《給水管網(wǎng)水力計算》課件

給水管網(wǎng)水力計算水力計算是給水管網(wǎng)設計的基礎，用于確定管網(wǎng)的水力特性，例如流量、壓力、流速和能量損失。這些計算對確保給水系統(tǒng)有效運行至關(guān)重要，并滿足用戶的供水需求。課程導入生活中的供水干凈安全的水資源，是現(xiàn)代社會的基礎設施，是保證城市居民生活和城市經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。復雜的水管網(wǎng)城市供水系統(tǒng)涉及復雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，需要專業(yè)知識和技術(shù)才能進行設計和管理。緒論給水管網(wǎng)水力計算是水力學在給水工程中的應用。水力學研究流體在靜止和運動狀態(tài)下的規(guī)律。給水管網(wǎng)水力計算就是運用水力學原理，對給水管網(wǎng)進行計算和分析，以確保水資源的有效利用和供水質(zhì)量的穩(wěn)定性。本課程旨在幫助學生掌握給水管網(wǎng)水力計算的基本理論和方法，并能運用這些方法解決實際工程問題。課程內(nèi)容涵蓋了給水管網(wǎng)概述、管道水力計算基礎、管網(wǎng)水頭計算方法、管網(wǎng)設計實例等方面。給水管網(wǎng)概述1復雜系統(tǒng)給水管網(wǎng)是由各種管道、閥門、水泵、水箱等組成的一個復雜系統(tǒng)。2供水保障它的主要功能是將水源輸送到各個用戶，為居民生活、工業(yè)生產(chǎn)提供水源保障。3水力計算重要準確進行給水管網(wǎng)的水力計算對保證供水安全、提高供水效率至關(guān)重要。管道水力計算基礎流量管道流量是單位時間內(nèi)流經(jīng)管道的水量，單位為立方米每秒(m3/s)。流速流速是指水流在管道中的速度，單位為米每秒(m/s)。壓力壓力是水流對管道壁施加的力，單位為帕斯卡(Pa)。管道特性管道長度、直徑、材質(zhì)等影響水流流動阻力，進而影響壓力損失。管道阻力計算管道阻力定義管道阻力是指流體在管道中流動時，由于流體與管壁之間摩擦產(chǎn)生的阻力，導致流體能量損失。阻力系數(shù)計算阻力系數(shù)是管道阻力的一個重要參數(shù)，它反映了管道阻力的程度。阻力系數(shù)可以通過公式計算，也可以通過查表獲得。阻力損失計算根據(jù)阻力系數(shù)和流體流量、管徑、管長等參數(shù)，可以計算出管道阻力損失。影響因素分析管道阻力會受到多種因素的影響，包括流體性質(zhì)、管道材質(zhì)、管道直徑、管道長度、管道彎頭等。管網(wǎng)基本參數(shù)確定管網(wǎng)基本參數(shù)確定是管網(wǎng)水力計算的基礎，影響著計算結(jié)果的準確性。確定基本參數(shù)需要考慮多個因素，包括：供水區(qū)域人口規(guī)模用水量和用水需求變化規(guī)律水源供水能力和水質(zhì)管道材質(zhì)和管徑水泵性能和水壓水龍頭和閥門的種類合理的管網(wǎng)基本參數(shù)設置可以提高管網(wǎng)運行效率，降低供水成本，保證水質(zhì)安全。管網(wǎng)水頭計算方法給水管網(wǎng)水頭計算是管網(wǎng)設計和運行管理的重要環(huán)節(jié)，對保證供水安全、節(jié)約用水資源具有重要意義。常用的管網(wǎng)水頭計算方法主要有以下幾種：1水力模型法利用水力模型進行模擬實驗2節(jié)點法基于節(jié)點流量和壓力平衡3管段法考慮管段水頭損失4數(shù)值計算法利用計算機程序進行求解水力模型法是通過搭建物理模型進行模擬實驗，但成本較高，效率較低。節(jié)點法和管段法是傳統(tǒng)的水頭計算方法，相對簡單易懂，但準確性受限。數(shù)值計算法利用計算機程序進行求解，效率高，精度高，是目前應用較為廣泛的方法。循環(huán)給水管網(wǎng)計算1確定計算目標明確計算目的和范圍2建立管網(wǎng)模型包括管線、節(jié)點、水源等3設定邊界條件水源流量、水壓等4進行水力計算采用節(jié)點法或管路法循環(huán)給水管網(wǎng)計算是管網(wǎng)水力計算的重要組成部分。它通過分析管網(wǎng)的水頭損失、流速等參數(shù)，評估管網(wǎng)的供水能力。分支給水管網(wǎng)計算1節(jié)點水頭計算首先，需要確定每個節(jié)點的水頭，包括水壓和水位。2流量分配根據(jù)節(jié)點水頭和管網(wǎng)阻力，計算各分支管道的流量分配。3水頭損失最后，計算各分支管道的總水頭損失，評估管網(wǎng)的供水能力。管網(wǎng)最大流速計算最大流速是管網(wǎng)運行中重要的指標，它決定著管道的安全性和效率。最大流速過高會造成管道水錘、管壁磨損、水力損失增大等問題，影響管網(wǎng)運行安全和效率。