第6章 水力计算及管径的确定

ql
qx
qt
1 ql
q
L
ql
qt
ql
L
dx
ql qt
x
qt
qx
qt
ql
L L
x
ql
L L
x
qt / ql
dh
dx qx2
dx
ql2
L L
x
2
h
L 0
dh
L
ql
2
2
1 3
hij
Hi
H
j
L d
2
2g
8
2D5g
LQ 2
LQ2 SQ2
6.2 管网图形及简化
➢管网计算中，城市管网现状核算、现有管网扩建计 算最为常见。
➢除新设计管网，定线和计算仅限于干管，对改建和 扩建管网往往适当简化，保留主要干管，略去次要、 水力条件影响较小的管线。
➢管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况的前 提下对管线进行的简化，这样能减轻计算工作量。
节点：有集中流量进出、管道合并或 环：起点与终点重合的管线 分叉以及边界条件发生变化的地点
忽略：管网中主要起联络作 用的管段，由于正常运行时 流量很小，对水力条件影响 很小，计算时可忽略。
分解
忽略
管段合并：长度近似相等、 彼此几乎平行且相距很近的 两条管段计算时可合并。
节点合并：距离很近的两个节 点计算时可视为一个节点。
管网图形及简化
经分解、合并和省略 等，管网由原来42个
环减少到21环。
使环状网某些管段流量为零，即将环状网改成树状 网，才能得到最经济的流量分配，但树状网并不能 保证可靠供水。
环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性。

自动喷水灭火系统水力计算及配水管径分析现如今，自动喷水灭火系统越来越广泛的被用于各种大型建筑中。

而对于自动喷水灭火系统水力计算的方法和步聚及配水管径的确定是走关系到整个系统能否有效运行的关键环节，本文我们将结合《自动喷水灭火系统设计规范》和《给水排水设计手册》，并通过实例对中危Ⅱ级管网水力计算进行对比，就自动喷水灭火系统水力计算的原则和管网配水管径的确定方法展开分析。

标签自动喷水灭火系统；水力计算；配水管径自动喷水灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。

国内外应用实践证明：该系统具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。

在自动喷水灭火系统设计中，力求遵循系统基本原理和技术特点，使系统充分发挥自动扑救初期火灾的作用。

自动喷水灭火系统的水力计算和配水管径的确定是自喷系统设计的灵魂，是关系到系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。

一、系统水量、水力计算设计人员针对系统设计流量的计算，通常做法：依据《喷规》首先判定设置场所火灾危险等级，根据系统设计的基本参数，即喷水强度（L/min·m2）×作用面积（m2）确定喷淋系统设计流量，该设计流量是假定作用面积内所有喷头的工作压力和流量等于最不利点喷头的工作压力和流量，忽略管道阻力损失对喷头工作压力的影响，导致系统设计流量小于实际流量。

在系统设计流量计算时，为了确保喷头的计算出水量与实际水力条件相符，《给水排水设计手册》第 2 册《建筑给水排水》第2.3.5 节，详细介绍了自动喷水灭火系统水力计算方法：根据设置场所火灾危险等级，作用面积、喷水强度和最不利点处喷头工作压力，首先选定最不利作用面积在管网中的位置，此作用面积的形状宜采用正方形或长方形，当采用长方形布置时，其长边应平行于配水支管，边长宜为作用面积平方根的1.2倍，从系统最不利作用面积内最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的水压力、流量和管段的累计流量、水头损失，直到管段累计流量达到设计流量为止；在此后的管段中流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。

