【正文】 ?????????????????????環(huán)狀管網(wǎng)造價(jià) C和管理費(fèi)用 M都和管徑 D有關(guān)。當(dāng)流量已知時(shí)，則造價(jià)和管理費(fèi)用與流速 v有關(guān)，因此 年折算費(fèi)用既可以用流速 v的函數(shù)也可以用管徑 D的函數(shù)表示 。 ?流量一定時(shí)，如管徑 D增大（ v相應(yīng)減?。?，則管網(wǎng)造價(jià)和折舊費(fèi)增大 ,而電費(fèi)減小。 ?年折算費(fèi)用 W值隨管徑和流速的改變而變化，是一條 下凹的曲線 ，相應(yīng)于曲線 最小縱坐標(biāo)值的管徑和流速，就是最經(jīng)濟(jì)的。 經(jīng)濟(jì)管徑為 De，經(jīng)濟(jì)流速為 ve。 ?由于水管有標(biāo)準(zhǔn)管徑，如 200mm， 250mm…等，分檔不多，按經(jīng)濟(jì)管徑方法算出的不一定就是標(biāo)準(zhǔn)管徑，這時(shí)可選用 相近的標(biāo)準(zhǔn)管徑 。 ?設(shè)計(jì)中也可采用 平均經(jīng)濟(jì)流速（表 5—1） 來(lái)確定管徑，得出的是 近似經(jīng)濟(jì)管徑。 ?一般大管徑可取較大的平均經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的平均經(jīng)濟(jì)流速。 ?以上是指水泵供水時(shí)的經(jīng)濟(jì)管徑確定方法， 重力供水時(shí) ，各管段的經(jīng)濟(jì)管徑或經(jīng)濟(jì)流速，應(yīng) 按輸水管渠和管網(wǎng)通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的水頭損失總和等于或略小于可以利用的標(biāo)高差來(lái)確定 。 ?流量和水頭損失的關(guān)系 ? 給水管網(wǎng)任一管段兩端節(jié)點(diǎn)的水壓和該管段水頭損失之間有下列關(guān)系： hij=Hi－ Hj Hi、 Hj——從某一基準(zhǔn)面算起的管段起端 i和終端 j的水壓， m； hij——管段 ij的水頭損失， m。 ?在管網(wǎng)計(jì)算中，主要考慮沿程水頭損失。至于局部水頭損失，因和沿程水頭損失相比很小，通常忽略不計(jì)。 ?均勻流流速公式（謝才公式） —重力加速度?！?；—阻力系數(shù)，——水管內(nèi)徑；—或水力坡度；—單位長(zhǎng)度水頭損失，—；，圓管滿流時(shí)，—水利半徑，——謝才系數(shù)；——管內(nèi)平均流速；—g8Di4DDD4RXARRC22822222222222CgvgvDgvDCggvRCgRCviRiCv?????????????????—流量。—；—比阻，—?jiǎng)t有：qD64aaaqqD642gD16qD828445222252242222222CCCggvDiCgDqvvDq????????????????????—摩阻。——管段長(zhǎng)度；—；—指數(shù)，通常為—alsl2nsqa lqlaqh nnn??????? li?給水管的三種水流流態(tài) ? 阻力平方區(qū) ，此時(shí)比阻 a值僅和管徑及水管內(nèi)壁粗糙度有關(guān)，而和 Re數(shù)（雷諾數(shù)）無(wú)關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速 v≥／ s時(shí)或金屬管內(nèi)壁無(wú)特殊防腐措施時(shí)，就屬于這種情況； ? 過(guò)渡區(qū) ，此時(shí)，比阻 a值和管徑、水管內(nèi)壁粗糙度以及 Re數(shù)有關(guān)，例如舊鑄鐵管和舊鋼管在流速 v／ s時(shí)，以及石棉水泥管在各種流速時(shí)的情況； ? 水力光滑區(qū) ，此時(shí)比阻 a值和管徑及 Re數(shù)有關(guān)，但和水管內(nèi)壁祖糙度無(wú)關(guān)，例如應(yīng)用塑料管和玻璃管時(shí)。 ?舍維列夫公式 225 . 22v8 6 1Dv0 . 0 0 0 9 1 2i1 . 2 m / svqD0 0 1 7 3 D1D1 6 q0 0 1 0 Dv0 . 