第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)2023/1/111Freetemplatefrom第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.1給排水管網(wǎng)水流特征3．2管渠水頭損失計(jì)算3．3非滿流管渠水力計(jì)算3．4管道的水力等效簡(jiǎn)化2023/1/112Freetemplatefrom3.1給排水管網(wǎng)水流特征3．1．1流態(tài)特征33．1．2恒定流與非恒定流水量變化－非恒定流（復(fù)雜）－按恒定流計(jì)算3．1．3均勻流與非均勻流水流參數(shù)往往隨時(shí)間和空間變化－非均勻流43．1．4壓力流與重力流1．壓力流：hf∝n、l、v；與H、I無(wú)關(guān)（壓能克服水流阻力）2．重力流：靠水的位能克服3．1．5水流的水頭與水頭損失水頭是指單位重量的流體所具有的機(jī)械能。H＝Z＋P/γ＋v2/2g5水頭損失：流體克服流動(dòng)阻力所消耗的機(jī)械能6

3．2管渠水頭損失計(jì)算3．2．1沿程水頭損失計(jì)算管渠沿程水頭損失用謝才公式7圓管滿流，沿程水頭損失也可以用達(dá)西公式表示：

C、λ與水流流態(tài)有關(guān)，一般采用經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。常用：81．舍維列夫公式適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿管紊流，水溫100C0（給水管道計(jì)算）92．海曾－威廉公式適用：較光滑圓管滿流紊流（給水管道）103．柯?tīng)柌蹇耍瓚烟毓竭m用：各種紊流，是適應(yīng)性和計(jì)算精度最高的公式11124.巴甫洛夫斯基公式適用：明渠流、非滿流排水管道135．曼寧公式

曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6時(shí)的特例，適用于明渠或較粗糙的管道計(jì)算。143．2．2沿程水頭損失計(jì)算公式的比較與選用巴甫洛夫斯基公式適用范圍廣，計(jì)算精度也較高，特別是對(duì)于較粗糙的管道，管道水流狀態(tài)仍保持較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，最佳適用范圍為1.0≤e≤5.0mm；曼寧公式亦適用于較粗糙的管道，最佳適用范圍為0.5≤e≤4.0mm；海曾－威廉公式則適用于較光滑的管道，特別是當(dāng)e≤0.25mm（CW≥130）時(shí)，該公式較其它公式有較高的計(jì)算精度；舍維列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之間給出了令人滿意的結(jié)果，對(duì)舊金屬管道較適用，但對(duì)管壁光滑或特別粗糙的管道是不適用的。153．2．3局部水頭損失計(jì)算式中hm——局部水頭損失，m；

ξ——局部阻力系數(shù)。給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過(guò)沿程水頭損失的5%，常忽略局部水頭損失的影響，不會(huì)造成大的計(jì)算誤差。163．2．4水頭損失公式的指數(shù)形式有利于管網(wǎng)理論分析，便于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。1．沿程水頭損失公式的指數(shù)形式為：式中

k、n、m——指數(shù)公式參數(shù)；

a——比阻，即單位管長(zhǎng)的摩阻系數(shù)，

172．局部水頭損失公式的指數(shù)形式為：3．沿程水頭損失與局部水頭損失之和式中Sm——局部阻力系數(shù)；式中Sg——管道阻力系數(shù)；。183．3非滿流管渠水力計(jì)算水力計(jì)算目的：確定3．3．1非滿流管渠水力計(jì)算公式1．非滿流管渠水力計(jì)算公式19常用的均勻流基本公式有：式中Q——流量（m3/s）；

ω——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）

v

——流速（m/s）；

R——水力半徑（ｍ）；

I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）。

n

——管壁粗糙系數(shù)（見(jiàn)表）。20排水管渠粗糙系數(shù)表

管渠類(lèi)別粗糙系數(shù)n管渠類(lèi)別粗糙系數(shù)n石棉水泥管、鋼管0.012漿砌磚渠道0.015木槽0.012～0.014漿砌塊石渠道0.017陶土管、鑄鐵管0.013干砌塊石渠道0.020～0.025混凝土管、鋼筋混凝土管水泥砂漿抹面渠道0.013～0.014土明渠包括（帶草皮）0.025～0.03021――非滿流管渠水力計(jì)算基本公式v、q、D、h/D、I五個(gè)變量，已知三個(gè)，求另兩個(gè)。22簡(jiǎn)化：水力計(jì)算表，按兩個(gè)公式制成圖表。簡(jiǎn)單，精度較差，且只適用于一種管材。借助滿流水力計(jì)算公式并通過(guò)一定的比例變換進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)一條滿流管渠與待計(jì)算的非滿流管渠具有相同的D和I，滿流時(shí)，23243．3．2非滿流管渠水力計(jì)算方法1．常采用水力計(jì)算圖或表進(jìn)行計(jì)算

水力計(jì)算圖適用于混凝土及鋼筋混凝土管道，其粗糙系數(shù)n＝0.014。每張圖適用于一個(gè)指定的管徑。圖上的縱座標(biāo)表示坡度I，即是設(shè)計(jì)管道的管底坡度，橫座標(biāo)表示流量Q，圖中的曲線分別表示流量、坡度、流速和充滿度間的關(guān)系。當(dāng)選定管材與管徑后，在流量Q、坡度I、流速v、充滿度h/D四個(gè)因素中，只要已知其中任意兩個(gè)，就可由圖查出另外兩個(gè)。

2.借助于滿流水力計(jì)算公式并通過(guò)一定的比例變換進(jìn)行計(jì)算。

253．4管道的水力等效簡(jiǎn)化管網(wǎng)簡(jiǎn)化：利用水力等效簡(jiǎn)化原理水力等效簡(jiǎn)化原則：簡(jiǎn)化后，等效的管網(wǎng)對(duì)象與原來(lái)的實(shí)際對(duì)象具有相同的水力特性。263．4．1串聯(lián)或并聯(lián)管道的簡(jiǎn)化1．串聯(lián)272．并聯(lián)當(dāng)并聯(lián)管道直徑相同時(shí)283．4．2沿線均勻出流的簡(jiǎn)化干管配水情況29假設(shè)沿線出流是均勻的，