给排水系统中的水力计算与管径选择水力计算是设计给排水系统中不可或缺的一项工作。

通过合理的水力计算，可以确定给排水管道的管径大小，以确保系统正常运行并满足设计要求。

本文将介绍给排水系统中的水力计算方法和管径选择准则。

一、给排水系统的水力计算方法在给排水系统中，水力计算通常包括两个关键参数：流量和水力损失。

流量是指液体在管道中的体积流动率，而水力损失则是液体在流动过程中由于阻力而损失的能量。

下面是一些常用的水力计算方法：1. Manning公式Manning公式是用于计算开放渠道中流速和水深之间的关系的经验公式。

在给排水系统中，这个公式可以用于计算自由涌流的流速，从而确定水流在管道中的流量。

2. Hazen-Williams公式Hazen-Williams公式是一种常用的计算给排水系统中水力损失的公式。

它通过管道材料的粗糙度系数、管道长度和流量来估算水力损失。

这个公式适用于中小口径管道和常规流量条件下的水力计算。

3. Darcy-Weisbach公式Darcy-Weisbach公式是一种基于雷诺数的计算方法，更适用于大口径管道和复杂流量条件下的水力计算。

该公式考虑了液体的粘度和摩擦阻力，可以更准确地计算水力损失。

二、管径选择准则正确的管径选择对于给排水系统的正常运行至关重要。

通常情况下，管径的选择应满足以下准则：1. 最小速度准则为了避免给排水系统中的沉积物沉淀，需要保证流速不低于一定的限制值。

通常情况下，给水系统的最小速度为0.6 m/s，排水系统的最小速度为0.9 m/s。

2. 最大速度准则过高的流速会导致水流对管道产生冲击和噪声，并增加管道的磨损和压力损失。

因此，给排水系统的设计速度应控制在一定的范围内，一般为1.5-3 m/s。

3. 总阻力准则给排水系统中的管道总阻力应小于一定的限制值，以确保系统能够正常运行。

总阻力包括管道阻力和局部阻力。

管道阻力可以通过水力计算得出，而局部阻力则包括弯头、三通、阀门等附件带来的额外阻力。

4)根据拟定的气流方向，以∑Qi=0为条件， 从零点开始，设定流量的分配，逐一推算 每一根管道的初步计算流量。
环状管网的计算步骤
5)根据管网允许压力降和供气点至零点的管 道计算长度(局部阻力通常取沿程损失的 5%-10%)，求得单位长度允许压力降，根 据流量和单位长度允许压力降查附图即可 选择管径。
(一)燃气分配管网供气方式
(3)最常见的分配管段供气情况。
(二)燃气分配管段途泄流量的确定
▪ 在城镇燃气管网计算中可以认为，途泄流 量是沿管段均匀输出的。管段单位长度途 泄流量为：
管段途泄流量计算
计算管段途泄流量
▪ 1-2管段
▪ 1-6管段
(三)燃气分配管段计算流量确定
▪ 管段上既有途泄流量又有转输流量的变负 荷管段，其计算流量可按下式求得：
Q 2 -30 .5 5 1 8 05 0 1 4 9
Q 1 -4 0 .5 5 3 9 5 2 8 4 5 0 2
Q 4-30 .559050100
(4)求计算流量
▪ 对于Ⅱ环：
Q 1 -6 0 .5 5 2 9 4 4 9 8 6 6 0
Q 6-50.55216083
Q 4-50.55144079
(1)环状管网的计算特点 (2)环状管网的计算步骤
(1)环状管网的计算特点
(2)环状管网的计算步骤
1)绘制管网平面示意图，管网布置应使管道 负荷较为均匀。然后对节点、环网、管段 进行编号，标明管道长度、燃气负荷、气 源或调用站位置等。
2)计算各管段的途泄流量。
环状管网的计算步骤
3)按气流沿着最短路径从供气点流向零点(零 点是指各环中燃气沿顺时针流动与逆时针 流动的交汇点，此点为各环压力的最低点) 的原则，拟定环状管网燃气流动方向。但 在同一环内，必须有两个相反的流向。

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6.3 雨水排水系统的水力计算
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5．径流系数
后退
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6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.2 系统计算原理与参数
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１．雨水斗泄流量
重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗
的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢
流堰公式计算：
6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.3 设计计算步骤
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２．天沟外排水 天沟布置 即确定天沟的分水线及每条天沟的汇水面积；按照屋面的
构造一般应在伸缩缝或沉降缝作为天沟分水线，单坡的排泄长 度不宜大于 50m。天沟较长时，坡度不能太大，但最小坡度不 得小于0.003。
确定天沟断面 天沟形状：矩形、梯形、半圆形、三角形等。 天沟尺寸：根据排水量、天沟汇水面积计算，根据每一条天沟
管径 I
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
75mm
3.07 3.77 4.35 4.86 5.33 5.75
100mm 150mm 200mm 250mm
6.63 8.12 9.38 10.49 11.49 12.41
19.55 23.94 27.65 30.91 33.86 36.57
211(110.85lgP) q
(t8)0.70
后退
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6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.1 屋面雨水设计流量计算
屋面雨水排水管道的设计降雨历时可按5min计算， 居住小区的雨水管道设计降雨历时应按下式计算：
t t1M2t

