城给水管网水力计算程序及例题

市政工程给水管道规范要求的水力计算市政工程中的给水管道是指用于供水的管道系统，它负责将水源从供水厂或其他水源输送到市区的各个用水点。

为了保证给水管道系统正常运行，规范要求对水力进行精确计算。

本文将介绍市政工程给水管道规范要求的水力计算的相关内容。

1. 水力计算的基本概念水力计算是指根据给定的管道参数和流体性质，通过计算确定流体在管道中的流速、压力、流量等水力参数的过程。

市政工程给水管道水力计算的目的是为了确定管道的尺寸和流量，以保证供水的正常运输和供应。

2. 水力计算的方法市政工程给水管道水力计算采用的主要方法有以下几种：2.1 雷诺数法雷诺数是描述流体在运动状态下的流态的重要参数，用于判断流态属于层流还是紊流。

在水力计算中，可以根据管道的雷诺数来确定流态，并借助此计算流体在管道中的流速和流量。

2.2 流体力学公式法根据流体力学的基本原理和方程，可以通过计算来得到水力参数。

其中，包括流量公式、阻力公式、连续方程、动量方程等。

2.3 直接解法直接解法是指利用数值方法和计算机模拟技术来解决复杂的水力计算问题。

通过建立数学模型和计算机仿真，可以获得更为准确的水力参数。

3. 水力计算的步骤为了满足市政工程给水管道的规范要求，水力计算一般包括以下几个步骤：3.1 收集基本数据首先，需要收集与给水管道相关的基本数据，包括供水源、管道长度、管径、材料、地形条件等信息。

3.2 设计流量确定根据给定的用水量和供水要求，确定给水管道的设计流量。

设计流量是给水系统中的水量，通常根据当地的用水量统计数据和供水规范来确定。

3.3 确定管道尺寸和水力参数在知道设计流量后，可以通过水力计算方法，计算得到管道的水力参数，如管道的流速、流量和压力损失等。

3.4 确定管道材料和防腐措施根据水力计算的结果，确定合适的管道材料和防腐措施，保证给水管道在运输过程中的安全和稳定。

4. 水力计算的注意事项在进行市政工程给水管道规范要求的水力计算时，需注意以下几点：4.1 流态判断准确在选择水力计算方法时，要准确判断管道中的流态，以保证计算结果的准确性。

第1节设计任务及设计资料一、设计任务陕西关中地区A县城区给水管网初步设计二、设计资料1.本给水管网设计为陕西关中地区A县城区的给水系统，主要服务对象为县城镇人口生活和工业生产用水；2.城区建筑物按六层考虑。

土壤冰冻深度在地面以下0.5m；3.设计区2010年现状人口95800人，人口机械增长率为5‰，设计水平年为2020年。

供水普及率100％；4.城区工业企业生产.生活用水，见“工业企业用水量资料”（如下）。

城区居民综合生活用水逐时变化见“用水量逐时变化表”（如下）。

工业企业生产生活用水资料综合生活用水逐时变化表1.水量计算；2.管网定线与平面布置；3.水力计算；4.制图与设计说明；5.水泵初步选型与调度方案设计。

四、参考资料1.给水排水手册设计第三册《城镇给水》2.给水排水设计手册第一册《常用资料》3.给水排水设计手册第十册《器材与装置》4.给水排水设计手册第十一册《常用设备》5.《室外给水设计规范》GB50013-20066.《建筑设计防火规范》GB50016-20067.水源工程与管道系统设计计算8.给水工程（第四版教材）第二节给水管网布置及水厂选址该县城的南面有一条自东向西流的水质充沛，水质良好的河流，经勘测和检验，可以作为生活饮用水水源。

该县城地势比较平坦没有太大的起伏变化。

县城的街区分布比较均匀，县城中各工业、企业等用户对水质和水压无特殊要求，因而采用同一给水系统。

县城给水管网的布置取决于县城的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。

考虑要点如下：①干管延伸方向应和二级泵站到大用户方向一致，干管间距采用500～800m②干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为800～1000m左右③干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过④干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度⑤力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用输水管线走向符合城市和工业企业的规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。

第5章 给水管网水力分析计算 (4h)5.1 给水管网水力特性分析管段水力特性： ei n ii i i T Fi i h q q s H H h -=-=-1，s i = s fi + s mi + s pi ，h ei : 静扬程 ei nii i T i F i h q s H H h -±=-=)( (流量方向与管段方向一致时+号)ni i f i T i F i q s H H h )(±=-= (管段上无泵站和局部阻力)( 用海曾-威廉公式 87.4852.1852.167.10DC l q h wi f =)管网恒定流方程组求解条件：节点流量或压力必须有一个已知（定流节点和定压节点） 管网中必须有一个定压节点管网恒定流方程组求解方法：树状管网（管段流量可唯一确定，一次计算完成）环状管网（解环方程组，或解节点方程组，多次计算才能完成）5.2 树状管网水力分析求管段流量：从末端开始逆推法 求节点压头：从定压节点开始顺推法例题：某给水管网如图所示，节点(1) 为清水池，管段[1]上泵站特性为h p =42.6-311.1q p 1.852，节点(1)水头7.80m ，各节点流量、管段参数见图，管道Cw=100。

试进行水力分析，计算各管段流量、各节点水头与自由水头。

节点号(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 地面标高m 9.80 11.50 11.80 15.20 17.40 13.30 12.80 13.70 12.50 15.00解：第一步：从节点(10)开始逆推法求管段流量计算各管段压降第二步：从定压节点(1)开始顺推法求节点水头。

