渡区=过渡粗糙区阻力平方区=紊流粗糙区恒定流与非恒定流：水力因素(水流参数)随时间变化均匀流与非均匀流：水力因素(水流参数)随空间变化压力流与重力流：水流的水头：单位重量流体具有的机械能h / H (位置水头位能Z)(压力水头压能P/γ) (流速水头动能V 2/2g)水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能 (沿程阻力)(局部阻力)3.2 管渠水头损失计算沿程水头损失(frictional head loss)：谢才(Chezy)公式 l RC v h f 22= (通用，R 水力半径=断面/湿周，C 谢才系数)达西-韦伯(Darcy-Weisbach)公式 gv D l h f 22λ= (适用于圆管满流，λ沿程阻力系数， )28Cg=λC 和λ的计算 ①科尔勃洛克-怀特公式：)Re53.38.14lg(7.17CR e C +-= )Re 51.27.3lg(21λλ+-=D e 简化 )Re 462.48.14lg(7.17875.0+-=R e C )Re462.47.3lg(21875.0+-=D e λ②海曾-威廉(Hazen-Williams)公式：148.0852.113.016.13qC gD W=λlDC q h Wf 87.4852.1852.167.10=(v=0.9m/s 时)注：81.000)(vvC C W W = （v 0=0.9m/s ） ③曼宁(Manning)公式：6/11R nC =(n 曼宁粗糙系数) lR v n h f 3/422=l D q n 333.52229.10=3/22/13/22/12/123/41)()(R i nn R lh ln R h v f f === ④巴普洛夫斯基公式：yR nC 1=(n 曼宁粗糙系数) 式中)10.0(75.013.05.2---=n R n y局部水头损失(local head loss )：gv h m 22ζ= (ζ局部阻力系数)水头损失公式指数形式：n f n m nf q s l aq l Dkq h === (a 比阻，s f 磨阻系数)n m m q s D g q g v h ===422282πζζ (s m 局部磨阻系数) 总：n m f m f g q s s h h h )(+=+= (s g 管道磨阻系数)3.3 非满流管渠水力计算满流：曼宁公式6/11R n C =，谢才公式l RC v h f 22=lR v n h f 3/422=，满流时l Dq n 333.52229.10= 2/13/23/22/12/123/41)()(I R nn R lh ln R h v f f === 2/13/2I R nA Av q == 非满流：充满度 y/D ，管中心到水面线夹角θ2/)2cos 1(/θ-=D y)21(cos 21Dy-=-θ)sin (82θθ-=D A)sin 1(4θθ-=D R则θθsin 10-=R R ，R 为非满流时水力半径，R 0为漫流时水力半径； πθθ2sin 0-=A A ，A 为非满流时过水断面，A 0为满流时过水断面； 323200)sin 1()(θθ-==R R v v ，v 为非满流时流速，v 0为满流时流速； 3235320002)sin ()(πθθθ-==R R A A q q ，q 为非满流时流量，q 0为满流时流量；（y/D=0.94时，q/q 0=1.08最大；y/D=0.81时，v/v 0=1.14最大）l D q n h f 333.520229.10=31620229.10D q n I l h f == nD I q 29.1038210= 2/32/13/83/516.20)sin (⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙-=nq I D θθθ，23/83/53/2)sin (16.20⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∙=D nq I θθθ例题：某污水管道设计流量q=100L/s ，采用水力坡度I=0.007，拟采用D=400mm 钢筋混凝土管，粗糙系数n=0.014，求充满度y/D 和流速v 。

给水排水管道系统水力计算

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

给水排水管网系统（第三版）答案

给水排水管网系统（第三版）答案给水排水管网系统第一章给水排水管网系统概论1、给排水系统功能有哪些？请分类说明。

①水量保障向指定用水点及时可靠提供满足用户需求的用水量，将排出的废水与雨收集输送到指定地点；②水质保障向指定用水点提供符合质量要求的水及按有关水质标准将废水排入受纳水体；③水压保障为用户提供符合标准的用水压力，同时使排水系统具有足够的高程和压力，顺利排水；2、给水的用途有哪几类？分別列举各类用水实例。

