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管網水力計算

6.1樹狀管網計算;某城市供水區用水人口5萬人，最高日用水量定額為150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服務水頭為16ｍ。節點４接某工廠，工業用水量為400ｍ3/ｄ，兩班制，均勻使用。城市地形平坦，地面標高為5.OOｍ。;1．總用水量

設計最高日生活用水量：

50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s

工業用水量：

400÷16＝25m3/h＝6.94L/s

總水量為：

ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s

2．管線總長度：ΣL＝2425m，其中水塔到節點0的管段兩側無用戶不計入。

3．比流量：

(93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s;4．沿線流量：;5．節點流量：;93.75;6．幹管水力計算：;7．支管水力計算：;8．確定水塔高度和水泵揚程;6.2環狀網計算原理

環方程組解法

原理：在初步分配流量的基礎上，逐步調整管段流量以滿足能量方程。;初步分配的流量一般不滿足能量方程：;初步分配流量與實際流量的的差額為Δq，實際流量應滿足能量方程：;將函數在分配流量上展開，並忽略高階微量：;方程組的第一部分稱為閉合差：;將閉合差項移到方程組的左邊，得到關於流量誤差（校正流量）的線性方程組：;利用線性代數的多種方法可求解出校正流量。因為忽略了高階項，得到的解仍然不能滿足能量方程，需要反復迭代求解，直到誤差小於允許誤差值。;節點方程組解法

原理：在初步擬訂壓力的基礎上，逐步調整節點水壓以滿足連續性方程。

節點流量應該滿足連續性方程：;Ｊ－Ｓ個連續性方程：;一般運算式：;初步擬定的水壓一般不滿足連續性方程：;初步擬定水壓與實際水壓的差額為ΔＨ，實際水壓應滿足連續性方程：;將函數在分配流量上展開，並忽略高階微量：;方程組的第一部分稱為閉合差：;將閉合差項移到方程組的右邊，得到關於水壓誤差（校正壓力）的線性方程組：;求解步驟：

根據已知節點（控制點和泵站）的水壓，初步確定其他各節點的水壓；

根據流量與水頭損失的關係求出各管段的流量；

計算各節點的不平衡流量；

計算各節點的校正壓力；

重複第2～4步直到校正壓力符合要求為止。;管段方程組解法

原理：直接聯立求解J-S個連續性方程和L個能量方程，求出P＝L+J-S個管段流量。

具體步驟：

對能量方程進行線性化處理；

給定流量初值並計算線性係數；

解線性方程求出管段流量；

根據所得流量計算線性係數並重新求解管段流量直到誤差符合要求。;連續性方程：;將非線形的能量方程轉化為線性方程：;6.3環狀網平差方法

1.哈代-克羅斯法;;忽略相鄰環校正流量和二階微量的影響：;步驟：

根據連續性條件初步分配管段流量；

計算各管段的水頭損失；

以順時針方向為正，逆時針方向為負，計算各環的水頭損失閉合差；

計算各管段的Sijqij和每一環的ΣSijqij；

計算各環的校正流量；

將管段流量加上校正流量重新計算水頭損失，直到最大閉合差小於允許誤差為止。;2.最大閉合差的環校正法

管網平差過程中，任一環的校正流量都會對相鄰環產生影響。一般說來，閉合差越大校正流量越大，對鄰環的影響也就越大。值得注意的是，對閉合差方向相同的鄰環會加大其閉合差，對閉合差方向相反的相鄰環則會縮小閉合差。最大閉合差校正法就是在每次平差時選擇閉合差最大的環進行平差。最大閉合差不一定是基環的閉合差。;;3.多水源管網平差

多水源給水管網的平差，只需將S個水源節點用一個虛節點相連接，構成一個含有Ｓ-1個虛環的單水源給水系統。水源節點與虛節點相連接的管段稱為虛管段，虛管段中的流量等於水源節點的供水量，管段流量方向是從虛節點流向水源節點。虛管段的水頭損失等於各水源節點水壓，方向是水源節點指向虛節點。;;4.管網計算時的水泵特性方程

水泵高效區的流量與揚程之間的關係可用二次曲線模擬：;;5.管網核算;②最大轉輸時

設置對置水塔的給水系統，在最大用水小時由水泵和水塔同時供水，水塔的高度必定高於控制點的自由水頭，當出現最大轉輸流量時，水泵必須能供水到水塔。

③事故時

管網中任一管段在檢修過程中，系統的供水量都不應小於最高用水時的70%。;;校核條件：;6.4輸水管（渠）計算;平行敷設兩條彼此獨立的輸水管：;平行敷設兩條輸水管，等距離設置N條聯絡管段：;事故運行;;水泵供水的輸水管;;輸水管用n–1條連接管等分成n段，其中任一管段發生故障時：;流量比為：;6.5應用電腦解管網問題;銜接矩陣;回路矩