求节点自由水头5.3 环状管网水力分析基本环能量方程虚环 2哈代-克洛斯法管网平差计算步骤：(1) 根据供水情况拟定环状网管段方向，由连续性方程并考虑可靠供水要求分配各管段初始流量q ij ；(2) 求个管段的磨阻系数s (海曾-威廉87.4852.167.10D Cw l s ⋅⋅=，曼宁333.5229.10Dl n s ⋅⋅=)，然后求水头损失n q s h ⋅=(海曾-威廉n=1.852, 曼宁n=2)；(3) 假定顺时针方向管段水头损失为正，计算环内各管段水头损失代数和Σh ij ，如果Σh ij 不为零，以Δh i 表示，称为闭合差。

给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。

2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。

3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。

第2章建筑内部给水系统2.4给水管网的水力计算在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径：给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。

υπ42dq g =πυgq d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ；d j ——计算管段的管内径，m ；υ——管道中的水流速，m/s 。

（2-12）当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。

而流速过小，又将造成管材的浪费。

考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。

但最大不超过2m/s。

工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。

生活给水管道的水流速度 表2-122.4.2 给水管网和水表水头损失的计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。

１. 给水管道的沿程水头损失（2-13）——沿程水头损失，kPa；式中 hyL——管道计算长度，m；i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算：2.4 给水管网的水力计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ；dj——管道计算内径，m；q g——给水设计流量，m3/s；Ch——海澄-威廉系数：塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140；铜管、不锈钢管C h = 130；衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130；普通钢管、铸铁管Ch = 100。

（2-14）设计计算时，也可直接使用由上列公式编制的水力计算表，由管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，查出管径和单位长度的水头损失。

“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。

给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于
2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。

2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。

3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。

给水排水管道工程课程设计指导书环境科学与工程学院第一部分城市给水管网水力计算程序及习题一、程序#define M 18#define N 6#define ep 0.01#include <math.h>int sgn(double x);main(){ int k, i,ko,q,p,flag=0;double h[M];doublel[]={?};doubleD[]={?};doubleQ[]={?};int io[]={?};int jo[]={?};double f[N+1],r[N+1],dq[N+1];for(k=0;k<=M-1;k++){Q[k]=Q[k]*0.001;}for(k=0;k<=M-1;k++){ Q[k]=Q[k]*sgn(io[k]);}ko=0;loop:for(k=0;k<=M-1;k++){ h[k]=10.67*pow(fabs(Q[k]),1.852)*l[k];h[k]=h[k]/(pow(100,1.852)*pow(D[k],4.87))*sgn(Q[k]);}for(i=1;i<=N;i++){ f[i]=0;r[i]=0; dq[i]=0;for(k=0;k<=M-1;k++){if(abs(io[k])!=i) goto map;f[i]=f[i]+h[k];r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]);map: if( abs(jo[k])!=i) continue;f[i]=f[i]+h[k]*sgn(jo[i]);r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]);}dq[i]=-(f[i]/(r[i]*2));}{if (fabs(f[N])<=ep)flag=1;}if (flag==1) goto like;for(k=0;k<=M-1;k++){p=abs(io[k]);q=abs(jo[k]);Q[k]=Q[k]+dq[p]+(dq[q]*sgn(jo[k]));}ko=ko+1;if(flag==0) goto loop;like:printf("\n\n");for(i=1;i<=N;i++){printf("%f\n",f[i]);}printf("ep=%f\n",0.01);printf("n=%d,m=%d,ko=%d\n",N,M,ko); for(k=0;k<=M-1;k++){ printf("%d)",k+1);printf("k=%d, l=%f, h=%f, ",k+1,l[k],h[k]);printf("Q=%f, ",Q[k]*1000);printf("v=%f\n",4*Q[k]/(3.1416*pow(D[k],2)));}}int sgn(double x){ if(x>0)return 1;else if(x==0) return 0;else return -1;}变量说明ep——环内水头损失闭合差允许值(m)；N ——环数；M ——管段数；cz——管道粗糙系数；k ——管段编号；k0——校正次数；L ——管段长度(m)；D ——管径(m)；Q ——管段流量(L/s)；io——管段所属环号(小环号)；初分流量为顺时针，io为正，初分流量为逆时针，io为负；jo——管段所属环号(大环号)，均为负，不相临为零；s ——管段摩阻系数；h ——管段水头损失(m)。

给水管网计算管网计算：第一章例题1.某城市位于江苏北部，城市近期规划人口20万人，规划工业产值为32亿元/年。

根据调查，该市的自来水用水普及率为85%，工业万元产值用水量为95m3（这里包括了企业内生活用水量），工业用水量的日变化系数为1.15，城市道路面积为185hm2,绿地面积为235hm2。

试计算该城市的近期最高日供水量至少为多少？2.某城市最高日每小时供水流量的典型数据如表1-1所列。

试绘出最高日供水量变化曲线，并求出时变化系数。

3.有一座小城市，设计供水规模24000m3/d，不同时段用水量、二级泵站供水量如表1-2，供水量与用水量差额由管网高位水池调节，则高位调节水池的调蓄水量为多少？表1-2 不同时段用水量、二级泵站供水量关系表4. 某城市最高日用水量为27000m3/d，其各小时用水量如下表所示，管网中设有水塔，二级泵站分两级供水，从前一日22点到清晨6点为一级，从6点到22点为另一级，每级供水量等于其供水时段用水量平均值。

试进行以下项目计算：1）时变化系数；5.某城市最高日设计用水量为12万m3/d，清水池调节容积取最高日用水量的15%，室外消防一次灭火用水量为55L/s,同一时间内发生火灾的次数为2次，火灾持续时间按2h计，水厂自用水量在清水池中的贮存量按1500m3计，安全贮量取5000m3,则清水池的有效容积为多少？第三章【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。

【例题】某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为150L／(人·d)，要求最小服务水头为157kPa(15.7m)。

节点4接某工厂，工业用水量为400m3/d，两班制，均匀使用。