数值与燃气在管道内的流动状况、燃气性质、管道材质（管道内壁粗糙度） 及连接方法、安装质量等因素有关； ρ—燃气密度，kg/m3； T—设计中所采用的燃气温度，K； T0—标准状态绝对温度，273.15K； Z—压缩因子；当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，取Z=1； L—燃气管道的计算长度，km。
家用燃气表及灶具安装规定及要求
1）燃气用户应单独设置燃气表；燃气表应根据燃气的工作 压力、温度、流量和允许的压力降等条件选择； 2）燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于 查表、检修的地方； 3）严禁安装在下列场所：卧室、卫生间及更衣室内；设备 的管道井内，或有可能滞留泄漏燃气的隐蔽场所；环境温度 高于45℃的地方；经常潮湿的地方，堆放易燃易爆、易腐蚀 或有放射性物质等危险的地方；有变、配电等电气设备的地 方；有明显振动影响的地方；高层建筑中的避难层及安全疏 散楼梯间内。 4）使用人工煤气和天然气时，燃气表的环境温度应高于0℃； 使用液化石油气时，应高于其露点5℃以上；高位安装燃气 表，表底距地面不宜小于1.4m；低位安装时，表底距地面不 得小于10cm。
式中 Q—计算流量，m3/h Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h；
节点流量
节点流量等于流入节点所有管段途泄流量 的0.55Q1、流出节点所有管段途泄流量的 0.45Q1以及与该节点的集中流量三者之和
节点1
q1 0.55Q1 61 0.45Q1 12
节点2
q2 0.55Q1 12 0.55Q1 52 0.45Q1 23
（1）补偿高层建筑的沉降。 （2）克服高程差引起的附加压头的影响：增加阻力；高低层系 统分设；用户调压器；专用灶具。 （3）补偿温差产生的变形。

武汉大学水力学教材答案第六章第六章恒定管流1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。

( )2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。

( )( )4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。

( )5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。

( )( )( ) 8、图示A、B 两点间有两根并联管道 1 和 2 。

设管 1 的沿程水头损失为h f1 ,管 2 的沿程水头损失为h f2。

则h f1与h f2 的关系为（）（1）h h（2）h＜h f2；（3）h f1 = h f2；（4）无法确定。

c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是（）。

b管；（3）c管；（4）无法确定。

________________________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。

11、图示为一串联管段恒定流。

各管段流量q v1、q v2、q v3的关系为______________________。

各管段流速 v1、v、v的关系为____________________________________________________________。

_________________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在____________________________，若v2≠0，测压管水头线应____________________________________________________________________下游水面。

13、定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。

M、N 两点的压强高度p m/ g 及p n/ρg。

居民生活用燃具的同时工作系数k
同类型燃 具数目N 1 2 燃气双眼灶 1.00 1.00 燃气双眼灶和 快速热水器 1.00 0.56 同类型燃 具数目N 40 50 燃气双眼灶 0.39 0.38 燃气双眼灶和 快速热水器 0.18 0.178
3
4 5 6 7 8
0.85
0.75 0.68 0.64 0.60 0.58
枝状管网水力计算表
管 段 号
4-5 3-4 管径 额定流 用户 同时 计算流 d 量q 数N 工作 量Q （m （m3/h）（户） 系数k （m3/h） m） 2.4 50 0.178 21.36 81.36 50 80 实际 ΔP/l （Pa/ m） 1.83 2.40
管段 摩擦阻力 总阻力 长度l 损失ΔP1 损失ΔP （m） （Pa） （Pa）

Pa/M


由Q=1.7 m3/h，在 P 6.52 Pa/m附近查得管径 L 0 1 d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），
P 6.50 L 0 1