有生活用水、工业生产用水和市政消防用水。

生活用水有：居民生活用水（如家里的饮用、洗涤用水）、公共设施用水（如学校、医院用水）、工业企业生活用水（如企业区工人饮用、洗涤用水）；工业生产用水有：产品用水（如制作酸奶饮料的用水）、工艺用水（如水作为溶剂）、辅助用水（如冷却锅炉用水）；市政消防用水有道路清洗、绿化浇灌、公共清洁卫生和消防用水。

3、废水有哪些类型？分别列举各类用水实例。

按所接纳废水的来源分：生活污水、工业废水和雨水。

生活污水：居民生活所造成的废水和工业企业中的生活污水，如洗菜水、冲厕产生的水；工业废水：如乳制废水；雨水：如下雪、下雨产生的水。

4、给水排水系统由哪些子系统组成？各子系统包含哪些设施。

①原水取水系统包括：水源地、取水设施、提升设备和输水管渠等；②给水处理系统包括：各种采用物理化学生物等方法的水质处理设备和构筑物；③给水官网系统包括：输水管渠、配水管网、水压调节设施及水量调节设施等；④排水管网系统包括：污废水收集与输送管渠、水量调节池、提升泵等；⑤废水处理系统包括：各种采用物理化学、生物等方法的水质净化设备和构筑物；⑥排放和重复利用系统包括：废水收纳体和最终处置设施如排放口等。

5、给水排水系统各部分流量是否相同？若不同，是如何调节的？因为用水量和排水量是随时间变化的，所以各子系统一时间内流量不相同，一般是由一些构筑物或设施来调节，比如清水池调节给水处理流量与管网中的用水量之差，调节池和均合池用于调节排水官网流量和排水处理流量之差。

给水排水管网水力学基础

给水排水管网水力学基础引言给水排水管网是现代城市基础设施中不可或缺的一部分。

为了确保管网系统的正常运行和高效运行，水力学基础是必不可少的。

本文将介绍给水排水管网的水力学基础知识，包括流量计算、水均匀度、消防水力学等内容。

流量计算给水排水管网中的流量计算是非常重要的。

流量计算通常根据管网管段的尺寸、管材、水压等参数进行。

基本的流量计算公式如下：Q = A * v其中，Q表示流量，A表示流过截面的面积，v表示流速。

根据管段的几何形状，可以使用不同的公式计算截面的面积。

对于圆管，截面面积可以通过半径r计算：A = π * r^2对于矩形管，截面面积可以通过长a和宽b计算：A = a * b而流速v可以根据公式得出：v = Q / A根据各个管段的流量和流速计算，可以确定整个管网系统的流量分布和水压情况。

