给水排水管网系统榆林学院建筑工程学院第五节管道的水力等效简化为了计算方便，在给水排水管网水力计算过程中，经常采用水力等效原理，将局部管网简化成为一种较简单的形式。如多条管道串联或并联工作时，可以将其等效为单条管道：管道沿线分散的出流或者入流可以等效转换为集中的出流或入流；泵站多台水泵并联工作可以等效为单台水泵等。水力等效简化原则是：经过简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。如两条并联管道简化成一条后，在相同的总输水流量下，应具有相同的水头损失。一、串联或并联管道的简化1.串联当两条或两条以上管道串联使用时，设它们的长度和直径分别为l1,12，，IN和di,d2，dN。如图3-3所示，则可以将它们等效为一条直径为d，长度为1=l1十l2十.十lN的管道。根据水力等效原则有：kd1h,:(3-27)dll2INkd1=kgld,dgdndp台d"1d=(IZ))m图3-3管道串联示意(3-28)d2.并联d, 9,当两条或两条以上管道并联使用dega时，各并联管道的长度1相等，设它dx dn们的直径和流量分别为：di,d2,."",d和q1,q2,"",qn。图3-4管道并联示意如图3-4所示，可以将它们等效为一条直径为d长度为1的管道，输送流量为：q=q1+q2++qn根据水力等效原则和式（3.27)，有：kg/k_k!kgn!admdmdd=(Ed:)"(3-29)i=l当并联管道直径相同，即d=d,=..=d=d，时，则有：25
25 第五节 管道的水力等效简化 为了计算方便，在给水排水管网水力计算过程中，经常采用水力等效原理，将局部管网 简化成为一种较简单的形式。如多条管道串联或并联工作时，可以将其等效为单条管道；管 道沿线分散的出流或者入流可以等效转换为集中的出流或入流；泵站多台水泵并联工作可以 等效为单台水泵等。 水力等效简化原则是：经过简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力 特性。如两条并联管道简化成一条后，在相同的总输水流量下，应具有相同的水头损失。 一、串联或并联管道的简化 1． 串联 当两条或两条以上管道串联使用时，设它们的长度和直径分别为 l 1，l 2，.，lN 和 d1，d2，.， dN。如图 3-3 所示，则可以将它们等效为一条直径为 d，长度为 l＝l 1＋l 2＋.＋lN 的管道。 根据水力等效原则有： n f m kq h l d = （3-27） 1 n N n i m m i i kq kq l l d d = =∑ 1 1 ( / ) N i m m i i l d l = d = ∑ （3-28） 2．并联 当两条或两条以上管道并联使用 时，各并联管道的长度 l 相等，设它 们的直径和流量分别为： d1，d2，.，dN 和 q1，q2，.，qN。 如图 3-4 所示，可以将它们等效 为一条直径为 d 长度为 l 的管道，输送流量为： q＝q1＋q2＋.＋qN 根据水力等效原则和式（3.27），有： 1 2 1 2 n n n n N m m m m N kq kq l kq l kq l l d d d d = = = = ⋯⋯ 1 ( ) N m n n m i i d d = = ∑ （3-29） 当并联管道直径相同，即d d d d 1 2 = = = = ⋯⋯ N i 时，则有： 图 3-3 管道串联示意 图 3-4 管道并联示意 榆林学院建筑工程学院 给水排水管网系统
给水排水管网系统榆林学院建筑工程学院d=(Nd)"=(M)"d,(3-30)[例3-3】两条相同直径管道并联使用，管径分别为DN200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1200mm，试计算等效管道直径。【解】采用曼宁公式计算水头损失，n=2，m=5.333，计算结果见表3-6，如两条DN500mm管道并联，其等效管道直径为：d=(M) d,=23333 ×500=648 (mm)表3-6双管并联等效管道直径双管并联管道直径12002003004005006007008009001000(mm)等效管道的直径2593895196487789081037116712971556(mm)二、沿线均匀出流的简化在给水管网中，配水管道沿线向用户供水，设沿线用户的用水流量为q，向下游管道转输的流量为9t，如图3-5所示。假设沿线出流量是均匀的，则管道内任意断面x处的流量可表示为：q,=9,+1a4+4d图3-5管道沿线出流示意沿程水头损失计算如下：(q +g)1-qdx=d"(n+1)d'qi为了简化计算，现将沿线流量q分为两个集中流量，分别转移到管道的起端和末端，假设转移到末端的沿线流量为αqr，（α称为流量折算系数），其余沿线流量转移到起端，则通过管道的流量为q=q+αq，根据水力等效原则，应有：26