Pa/m；

对应实际密度下 的 P
L
6.50 0.73 4.75
300
400 500 700
0.30
0.29 0.28 0.26
0.15
0.14 0.138 0.134
25
30
0.43
0.40
0.20
0.19
1000
2000
0.25
0.24
0.13
0.12
然后选取枝状管网的干管，根据给定的允许压 力降及由高程差而产生的附加压头来确定管道 的单位长度允许压力降； 根据管段的计算流量及单位长度允许压力降来 选择标准管径； 根据所选的标准管径，求出各管段实际阻力损 失（摩擦阻力损失和局部阻力损失），进而求 得干管总的阻力损失。

2.4.5 水力计算的方法步骤 一. 水力计算流程图 平面图 初定方案 确定立管位置 确定最不利点 绘制平面图
计算系统 所需压力 计算结 果分析
计算设计 秒流量
计算特殊管 件水头损失 计算非计算 管路管径
确定管径
计算水表 水头损失
计算沿程 水头损失
计算局部 水头损失
选加压、 储水设备
二、水力计算的方法步骤
首先根据建筑平面图和初定的给水方式，绘给水管道平面布
置图及轴测图，列水力计算表，以便将每步计算结果填入表内， 使计算有条不紊的进行。 １．根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管路，若在轴 测图中难判定最不利配水点，则应同时选择几条计算管路，分 别计算各管路所需压力，其最大值方为建筑内给水系统所需的 压力； ２．以流量变化处为节点，从最不利配水点开始，进行节点 编号，将计算管路划分成计算管段，并标出两节点间计算管段 的长度；
3．根据建筑的性质选用设计秒流量公式，计算各管段的设 计秒流量； 4．绘制水力计算表，进行给水管网的水力计算； （1）外网压力直接供水，计算目的是验证压力能否满足系 统需要。 1）依次计算H1、H2 、 H3 、 H4 ，并计算系统所需压力H； 2）当室外给水管网压力H0≥H 时，原方案可行； 3）当室外给水管网压力H0略大于或略小于H 时，适当放大 管径，降低水头损失，确保方案可行； ４）当室外给水管网压力H0小于H 很多时，修正方案，增设 增压设备。
水力计算流程图平面图确定最不利点管线节点编号245水力计算的方法步骤初定方案确定立管位置确定最不利点确定管径绘制系统图计算沿程水头损失计算局部水头损失绘制平面图计算设计秒流量计算特殊管件水头损失计算非计算管路管径计算水表水头损失选加压储水设备计算系统所需压力计算结果分析二水力计算的方法步骤首先根据建筑平面图和初定的给水方式绘给水管道平面布置图及轴测图列水力计算表以便将每步计算结果填入表内使计算有条不紊的进行

，水流属过渡粗糙区，其λ为：
(6.16)
式中Ｋ为修正系数，且： (6.17)
(6.18)
二、串联管道
由直径不同的简单管道串联而成的管道为串联管道。
设串联管道中任一管段的直径为 ,管长为 ,流量为 ，管道来端由支管分出的流量为 ；如上图6-5所示，因串联管道的每一管道都是简单管道，都可用简单管道的水力计算公式，则：图6-5
例１：某渠道用直径 的钢筋混凝 虹吸管从河道引水灌溉，如上图所示，河道水位为120.00m，渠道水位为119.00m，虹吸管各段长度е１=10m，е2=6m,е3=12m,进口装滤水网，无底阀，ξ1=2.5,管的顶部有600的折角转弯两个，每个弯头ξ2=0.55。
求：（１）虹吸管的流量。
（２）当虹吸管内最大允许真空值 时，虹吸管的最大安装高度 。
§6－1简单短管中的恒定有压流
一、自由出流
图6-1
如图6-1所示，短管由三段管径不变的管道组成，以出口断面中心的水平面０－０为基准面，对渐变流断面１和２列出能量方程：
（6.1）
以总水头 代入上式得：
：式表明管道的总水头ＨＯ的一部分转换为出口的流速水头，另一部分则在流动过程中形成水头损失。上式中：
上式中的 是以达西一魏斯巴赫公式表示的，若 以谢才公式计算，其形式可作相应改变。将 代入 得：
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
四、短管水力计算举例（Ｐ河256）
：虹吸管的水力计算
虹吸管是指有一段管道高出上游液面，而出口低于上游液面的管道。
水泵装机容量就是水泵的动力机（如电动机）所具有的总动率，单位重量水体从水泵获得的能量为 ，则单位时间内重量为 的水流从水泵获得能量为 。 也为单位时间内水泵所做的有效功，称为水泵的有效功率，以 表示，即：