水均匀度水均匀度是指给水排水管网中水压的均匀程度。

在设计和运行管网系统时，保证水均匀度是非常重要的。

一般来说，水均匀度可以通过压力/流量曲线来评估。

曲线的陡峭程度和曲线的平缓程度可以反映管网系统的水均匀度。

压力/流量曲线示意图压力/流量曲线示意图通常情况下，湿式消防系统对于水均匀度有较高的要求，因为湿式消防系统需要可靠的水压来保证消防安全。

消防水力学消防水力学是给水排水管网水力学中的一个重要分支。

消防水力学研究给水排水管网中的消防水系统的水力学特性。

消防水系统一般由消防水泵、水箱、水管等部分组成。

在设计消防水系统时，需要考虑水泵的选型、水箱的容量、水管的尺寸等参数。

消防水力学可以通过模拟、计算等方法来优化消防水系统的设计。

另外，消防水力学还需要考虑消防水系统的故障情况。

例如，当给水压力不足时，消防水系统如何进行自动切换，保证消防水的供应。

结论给水排水管网的水力学基础是确保管网系统正常运行的重要基础。

流量计算、水均匀度、消防水力学等内容都是给水排水管网水力学基础的核心知识。

希望本文可以帮助读者更好地理解和应用给水排水管网水力学基础知识，提升管网系统的设计和运行效率。

第三章给水排水管道系统水力计算础

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

给水排水管道系统思考题资料

给水排水管道工程第1章给水管网系统概论１.给水排水系统、给水系统、排水系统、给水排水管网系统的概念？２.给水排水系统的主要功能、组成（子系统）？３.给水排水管网系统的功能与特点是什么？４.给水管网、排水管网系统的构成？５.给水排水系统的水量、水质、水压间的关系怎样？６.给水管网系统的类型？７.排水体制概念？排水体制的类型、选择？第2章给水排水管网工程规划１.给水排水工程规划的内容？２.给水排水工程规划的原则？３.城市用水量包括的内容？最高日用水量包括的内容？４.用水量的表示方法？５.用水量变化系数（日变化系数、时变化系数）含义、取值？６.城市用水量预测计算的方法？７.给水系统中各部分的设计水量？供水泵站（二级泵站）的供水流量确定？８.清水池、水塔的作用？调节容积如何计算？９.给水管网布置原则？消火栓、阀门、泄水阀、排气阀等作用和设置位置？１０.给水管网布置的基本形式，优缺点，适用范围？１１.输水管渠的概念？定线基本原则？１２.排水管网布置的原则、形式及各形式适用情况？１３.污水管网布置的原则和方法？１４.雨水管渠布置的原则？雨水口设置位置？第3章给水排水管网水力学基础１.水的流动有哪几种流态？在给排水管网水力计算时按什么流态考虑的？２.恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、压力流与重力流，在给排水管网水力计算时各按什么情况考虑的？３.沿程水头损失、局部水头损失计算？４.非满流管渠计算？５.给水管道的简化，简化原则，简化方法，简化结论？６.水泵水力特性及其简化？第4章给水排水管网模型１.给水排水管网模型化经过的两个步骤？２.给水排水管网抽象后的两个基本元素？特点？３.环、树、关联集的概念?４.恒定流基本方程组：节点连续性方程（节点流量方程）、管段能量守恒方程（管段能量方程）的表达形式、含义？环能量方程？第5章给水管网设计与计算１.给水管网计算的内容?(设计、复核)？校核的工况、目的？各校核工况的条件和结果？２.比流量、沿线流量、节点流量、管段流量的计算？３.管段设计直径如何确定？经济流速概念？４.树状网（环状网）的管段流量、管径、节点水压（节点水头、水压高程）、自由水压的计算？控制点？水泵扬程、水塔高度？５.解环方程的基本思路和步骤?６.牛顿拉夫森和哈代-克罗斯算法的解题方法？７.多水源管网的设计和校核内容、方法？８.解节点方程的基本思路和步骤?9. 最高时管网总用水量Q h ＝100L/s ，求各节点流量和管段流量?10.某城镇树状管网，管长如图所示。

给水排水管网水力学基础

沿程水头损失指数公式旳参数
表3.6
3.3 非满流管渠水力计算
在排水管网中，污水管道一般采用非满管流设计，雨水管网一般采用满管流设计，如图3.1所示。在两者旳运营过程中，大多数时间内，均处于非满管流状态。
为了简化计算工作，在给水排水管道旳水力计算中一般都采用均匀流公式。
图3.1 圆形管道非满管流和满管流示意图（a）非满管流；（b）满管流
第3章给水排水管网水力学基础
3.1 给水排水管网水流特征
管网中旳流态分析
在水力学中，水在圆管中旳流动有层流、紊流及过渡流三种流态，能够根据雷诺数 Re进行鉴别，其体现式如下：
Re
VD
式中，V－管内平均流速（m/s）；D－管径(m)；ν－水旳运动粘性系数，当水温为 10oC时，ν＝1.308 x 10-6m2/s，当水温为30oC时，ν＝0.804 x 10-6m2/s，当水温为 50oC时，ν＝0.556 x 10-6m2/s。当Re不不小于2023时为层流，当Re不小于4000时为紊流，当Re介于2023到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。
ql ) n1
q n1 t
l
0
dm
(n 1)d m ql
为简化计算，将沿线流量简化为在管道起端和未端旳两个集中流量，假设
未端旳流量为αql（ α称为流量折算系数），其他流量转移到起端，则管道流量为q=qt+ αql ，根据水力等效原则，有：
hf
k
(qt
ql ) n1
q n1 t
l
k
(qt
ql ) n
或
y / D (1 cos ) / 2
2
式中，θ旳单位为弧度。
过水断面面积、湿周和水力半径依次为，

给水排水管网水力学基础共30页文档

45、自己的饭量自己知道。——苏联
给水排水管网水力学基础
26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。- -查士德斐尔爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源源自吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