26 ( ) ( ) m n n n m m d Nd N d = = i i （3-30） [例 3-3] 两条相同直径管道并联使用，管径分别为 DN200、300、400、500、600、700、 800、900、1000 和 1200mm，试计算等效管道直径。 [解] 采用曼宁公式计算水头损失，n=2，m=5.333，计算结果见表 3-6，如两条 DN500mm 管道并联，其等效管道直径为： 2 5.333 ( ) 2 500 648 n m d N d = = × = i （mm） 双管并联等效管道直径 表 3-6 双管并联管道直径 （mm） 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 等效管道的直径 （mm） 259 389 519 648 778 908 1037 1167 1297 1556 二、沿线均匀出流的简化 在给水管网中，配水管道沿线向用户供水，设沿线用户的用水流量为 ql，向下游管道转 输的流量为 qt，如图 3-5 所示。假设沿线出流量是均匀的，则管道内任意断面 x 处的流量可 表示为： x t l l x q q q l − = + 沿程水头损失计算如下： 1 1 0 ( ) ( ) ( 1) n n n t l l t l t f m m l l x k q q l q q q h dx k l d n d q + + − + + − = = + ∫ 为了简化计算，现将沿线流量 ql 分为两个集中流量，分别转移到管道的起端和末端， 假设转移到末端的沿线流量为αql ，（α 称为流量折算系数），其余沿线流量转移到起端，则 通过管道的流量为q q q = +t l α ，根据水力等效原则，应有： 图 3-5 管道沿线出流示意 榆林学院建筑工程学院 给水排水管网系统
给水排水管网系统榆林学院建筑工程学院h, =h(9,+9)*l-d(q,+αqd"(n+1)d"q令n=2，=q,/g，代入上式可求得：-(3-31)fy+2从上式可见，流量折算系数α只和值有关，在管网末端的管道，因转输流量为零，即=0，代入上式得α=/1/3=0.577，而在管网起端的管道，转输流量远大于沿线流量→00，流量折算系数α→0.50。由此表明，管道沿线出流的流量可以近似地一分为二，转移到两个端点上，由此造成的计算误差在工程上是允许的。三、局部水头损失计算的简化在给水排水管网中，局部水头损失一般占总水头损失的比例较小，通常可以忽略不计但在一些特殊情况下，局部水头损失必须进行计算。为了简化计算，可以将局部水头损失等效于一定长度的管道（称为当量管道长度）的沿程水头损失，从而可以与沿程水头损失合并计算。设某管道直径为d，管道上的局部阻力设施的阻力系数为，令其局部水头损失与当量管道长度的沿程水头损失相等，则有：=2g"d2gCR经简化得：d_dc(3.-32)元8g式中l一当量管道长度，m。[例3-4]已知某管道直径d=800mm，管壁粗糙系数n=0.0013，管道上有2个45°和一个90°弯头，2个闸阀，2个直流三通，试计算当量管道长度1a。[解】查表3-4，该管道上总的局部阻力系数：=2×0.4+1×0.9+2×0.19+2×0.1=2.28采用曼宁公式计算谢才系数：-1￥11.C=Rx(0.25×0.8)6=58.820.013n求得当量管道长度为：ds0.8x×2.283?458.822=80.41I(m)8g8x9.8127
27 1 1 ( ) ( ) ( 1) n n n t l t t l f m m l q q q q q h k l k l n d q d α + + + − + = = + 令n = 2 ， / q q t l γ = ，代入上式可求得： 2 1 3 α γ γ γ = + + − （3-31） 从上式可见，流量折算系数α 只和 γ 值有关，在管网末端的管道，因转输流量为零， 即γ = 0，代入上式得α = = 1/ 3 0.577 ，而在管网起端的管道，转输流量远大于沿线流量， γ → ∞ ，流量折算系数α → 0.50。由此表明，管道沿线出流的流量可以近似地一分为二， 转移到两个端点上，由此造成的计算误差在工程上是允许的。 