第六章明渠恒定均匀流人工渠道、天然河道以及未充满水流的管道等统称为明渠。

明渠流(OpenChannel Flow) 是一种具有自由表面的流动，自由表面上各点受当地大气压的作用，其相对压强为零，所以又称为无压流动。

与有压管流不同，重力是明渠流的主要动力，而压力是有压管流的主要动力。

明渠水流根据其水力要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流动。

明渠恒定流动又根据流线是否为平行直线分为均匀流和非均匀流。

明渠流动与有压管流的一个很大区别是：明渠流的自由表面会随着不同的水流条件和渠身条件而变动，形成各种流动状态和水面形态，在实际问题中，很难形成明渠均匀流。

但是，在实际应用中，如在铁路、公路、给排水和水利工程的沟渠中，其排水或输水能力的计算，常按明渠均匀流处理。

此外，明渠均匀流理论对于进一步研究明渠非均匀流也具有重要意义。

§6-1 概述1．明渠的分类由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，因此在水力学中把明渠分为以下类型。

(1) 棱柱形渠道和非棱柱形渠道凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。

前者的过水断面面积A仅随水深h变化，即A=f(h);后者的过水断面面积不仅随水深变化，而且还随着各断面的沿程位置而变化，即A=f(h, s) , s为过水断面距其起始断面的距离。

(2) 顺坡(正坡) 、平坡和逆坡(负坡)渠道明渠渠底线(即渠底与纵剖面的交线)上单位长度的渠底高程差，称为明渠的底坡(Bottom slope)，用i表示，如图6-1a，1-1和2-2两断面间，渠底线长度为A s,该两断面间渠底高程差为(a i-a2)= △ a,渠底线与水平线的夹角为B ,则底坡i 为。

(6-1-1)在水力学中，规定渠底高程顺水流下降的底坡为正，因此，以导数形式表示 时应为i=si n所以，在上述情况下，两断面间的距离△ s 可用水平距离△ l 代替，并且，过 水断面可以看作铅垂平面，水深 h 也可沿铅垂线方向量取。

第一章给水系统1.由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？水源方式属于地表水给水系统，按供水方式属于自流给水系统。

2.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。

输配水系统。

3.给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中一部分设施？不是。

大城市通常不设调节构筑物；地下水水质好可以省略水处理构筑物；水源处于适当高程，可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去；城市附近山上有泉水时，可建泉室供水系统不设泵站。

4.什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？统一给水：用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。

分质给水：水源经不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户。

分压给水：根据水压要求不同而供水。

用得最多的是统一给水系统。

5.水源对给水系统布置有哪些影响？①当地有丰富的地下水，可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。

②水源处于适当高程，能重力输水，可省去泵站；有泉水的，可建泉室。

③地表水为水源时，上游取水，加以处理。

④水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统。

⑤枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时，采用跨流域、远距离取水方式。

6.工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？①循环给水系统，火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。

②复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。

7.工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用？查明水源水质和取水量，各用水部门的工艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等，按厂区给水排水管网图核对，对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。

了解工厂用水现状，采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表，减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。

第二章设计用水量1.设计城市给水系统时应考虑哪些用水量？①综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