∑
当并联管道直径相同时
d1 = d 2 = d =
n m/n m ( Nd i )
= d N = di =
n (N ) m
di
3．4．2 沿线均匀出流的简化干管配水情况
配水支管
Q 1 q1 q 3 Q2 q2
q5 q4
Q3
q7
配水干管
Q4
q6
t
假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量
管道的水力等效简化
n kq n l kq1n l kq 2 l = m = m = m d d1 d2
n kq N l = m dN
d = (∑ d )
i =1
N
m n i
n m
当并联管道直径相同时，有：
d = (N ) di
n m
3.1 给排水管网水流特征 3．1．1 流态特征
Re ⎧层流： < 2000 ⎪ ⎪ 1.流态 ⎨过渡流 : 2000 < Re < 4000 ⎪ Re （给排水管网一般按紊流考虑） ⎪紊流： > 4000 ⎩
第3章给水排水管网水力学基础－－管渠稳定流方程谢才公式：
式中
v2 hf = 2 l C R
（m）
hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s； C――谢才系数； l――管渠长度，m； R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m，对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流－达西公式：
n
kq n d m
N
l
kq n l i kq l = ∑ m m d i=1 d i d = (l /
m i=1 d i
∑
N
li
1 )m
2．并联
n kq1 l kq l= = dm d1m m n N d = ( d in ) m i =1 n n kq2 l d2m
=
=
n kq N l dN m
3．2．3 局部水头损失计算
v hm = ξ 2g
式中 hm——局部水头损失，m； ξ——局部阻力系数。
2
给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响，不会造成大的计算误差。
3．2．4水头损失公式的指数形式
有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。 1．沿程水头损失公式的指数形式为：
v= q=
1 nM 1 nM
R 3I 2 =
2 1
2
1
1 nM 1
R 3 (D, h/D)nM
A (D, h/D) R 3 (D, h/D)I
2
1
2
――非满流管渠水力计算基本公式 v、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两个。
简化：
水力计算表，按两个公式制成图表。简单，精度较差，且只适用于一种管材。借助满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算。假设一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的D和I，满流时，
v ≥ 1.2m/s
v < 1.2m/s
⎧ 0.00107v 2 l ⎪ D1.3 ⎪ hf = ⎨ ⎪ 0.000912v 2 ⎛ 0.867 ⎞ 0.3 ⎜1 + ⎟ l ⎪ 1.3 v ⎠ ⎝ ⎩ D
2．海曾－威廉公式
适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）
v ≥ 1.2m/s
v < 1.2m/s
hg = hm + h f = (sm + s f )q = s g q
式中 Sg——管道阻力系数； sg
。
n
n
= sm + s f
3．3 非满流管渠水力计算 h 水力计算目的：确定 q、v、D、、i之间的水力关系。 D
3．3．1非满流管渠水力计算公式 1．非满流管渠水力计算公式
D2 h D2 h h h −1 cos (1 − 2 ) − (1 − 2 ) (1 − ) A＝A（D，h / D）＝ 4 2 D D D D h h h (1 − ) D(1 − 2 ) D D D D R = R（D，h / D）＝ − h 4 −1 2 cos (1 − 2 ) D
h f =
kq
n
式中
D m
n
l l
k、n、m——指数公式参数； a——比阻，即单位管长的摩
h f = aq
a 阻系数， =
k Dm
;
kl Dm
h f = s f qn
s f — —摩阻系数， = al = sf
。
2．局部水头损失公式的指数形式为：
hm = sm q
式中
n
Sm——局部阻力系数；
3．沿程水头损失与局部水头损失之和
l v2 hf = λ D 2g
式中 D──管段直径，m； g──重力加速度，m/s2； λ──沿程阻力系数，。 8g λ= 2 C （m ）
管渠水力计算公式舍维列夫（Ф.А.Шевелев）公式
⎧ 0.00214 g ⎪ D 0.3 λ=⎨ 0.001824 g 0.867 0.3 ⎪ (1 + ) 0.3 v ⎩ D v ≥ 1.2 m / s v < 1.2 m / s
式中 Re－雷诺数，＝ Re
4vR
ν
=
vD
ν
，其中ν是与水温有关的
水动力粘度系数，m 2 / s; e－管壁当量粗糙度，m，由实验确定。但此式需迭代计算，不便于应用，可以简化为直接计算的形式： ⎛ e 4.462 ⎞ C＝－17.71 lg⎜ ⎜ 14.8 R + 0.875 ⎟ ⎟ Re ⎝ ⎠ ⎛ e 4.462 ⎞ 或＝－2 lg⎜ ⎜ 3.7 D + 0.875 ⎟ ⎟ λ Re ⎝ ⎠ 1