三、局部水头损失计算的简化 在给水排水管网中，局部水头损失一般占总水头损失的比例较小，通常可以忽略不计。 但在一些特殊情况下，局部水头损失必须进行计算。为了简化计算，可以将局部水头损失等 效于一定长度的管道（称为当量管道长度）的沿程水头损失，从而可以与沿程水头损失合并 计算。 设某管道直径为 d，管道上的局部阻力设施的阻力系数为ζ，令其局部水头损失与当量 管道长度的沿程水头损失相等，则有： 2 2 2 2 2 2 d d l vv v l g d g C R ζ = = λ 经简化得： 2 8 d d d l C λ g = = ζ ζ （3.-32） 式中 d l —当量管道长度，m。 [例 3-4] 已知某管道直径 d＝800mm，管壁粗糙系数 n＝0.0013，管道上有 2 个 45°和 一个 90°弯头，2 个闸阀，2 个直流三通，试计算当量管道长度 d l 。 [解] 查表 3-4，该管道上总的局部阻力系数： ζ= × + × + × + × = 2 0.4 1 0.9 2 0.19 2 0.1 2.28 采用曼宁公式计算谢才系数： 1 1 6 6 1 1 (0.25 0.8) 58.82 0.013 C R n = = × × = 求得当量管道长度为： 2 0.8 2.28 2 58.82 80.41 8 8 9.81 d d l C g × = = × = × ζ （m） 榆林学院建筑工程学院 给水排水管网系统
给水排水管网系统榆林学院建筑工程学院第四章纟给水管道设计用水量本章内容：1、设计用水量组成2、用水量变化3、用水量计算本章难点：用水量计算城市用水量计算是给水系统规划和设计的主要内容之一，是决定给水系统中水资源的利用量、取水、水处理、泵站和管网等设施的工程建设规模和投资额的基本依据。设计用水量通常由下列各项组成：（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。前者指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水，后者则包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业学校和机关办公楼等用水；（2）工业企业生产用水和职工生活用水：（3）消防用水；（4）浇酒道路和绿地用水等市政用水：（5）管网漏失水量及未预计水量在确定设计用水量时，应根据各种供水对象的使用要求及发展规划和现行用水定额，计算出相应的用水量，最后加以综合作为设计的依据。第一节用水量定额用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。一、生活用水定额生活用水定额指每人、每天的用水量，以L/（Capd）计。影响生活用水定额的因素很多，如当地的水资源和气候条件、人民的生活水平、生活习惯、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关。1.居民生活用水定额和综合生活用水定额设计时应根据当地国民经济、城市发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。如缺乏实际用水资料，则居民生活用水定额和综合生活用水定额可参照现行《室外给水设计规范》的规定。2.公共建筑用水定额可参照现行《建筑给水排水设计规范》的规定。3.工业企业职工生活及淋浴用水定额工业企业职工生活及淋浴用水定额是指工业企业职工在从事生产活动时所消费的生活及淋浴用水量，以L/（Cap·班）计，设计时可按《工业企业设计卫生标准》的规定。工作28
28 第四章 给水管道设计用水量 本章内容： 1、设计用水量组成 2、用水量变化 3、用水量计算 本章难点：用水量计算 城市用水量计算是给水系统规划和设计的主要内容之一，是决定给水系统中水资源的利 用量、取水、水处理、泵站和管网等设施的工程建设规模和投资额的基本依据。 设计用水量通常由下列各项组成： （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。前者指城市中居民的 饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水，后者则包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业、 学校和机关办公楼等用水； （2）工业企业生产用水和职工生活用水； （3）消防用水； （4）浇洒道路和绿地用水等市政用水； （5）管网漏失水量及未预计水量。 