0.05 0.10 0.15
0.25 0.5 0.5
15 15 15
0.015 按产要求 0.020
12
小便槽多孔冲洗管（每m长
0.05
0.25
15~20
0.015
13
实验室化验龙头（鹅颈） 单联 双联 三联
0.07 0.15 0.20
0.35 0.75 1.0
15 15 15
工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育场等建筑 生活给水设计秒流量公式为： (11－9) 式中 qg——计算管段的给水设计秒流量,L／s； q0——同类型的一个卫生器具给水额定流量,L/s； n0——同类型卫生器具数； b——卫生器具同时给水百分数。 在采用公式（11－9）时应注意：如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设汁秒流量。
10
幼儿园、托儿所 有住宿 无住宿
每儿童每日 每儿童每日
50~100 25~50
2.5~2.0 2.5~2.0
11
商场
每顾客每次
1~3
2.5~2.0
12
菜市场
每平方米每次
2~3
2.5~2.0
13
办公楼
每人每班
30~60
2.5~2.0
14
中小学校（无住宿）
每学生每日
0.93
100~150 80~170
2.0~1.5 2.0~1.5
7
理发室
每顾客每次
10~25
2.0~1.5
8
洗衣房
每公斤干衣
40~80
1.5~1.0

燃气不稳定流动的原因： 气源工作的不稳定 压气设备工作的不稳定 燃气用户用气量随时间变化的不稳定
决定燃气流动状态的参数：
压力P 密度ρ
流速
温度 四者是随时间τ、离起点的距离x而变的函数
在多数情况下，管道内燃气的流动可认为是等温的， 其温度等于埋管周围土壤的温度。因此，决定燃气 流动状态的参数为：
第六章 城市燃气管网的水力计算
燃气管网水力计算的任务： 1．根据燃气的计算流量和允许的压力损失计算管道直 径，以确定管道投资和金属消耗。 2．对已有管道进行流量和压力损失的验算，以充分发 挥管道的输气能力，或决定是否需要对原有管道进行 改造。
因此，正确地进行水力计算，是关系到输配系统经济性和可 靠性的问题，是城市燃气规划与设计中的重要环节。
第六章 城市燃气管网的水力计算
管内燃气流动基本方程式 城市燃气管道水力计算公式和计算图表 内 燃气分配管道计算流量的确定
容
枝状管网的水力计算 环状管网的水力计算 室内燃气管道的水力计算
第一节 管内燃气流动基本方程式
不稳定流动方程式 稳定流动方程式 燃气管道的摩擦阻力系数
一、不稳定流动方程式
不稳定流动：运动参数均沿管长随时间变化，它们是 距离和时间的函数。
稳定流动燃气管道的水力公式 ：
P12
P22
1.62 Q02
d5
0 P0
T T0
Z Z0
L
假设条件：稳定流；等温过程； 适用于高压与低压燃气管道基本公式 。
对于低压燃气管道，可以做进一步的简化：
P12 P22 P1 P2 P1 P2 2Pm P1 P2
Pm=(P1 +P2)/2≈P0； 所以低压管道的基本计算公式表达为下列形式 ：

•图：燃气97 6－4、5
•计算图表的绘制条件：
•1、燃气密度按 度要进行修正。
计算，使用时不同的燃气密
•低压管道：
•高中压管道：
•2、运动粘度： •人工燃气： •天然气： •3、取钢管的当量绝对粗糙度：
•例 题 1：
•已知：人工燃气的密度 ，
运动粘度：
•15℃时燃气流经l=100m长
•的低压燃气钢管，当流量Q0＝10Nm3/h时，管段压 力降为4Pa，求该管道管径。
•管道内流动气体上升时将产生一种升 力，下降时将增加阻力。
•管道内流动气体下降时将产生一种升 力，上升时将增加阻力。
某多层住宅，燃气室内立管终端标高17m，引入管始端
标高－0.6m，密度0.71kg/Nm3，计算附加压头；又已
知引入管起点压力P1=1000Pa，
80Pa，求P2
。
•P2 •17m
低压燃气管道阻力损失计算公式 高中压燃气管道阻力损失计算公式 燃气管道阻力损失计算图表 计算示例 附加压头 局部阻力
一、低压燃气管道水力计算公式
层流区(Re<2100)： 临界区(Re=2100~3500) 紊流区(Re>3500)
钢管、塑料管： 铸铁管：
二、高中压燃气管道水力计算公式
L= L1 + L2 式中：L1 ------管道实际长度，m；
L2 ------管道上附件的当量长度，m。 实际管道计算长度L乘以该管段单位长度摩擦阻力损失，就
可得到该管段的压力损失。
第三节 燃气分配管道计算流量
燃气分配管网供气方式 燃气分配管道计算流量的确定 燃气分配管道途泄流量的确定 节点流量
•与管道途泄流量Q1相当的计算流量Q=αQ1，可由管道终端 节点流量为αQ1；始端节点流量为（1-α）Q1来代替。

