第3章给水排水管网水力学基础ppt课件.ppt

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1、第3章给水排水管网水力学基础§3.1给水排水管网水流特征§3.2管渠水头损失计算§3.3非满流管渠水力计算§3.4管道的水力等效简化§3.5水泵与泵站水力特性3.1给水排水管网水流特征3.1.1流态特征3.1.2恒定流与非恒定流水量变化－非恒定流（复杂）－按恒定流计算3.1.3均匀流与非均匀流水流参数往往随时间和空间变化－非均匀流3．1．4压力流与重力流1．压力流：hf∝e、l、v；与H、I无关（压能克服水流阻力）2．重力流：靠水的位能克服3．1．5水流的水头与水头损失水头是指单位重量的流体所具有的机械能。H＝Z＋P/γ＋v2/2g＋h水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能3．

2、2管渠水头损失计算3．2．1沿程水头损失计算管渠沿程水头损失：谢才公式：（m）式中hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s；C――谢才系数；l――管渠长度，m；R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m，对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。圆管满流，沿程水头损失也可以用C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。常用：适用：塑料管、内衬与内涂塑料的钢管。达西公式：1．舍维列夫公式适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温10℃（给水管道计算）2．海曾－威廉公式适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）用于：输配水管道、配水管网水力平差计算。3．柯尔勃洛克－

3、怀特公式适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式。4.巴甫洛夫斯基公式适用：混凝土管(渠)、已作水泥砂浆内衬的金属管道。明渠流、非满流排水管道。5．曼宁公式曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用：明渠或较粗糙的管道计算。适用：明渠均匀流、非满流均匀流水力计算。3.2.2沿程水头损失计算公式的比较与选用巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm；曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为0.5≤e≤4.0mm；海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当e≤0.25

4、mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较高的计算精度；舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的。3.2.3局部水头损失计算式中hm——局部水头损失，m；ξ——局部阻力系数。见表3.5给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响，不会造成大的计算误差。3.2.4水头损失公式的指数形式有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。1．沿程水头损失公式的指数形式为：式中:k、n、m——指数公式参数；a——比阻，即单位管长的摩阻系数，2．局部水头损失公式的指数形式为：3．沿程

5、水头损失与局部水头损失之和：式中Sm——局部阻力系数；式中Sg——管道阻力系数；。3.3非满流管渠水力计算水力计算目的：确定3.3.1非满流管渠水力计算公式1．非满流管渠水力计算公式常用的均匀流基本公式有：式中Q——流量（m3/s）；ω——过水断面面积（m2）v——流速（m/s）；R——水力半径（ｍ）；I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）。n——管壁粗糙系数（见P53表3.4）。排水管渠粗糙系数表管渠类别粗糙系数n管渠类别粗糙系数n石棉水泥管、钢管0.012浆砌砖渠道0.015木槽0.012～0.014浆砌块石渠道0.017陶土管、铸铁管0.013干砌块石渠道0.020～0

6、.025混凝土管、钢筋混凝土管水泥砂浆抹面渠道0.013～0.014土明渠包括（带草皮）0.025～0.030――非满流管渠水力计算基本公式？？？v、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两个。水力计算很复杂。3.3.2非满流管渠水力计算方法（简化）1．常采用水力计算图进行计算水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗糙系数n＝0.014。每张图适用于一个指定的管径。图上的纵坐标表示坡度I，即是设计管道的管底坡度，横坐标表示流量Q，图中的曲线分别表示流量、坡度、流速和充满度间的关系。当选定管材与管径后，在流量Q、坡度I、流速v、充满度h/D四个因素中，只要已知其中任意两个，

7、就可由图查出另外两个。2.比例变换法借助于满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算。详见《给水排水设计手册.第01册.常用资料》P766-803非满流n=0.014，DN150-3000mm充满度流量坡度流速水力计算图精度低，通用性差。2.比例变换法假设有一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的管径D和水力坡度I，其过水断面面积为A0，水力半径为R0，通过流量为qo，流速为vo:证明：A/A0、R/R0、q/qo、v/vo只和充满度(h/D)有关。见图3.3，表3.7例3.