在确定设计用水量时，应根据各种供水对象的使用要求及发展规划和现行用水定额， 计算出相应的用水量，最后加以综合作为设计的依据。 第一节 用 水 量 定 额 用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。 一、生活用水定额 生活用水定额指每人、每天的用水量，以 L/（Cap•d）计。影响生活用水定额的因素很 多，如当地的水资源和气候条件、人民的生活水平、生活习惯、收费标准及办法、管理水平、 水质和水压等因素有关。 1.居民生活用水定额和综合生活用水定额 设计时应根据当地国民经济、城市发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上， 结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。如缺乏实际用水资料，则居民生活用 水定额和综合生活用水定额可参照现行《室外给水设计规范》的规定。 2.公共建筑用水定额 可参照现行《建筑给水排水设计规范》的规定。 3.工业企业职工生活及淋浴用水定额 工业企业职工生活及淋浴用水定额是指工业企业职工在从事生产活动时所消费的生活 及淋浴用水量，以 L/（Cap·班）计，设计时可按《工业企业设计卫生标准》的规定。工作 榆林学院建筑工程学院 给水排水管网系统
给水排水管网系统榆林学院建筑工程学院人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。职工淋浴用水定额与车间特征有关，淋浴时间在下班后一小时内进行，二、工业企业生产用水定额工业生产用水一般是指工业企业在生产过程中的用水，包括直接冷却水、工艺用水（产品用水、洗涤用水、直接冷却水、锅炉用水）、空调用水等方面。工业企业生产用水定额通常采用以下三种表示方法：①以万元产值用水量表示。②按单位产品用水量表示。③按每台设备每天用水量表示。可参照有关工业用水量定额。生产用水量通常由企业的工艺部门提供。在缺乏资料时，可参考同类型企业用水指标。在估计工业企业生产用水量时，应按当地水源条件、工业发展情况、工业生产水平，预估将来可能达到的重复利用率。三、消防用水定额消防用水量、水压和火灾延续时间等，应按照现行的《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等执行。四、其他用水浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次1.0~2.0L，每日23次。大面积绿化用水量可采用1.5~4. 0L/(m2· d)。城市的未预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的15%～25%合并计算，工业企业自备水厂的上述水量可根据工艺和设备情况确定。29
29 人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班 25L，高温车间采用每人每班 35L。职工淋浴用水定额与车间特征有关，淋浴时间在下班后一小时内进行， 二、工业企业生产用水定额 工业生产用水一般是指工业企业在生产过程中的用水，包括直接冷却水、工艺用水（产 品用水、洗涤用水、直接冷却水、锅炉用水）、空调用水等方面。 工业企业生产用水定额通常采用以下三种表示方法：①以万元产值用水量表示。②按 单位产品用水量表示。③按每台设备每天用水量表示。可参照有关工业用水量定额。 生产用水量通常由企业的工艺部门提供。在缺乏资料时，可参考同类型企业用水指标。 在估计工业企业生产用水量时，应按当地水源条件、工业发展情况、工业生产水平，预估将 来可能达到的重复利用率。 三、消防用水定额 消防用水量、水压和火灾延续时间等，应按照现行的《建筑设计防火规范》及《高层民 用建筑设计防火规范》等执行。 四、其他用水 浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路 用水量一般为每平方米路面每次 1.0~2.0L，每日 2～3 次。大面积绿化用水量可采用 1. 5～ 4.0L/(m2·d)。 城市的未预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的 15%～25％合并计算，工业企 业自备水厂的上述水量可根据工艺和设备情况确定。 榆林学院建筑工程学院 给水排水管网系统