計算公式Vmax=Q/A符號解釋Vmax：最大流速，Q：流量，A：管道截面積管網(wǎng)最小流速計算最小流速是指管網(wǎng)中水流速度的最低值，通常情況下，為了防止管網(wǎng)中水流停滯，避免水質(zhì)惡化，需要保證管網(wǎng)的最小流速。最小流速的計算方法，通常需要根據(jù)管網(wǎng)的實際情況，結(jié)合水質(zhì)要求、管道材質(zhì)、水溫等因素進行綜合考慮。0.2m/s一般情況下，最小流速應不低于0.2m/s0.5m/s對于一些特殊的管網(wǎng)，例如，供水管網(wǎng)中可能需要更高的最小流速，例如0.5m/s管網(wǎng)壓力計算計算方法計算公式應用場景水頭損失法H=hf+hL計算管網(wǎng)中各點的壓力節(jié)點法Q=K*ΔH計算管網(wǎng)中各節(jié)點的流量水力平衡法∑Q=0,∑H=0計算管網(wǎng)中各管段的流量和壓力管網(wǎng)水頭損失計算管網(wǎng)水頭損失是指水流在管網(wǎng)中流動時，由于摩擦阻力和局部阻力造成的能量損失。水頭損失計算是管網(wǎng)水力計算的核心內(nèi)容之一，是確定管網(wǎng)流量、壓力、水頭等參數(shù)的重要基礎。水頭損失計算方法主要有以下幾種：達西-魏斯巴赫公式謝齊公式哈根-泊肅葉公式曼寧公式水頭損失計算結(jié)果會影響管網(wǎng)的供水能力、壓力和水質(zhì)，因此需要認真進行計算。管徑選擇計算1流量需求根據(jù)用水量確定流量需求，如居民用水、工業(yè)用水等。2流速限制根據(jù)管材類型、水質(zhì)要求，確定流速范圍。3水頭損失根據(jù)管長、管材阻力系數(shù)，計算水頭損失。4管徑選擇根據(jù)流量、流速、水頭損失，選擇合適的管徑。管徑選擇是水力計算中重要的步驟，確保管網(wǎng)正常運行。管網(wǎng)供水能力計算計算供水管網(wǎng)的最大供水能力，確保滿足用戶需求，避免出現(xiàn)供水不足的問題。100%水量平衡通過水量平衡方程，計算管網(wǎng)的總供水量。100M流量計算根據(jù)管網(wǎng)的流量，確定各個管段的供水能力。100kPa壓力計算通過壓力計算，確保管網(wǎng)的壓力能夠滿足用戶需求。10%水頭損失考慮管網(wǎng)的水頭損失，確保供水能力滿足用戶需求。供水管網(wǎng)設計實例實際供水管網(wǎng)設計需要考慮多種因素，包括人口密度、用水量、地形地貌、水源條件等。設計過程涉及管網(wǎng)布局、管徑選擇、水頭損失計算、壓力控制等。本節(jié)將以一個典型住宅區(qū)供水管網(wǎng)設計為例，展示管網(wǎng)設計的基本流程和步驟。管網(wǎng)調(diào)度管理實時監(jiān)測實時監(jiān)測管網(wǎng)運行狀況，包括水壓、流量、水質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)。調(diào)度控制根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整管網(wǎng)運行模式，優(yōu)化供水效率。應急預案制定完善的應急預案，應對突發(fā)事件，保障供水安全。數(shù)據(jù)分析對管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行分析，識別問題，改進管理方法。管網(wǎng)優(yōu)化設計優(yōu)化目標提高供水效率、降低能耗、減少水損、提升供水可靠性、降低運行成本、改善水質(zhì)等。優(yōu)化方法水力模型模擬、遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡等。優(yōu)化內(nèi)容管網(wǎng)布局、管徑選擇、泵站配置、水質(zhì)控制、調(diào)度管理、水價機制等。管網(wǎng)分區(qū)供水分區(qū)供水將管網(wǎng)劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域獨立供水，減少水壓損失和漏損。分區(qū)管理對每個區(qū)域的用水量、水壓等進行獨立管理，提高供水效率。區(qū)域控制在每個區(qū)域設置閥門或控制系統(tǒng)，以便靈活控制水流，實現(xiàn)區(qū)域性調(diào)節(jié)。管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)控制閥門通過控制閥門的開閉程度，調(diào)節(jié)管網(wǎng)不同區(qū)域的壓力，保證供水壓力穩(wěn)定。增壓泵站利用增壓泵站提升水壓，彌補管網(wǎng)壓力不足，確保供水壓力達到要求。儲水池利用儲水池調(diào)節(jié)水量，確保水壓穩(wěn)定，避免因水量波動導致水壓下降。水壓傳感器實時監(jiān)測管網(wǎng)水壓，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并進行相應調(diào)節(jié)。