1 2 Ao = πD 4 D Ro = 4 1 2 qo = AoRo /3I1/ 2 nM 1 2/3 1/ 2 vo = Ro I nM
R ＝1 − Ro
2 (1 − 2
h h h ) (1 − ) D D D ＝ f1 (h ) D h −1 cos (1 − 2 ) D
1 2 A h h h h ＝ cos −1 (1 − 2 ) − (1 − 2 ) (1 − )＝ f 2 ( h ) D π π Ao D D D D
( m)
C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。常用：
1．舍维列夫公式
适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温100C0（给水管道计算）
⎧ 0.00214g ⎪ 0.3 ⎪ D λ=⎨ 0.3 ⎪ 0.001824g ⎛ 0.867 ⎞ ⎜1 + ⎟ ⎪ 0.3 v ⎠ ⎝ ⎩ D
λ＝
13 . 16 gD 0 . 13 C 1 . 852 q 0 . 148 w
式中 q －流量， m 3 / s C w －海曾－威廉粗糙系数
hf＝
10.67q1.852
1.852 4.87 Cw D
l
3．柯尔勃洛克－怀特公式
适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式
C ⎞ ⎛ e C＝－17.71lg⎜ + ⎟ ⎝ 14.8R 3.53 Re ⎠ 2.51 ⎞ ⎛ e 或 = −2 lg⎜ + ⎟ λ ⎝ 3.7 D Re λ ⎠ 1
h/D四个因素中，只要已知其中任意两个，就可由
图查出另外两个。
2．满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算。
3．4 管道的水力等效简化
管网简化：利用水力等效简化原理水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原
来的实际对象具有相同的水力特性。
3．4．1 串联或并联管道的简化
1．串联
h f =
2 q A R 3 ( ) ＝ f 3 (h ) = D qo Ao R o
v h ＝⎜ ⎟ ⎜ R ⎟ ＝f4 ( D) vo ⎝ o ⎠
2 ⎛ R ⎞3
3．3．2 非满流管渠水力计算方法 1．常采用水力计算图或表进行计算水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗糙系数 n＝0.014。每张图适用于一个指定的管径。图上的纵座标表示坡度 I，即是设计管道的管底坡度，横座标表示流量 Q，图中的曲线分别表示流量、坡度、流速和充满度间的关系。当选定管材与管径后，在流量 Q、坡度 I、流速 v、充满度
q
t
ql qx = qt + (l − x) l
沿程水头损失
q t+
q
1
l
x 2
q t q t
2 ⎧阻力平方区（粗糙管区） h ∝ v（管径 D 较大或管壁较粗糙） ⎪ ⎪ 2 2 .紊流 ⎨过渡区 h ∝ v 1.2～（管径 D 较小或管壁较光滑） ⎪ ⎪水力光滑区 h ∝ v 1.75 ⎩
3．1．2 恒定流与非恒定流水量变化－非恒定流（复杂）－按恒定流计算 3．1．3 均匀流与非均匀流水流参数往往随时间和空间变化－非均匀流
4. 巴甫洛夫斯基公式适用：明渠流、非满流排水管道
R C＝ nB
y
式中 y = 2.5 nB − 0.13 − 0.75 R ( nB − 0.10) nB −巴甫洛夫斯基公式粗糙系数。 hf = nB 2 v 2 R 2 y +1 l
5．曼宁公式
曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6 时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算。
C=
6R
nM
式中 n M －曼宁粗糙系数，与巴甫洛夫斯基公式n B 相同。 hf =
2 nM v 2
R 1.333
l或h f =
2 10.29n M q 2
D 5.333
l
3．2．2 沿程水头损失计算公式的比较与选用
巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm；曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为 0.5≤e≤4.0mm；海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当 e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较高的计算精度；舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的。

给水排水管网水力学基础

合集下载

给水排水管道系统水力计算汇总

(整理)第三章给水排水管道系统水力计算基础

第3章-给水排水管网水力学基础讲解

第3章管网水力学

给水排水管网水力学基础

给水排水管网水力学基础教学课件

3给水排水管网水力学基础

给水排水管道系统水力计算

给水排水管网系统（第三版）答案

给水排水管网水力学基础

第三章给水排水管道系统水力计算础

给水排水管道系统思考题资料

给水排水管网水力学基础

给水排水管网水力学基础共30页文档

文档推荐

最新文档