第一章给水系统1.由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？水源方式属于地表水给水系统,按供水方式属于自流给水系统.2.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。

输配水系统。

3.给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等,哪种情况下可省去其中一部分设施？不是。

大城市通常不设调节构筑物；地下水水质好可以省略水处理构筑物；水源处于适当高程,可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去;城市附近山上有泉水时，可建泉室供水系统不设泵站.4.什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？统一给水：用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水.分质给水：水源经不同的水处理过程和管网,将不同水质的水供给各类用户.分压给水：根据水压要求不同而供水.用得最多的是统一给水系统。

5.水源对给水系统布置有哪些影响?①当地有丰富的地下水,可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。

②水源处于适当高程，能重力输水,可省去泵站;有泉水的，可建泉室。

③地表水为水源时,上游取水，加以处理.④水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统.⑤枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时,采用跨流域、远距离取水方式。

6.工业给水有哪些系统,各适用于何种情况?①循环给水系统,火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。

②复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。

7.工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用?查明水源水质和取水量,各用水部门的工艺过程和设备，现有计量仪表的状况,测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等,按厂区给水排水管网图核对,对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。

了解工厂用水现状,采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表,减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。

第二章设计用水量1.设计城市给水系统时应考虑哪些用水量?①综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

第六章明渠恒定均匀流人工渠道、天然河道以及未充满水流的管道等统称为明渠。

明渠流(Open Channel Flow)是一种具有自由表面的流动，自由表面上各点受当地大气压的作用，其相对压强为零，所以又称为无压流动。

与有压管流不同，重力是明渠流的主要动力，而压力是有压管流的主要动力。

明渠水流根据其水力要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流动。

明渠恒定流动又根据流线是否为平行直线分为均匀流和非均匀流。

明渠流动与有压管流的一个很大区别是：明渠流的自由表面会随着不同的水流条件和渠身条件而变动，形成各种流动状态和水面形态，在实际问题中，很难形成明渠均匀流。

但是，在实际应用中，如在铁路、公路、给排水和水利工程的沟渠中，其排水或输水能力的计算，常按明渠均匀流处理。

此外，明渠均匀流理论对于进一步研究明渠非均匀流也具有重要意义。

§6-1 概述1．明渠的分类由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，因此在水力学中把明渠分为以下类型。

(1)棱柱形渠道和非棱柱形渠道凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。

前者的过水断面面积A仅随水深h变化，即A=f(h)；后者的过水断面面积不仅随水深变化，而且还随着各断面的沿程位置而变化，即A=f(h,s)，s为过水断面距其起始断面的距离。

(2)顺坡(正坡)、平坡和逆坡(负坡)渠道明渠渠底线(即渠底与纵剖面的交线)上单位长度的渠底高程差，称为明渠的底坡(Bottom slope)，用i表示，如图6-1a，1-1和2-2两断面间，渠底线长度为Δs，该两断面间渠底高程差为(a1-a2)=Δa，渠底线与水平线的夹角为θ，则底坡i为。

图6-1θsin 21=∆∆=∆-=sas a a i (6-1-1) 在水力学中，规定渠底高程顺水流下降的底坡为正，因此，以导数形式表示时应为dsdai -= (6-1-2) 当渠底坡较小时，例如i ＜0.1或θ＜6°时，因两断面间渠底线长度Δs ，与两断面间的水平距离Δl ，近似相等，Δs ≈Δl ，则由图6-1a 可知θtan =∆∆≈∆∆=la s a ii=sin θ≈tg θ (6-1-3) 所以，在上述情况下，两断面间的距离Δs 可用水平距离Δl 代替，并且，过水断面可以看作铅垂平面，水深h 也可沿铅垂线方向量取。