0 0 1 0 7i1 . 2 m / sv10??????????????時(shí)，時(shí)，攝氏度時(shí)：管，水溫適用于舊鑄鐵管和舊鋼?計(jì)算舊鑄鐵管和舊鋼管水力坡度 i時(shí)，如流速 v≥,則舍維列夫公式的比阻 a=— 2。 ?舍維列夫公式 ? 當(dāng)水流在過(guò)渡區(qū)（ v），應(yīng)在表 5—2的 a值上乘以修正系數(shù) K， K值見(jiàn)表 5—3。 ?巴甫洛夫斯基公式 ? 適用于混凝土管、鋼筋混凝土管和渠道的水頭損失計(jì)算。 ? ?。，式中，時(shí)，；，式中，時(shí)，會(huì)得到如下結(jié)果：，將此式帶入，則有：值可采用時(shí)，凝土管，當(dāng)對(duì)于混凝土管和鋼筋混?！Π霃剑?；般采用土管和鋼筋混凝土管一—管壁粗燥系數(shù)，混凝——指數(shù)，—）（謝才系數(shù)巴甫洛夫斯基公式中，22222522261612/1yD0 0 2 0 2 aqD0 0 2 0 2 aqi0 1 D0 0 1 7 4 aqD0 0 1 7 4 aqi0 1 ,qDC64aqi4Dn1Rn1C61mR0 1 ~0 1 s/mRn1C?????????????????????????????巴甫洛夫斯基公式 ? 巴甫洛夫斯基公式中的比阻 a值 ?海曾 —威廉公式 頭損失。力坡度即單位長(zhǎng)度的水從而也就可以計(jì)算出水也就可以確定出來(lái)了；確定后，值可以確定出來(lái)；管徑管材確定后，則；—值可查表系數(shù)，為一系數(shù)，但并非謝才此處，則則有：，此處 5 5 8 5 5 5 8 5 DCaC55CCDCaqDCiDCl6 7 h8 5 ?????????nnaqaqh?海曾 —威廉公式 ? 系數(shù) C值 ?柯?tīng)柌蹇斯? 值。度的水頭損失水力坡度也就是單位長(zhǎng)中，就可以得到帶入式；將已知，即可確定出已知，；；據(jù)上式確定出已知，確定出后即可根已知、值；管材確定后即可取定出?！獏⒖急怼^對(duì)粗燥度，其值可——阻力系數(shù)；—i2gvDivDvqD2gvDiRekk65kRe/lg2122??????????????????????Dk?柯?tīng)柌蹇斯? ?給水管網(wǎng)計(jì)算目的在于求出各水源節(jié)點(diǎn)（如泵站、水塔等）的供水量、各管段中的流量和管徑以及全部節(jié)點(diǎn)的水壓。 ? 環(huán)狀網(wǎng) 管段數(shù) P、節(jié)點(diǎn)數(shù) J（包括泵站、水塔等水源節(jié)點(diǎn)）和環(huán)數(shù) L之間的關(guān)系： P=J+L－ 1 ? 樹(shù)狀網(wǎng) 環(huán)數(shù) L=0，所以 P=J－ 1 ?管網(wǎng)計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)流量 qi= ∑q1 、管段長(zhǎng)度l、管徑 D和阻力系數(shù) λ 等為已知，需要求解的是管網(wǎng)各管段的流量 qij（此處求解的是最終滿足要求的管段流量而并非是初分流量）或水壓 Hi，所以 P個(gè)管段就有 P個(gè)未知數(shù)。因此環(huán)狀網(wǎng)計(jì)算時(shí)必須 列出 P=J+L－ 1個(gè)方程 ，才能求出P個(gè)流量。 ?管網(wǎng)計(jì)算的原理是基于 質(zhì)量守恒和能量守恒 ，由此得出 連續(xù)性方程和能量方程 。 ?連續(xù)性方程 ? 按照 對(duì)任一節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，流向該節(jié)點(diǎn)的流量必須等于從該節(jié)點(diǎn)流出的流量。 ? 離開(kāi)節(jié)點(diǎn)的流量為正，流向節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)。 ? 如管網(wǎng)有 J個(gè)節(jié)點(diǎn)，只可以寫(xiě)出類(lèi)似于式 qi+∑ qij=0的獨(dú)立方程 J－ 1個(gè)。因?yàn)?J個(gè)節(jié)點(diǎn)可以對(duì)應(yīng) J個(gè)類(lèi)似的方程，但其中任一方程可從其余 J－ 1個(gè)方程導(dǎo)出。 ? ?? ?? ? ?????????????????0.... . . . . . . . . .00121Jijiijiijiqqqqqq?能量方程 ?表示管網(wǎng)每一環(huán)中各管段的水頭損失總和等于零的關(guān)系。 ?水流順時(shí)針?lè)较虻墓芏嗡^損失為正，逆時(shí)針?lè)较虻臑樨?fù) 。 ? ?? ?? ? ????????????? ?0.............002Lijijijhhh?能量方程 ?如水頭損失用指數(shù)公式 h=sqn表示，則能量方程還可以表示為： ? ?? ?? ? ??????????????0. . .. . . . . . . . . .002Lnijijnijijnijijqsqsqs?壓降方程 ? ?正，流向節(jié)點(diǎn)時(shí)為負(fù)。流離節(jié)點(diǎn)的管段流量為方向而定，這里假定出該節(jié)點(diǎn)的各管段流量總括號(hào)內(nèi)的正負(fù)號(hào)視進(jìn)。—連接該節(jié)點(diǎn)的管段數(shù)——管段摩阻；—對(duì)某一基準(zhǔn)點(diǎn)的水壓；和—節(jié)點(diǎn)—，則有又NsjiH,H0qq/ijjiN11iji11???????????????????? ????????????? ?????nijjiinijjinijijijnijijijsHHqsHHshqqsh?給水管網(wǎng)計(jì)算實(shí)質(zhì)上是 聯(lián)立求解連續(xù)性方程、能量方程和管段壓降方程 。 ?在管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，根據(jù)求解的未知數(shù)是管段流量還是節(jié)點(diǎn)水壓，可以分為 解環(huán)方程、解節(jié)點(diǎn)方程和解管段方程 三類(lèi)，在具體求解過(guò)程中可采用不同的算法。 ?管網(wǎng)經(jīng)流量分配后， 各節(jié)點(diǎn)初分流量已滿足連續(xù)性方程 ，可是由該流量求出的管段水頭損失， 并不同時(shí)滿足 L個(gè)環(huán)的能量方程 。為此必須多次將 各管段的流量反復(fù)調(diào)整 ，直到滿足能量方程，從而得出各管段的最終流量和水頭損失。 ?解環(huán)方程時(shí)，哈代 —— 克羅斯 (Hardy Cross)法是其中常用的一種算法。由于環(huán)狀網(wǎng)中，環(huán)數(shù)少于節(jié)點(diǎn)數(shù)和管段數(shù)，相應(yīng)的以環(huán)方程數(shù)為最少，因而成為 手工計(jì)算時(shí)的主要方法 。 ?解節(jié)點(diǎn)方程是在 假定每一節(jié)點(diǎn)水壓 的條件下，應(yīng)用連續(xù)性方程以及管段壓降方程 ，通過(guò)計(jì)算調(diào)整，求出每一節(jié)點(diǎn)的最終水壓。節(jié)點(diǎn)的水壓已知后，即可以 從任一管段兩端節(jié)點(diǎn)的水壓差得出該管段的水頭損失 ，進(jìn)一步從流量和水頭損失之間的關(guān)系 算出管段流量 。 ?工程上常用的算法有哈代 —— 克羅斯法。 ?解節(jié)點(diǎn)方程是應(yīng)用 計(jì)算機(jī)求解 管網(wǎng)計(jì)算問(wèn)題時(shí)，應(yīng)用最廣的一種算法。 ?該法是 應(yīng)用連續(xù)性方程和能量方程 ，求得各管段流量和水頭損失，再 根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)水壓求出其余各節(jié)點(diǎn)水壓 。 ?需借助 計(jì)算機(jī) 才能快速求解 。 解管段方程同解環(huán)方程的區(qū)別在于，解環(huán)方程，初分流量已滿足連續(xù)性方程，然后解能量方程，調(diào)整初分流量，得最終管段流量和水頭損失。而解管段方程，則是通過(guò)一定手段的簡(jiǎn)化上來(lái)就同時(shí)解連續(xù)性方程（不初分流量）和能量方程，因此工作量大，需電算，但所得結(jié)果直接就是滿足要求的管段最終流量和水頭損失。