管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測監(jiān)測水質(zhì)指標，如濁度、余氯、pH值、細菌總數(shù)等，確保水質(zhì)安全。實時監(jiān)測與預警實時監(jiān)測水質(zhì)變化，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并發(fā)出預警信息，避免水質(zhì)污染事故發(fā)生。數(shù)據(jù)分析與評估對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，評估水質(zhì)狀況，并制定相應的改善措施。管網(wǎng)漏損控制漏損監(jiān)測漏損監(jiān)測是管網(wǎng)漏損控制的關(guān)鍵，可以幫助確定漏損的發(fā)生位置、程度和類型。常用的漏損監(jiān)測方法包括流量監(jiān)測、壓力監(jiān)測和聲學監(jiān)測等。漏損修復漏損修復是降低管網(wǎng)漏損率的直接手段，包括漏點查找、漏點修復、管道更換等。管網(wǎng)維護定期維護和保養(yǎng)可以降低管網(wǎng)漏損風險，延長管網(wǎng)使用壽命。定期清洗管道、更換老舊管道、加強防腐蝕等措施可以有效降低漏損率。管網(wǎng)檢測診斷11.視覺檢測利用攝像機、內(nèi)窺鏡等設備對管道內(nèi)部進行檢查，直觀地觀察管道內(nèi)部情況，例如腐蝕、沉積物、裂縫等。22.非破壞性檢測利用聲波、射線等方法對管道進行檢測，判斷管道的完整性、厚度、材質(zhì)等，無需破壞管道結(jié)構(gòu)。33.漏水檢測利用聲學儀器或其他技術(shù)方法查找管網(wǎng)漏水點，減少漏水量，提高供水效率。44.水質(zhì)檢測定期對管網(wǎng)水質(zhì)進行檢測，監(jiān)測水質(zhì)指標，確保供水安全，符合國家標準。管網(wǎng)維修養(yǎng)護定期檢查定期檢查管網(wǎng)設施，例如管道、閥門、水表等，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行維護。檢查內(nèi)容包括：管道腐蝕、漏水、破裂、閥門損壞、水表故障等。及時維修發(fā)現(xiàn)問題后，及時進行維修或更換，防止問題擴大，影響供水安全。維修工作應由專業(yè)的維修人員進行，使用合適的材料和技術(shù)，確保維修質(zhì)量?？茖W管理建立完善的管網(wǎng)維修養(yǎng)護制度，制定維修計劃，并定期進行評估和調(diào)整。配備專業(yè)的維修隊伍，配備必要的工具和設備，確保維修工作的順利進行。管網(wǎng)改造升級更換老化管道替換老化、破損管道，提升供水可靠性。優(yōu)化管網(wǎng)布局根據(jù)實際需求調(diào)整管徑和管線，提高供水效率。智能化管網(wǎng)管理引入智能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)測和遠程控制。管網(wǎng)設施保護定期檢查定期檢查管網(wǎng)設施，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，避免故障發(fā)生。維護保養(yǎng)定期維護保養(yǎng)管網(wǎng)設施，延長其使用壽命，提高供水安全性和可靠性。防腐蝕處理采取防腐蝕措施，保護管網(wǎng)設施免受腐蝕，延長其使用壽命。安全管理加強安全管理，制定安全操作規(guī)程，提高管網(wǎng)設施運行安全。管網(wǎng)遠程監(jiān)控管網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測管網(wǎng)運行狀態(tài)，包括水壓、流量、水質(zhì)等指標。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，實現(xiàn)對管網(wǎng)的遠程管理和控制。通過遠程監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)問題，減少故障發(fā)生率，提高供水效率。給水管網(wǎng)問題分析漏損問題管網(wǎng)漏損會導致水資源浪費，增加運營成本，影響供水安全。水壓問題水壓不足或過高都會影響用戶用水體驗，甚至造成設施損壞。腐蝕問題管道腐蝕會降低管網(wǎng)使用壽命，造成漏水和水質(zhì)污染。水質(zhì)問題水質(zhì)污染會影響人體健康，需要采取措施進行控制和處理。給水管網(wǎng)管理措施1定期維護定期檢查管網(wǎng)設施，及時維修損壞部位，防止漏水和管道腐蝕。2水質(zhì)監(jiān)測對水源、管網(wǎng)和用戶用水進行水質(zhì)監(jiān)測，確保水質(zhì)安