給水排水管道系系統(tǒng)水力計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)本章內(nèi)容：1、水頭損失計(jì)計(jì)算算2、無(wú)壓圓管的的的水力計(jì)算算3、水力等效簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)化本章難點(diǎn)：無(wú)壓壓壓圓管的的水力力計(jì)算基本概念一、管道內(nèi)水流流流特征進(jìn)行水水水力計(jì)算算前首首先要進(jìn)進(jìn)行流流態(tài)的判判別。判判別流態(tài)態(tài)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)采用用臨界界雷諾數(shù)Rek，臨界雷雷諾諾數(shù)大都都穩(wěn)定定在2000左右，當(dāng)當(dāng)計(jì)計(jì)算出的的雷諾諾數(shù)Re小于2000時(shí)，一般般為為層流，當(dāng)當(dāng)Re大于4000時(shí)，一般般為為紊流，當(dāng)當(dāng)Re介于2000到4000之間時(shí)，水水水流狀態(tài)態(tài)不穩(wěn)穩(wěn)定，屬屬于過(guò)過(guò)渡流態(tài)態(tài)。對(duì)給水排水管道道道進(jìn)行水水力計(jì)計(jì)算時(shí)，管管道道內(nèi)流體體流態(tài)態(tài)均按紊紊流考考慮紊流流態(tài)又分為為為三個(gè)阻阻力特特征區(qū)：：紊流流光滑區(qū)區(qū)、紊紊流過(guò)渡渡區(qū)及及紊流粗粗糙管管區(qū)。二、有壓流與無(wú)無(wú)無(wú)壓流水體沿沿沿流程整整個(gè)周周界與固固體壁壁面接觸觸，而而無(wú)自由由液面面，這種種流動(dòng)動(dòng)稱為有有壓流流或壓力力流。水體沿流流程程一部分分周界界與固體體壁面面接觸，另另一一部分與與空氣氣接觸，具具有有自由液液面，這這種流動(dòng)動(dòng)稱為為無(wú)壓流流或重重力流給水管道道道基本上上采用用有壓流流輸水水方式，而而排排水管道道大都都采用無(wú)無(wú)壓流流輸水方方式。從水流斷斷斷面形式式看，在在給水排排水管管道中采采用圓圓管最多三、恒定流與非非非恒定流流給水排水管道中中中水流的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)，由于于用水水量和排排水量量的經(jīng)常常性變變化，均均處于于非恒定定流狀狀態(tài)，但但是，非非恒定流流的水水力計(jì)算算特別別復(fù)雜，在在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，一一般般也只能能按恒恒定流(又稱穩(wěn)定定流)計(jì)算。四、均勻流與非非非均勻流流液體質(zhì)點(diǎn)流速的的的大小和和方向向沿流程程不變變的流動(dòng)動(dòng)，稱稱為均勻勻流；；反之，液液體體質(zhì)點(diǎn)流流速的的大小和和方向向沿流程程變化化的流動(dòng)動(dòng)，稱稱為非均均勻流流。從總總體上上看，給給水排排水管道道中的的水流不不但多多為非恒恒定流流，且常常為非非均勻流流，即即水流參參數(shù)往往往隨時(shí)時(shí)間和和空間變變化。對(duì)于滿管流動(dòng)，如如果管道截面面在一段距離離內(nèi)不變且不不發(fā)生轉(zhuǎn)彎，則則管內(nèi)流動(dòng)為為均勻流；而而當(dāng)管道在局局部有交匯、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎與變截面面時(shí)，管內(nèi)流流動(dòng)為非均勻勻流。均勻流流的管道對(duì)水水流的阻力沿沿程不變，水水流的水頭損損失可以采用用沿程水頭損損失公式進(jìn)行行計(jì)算；滿管管流的非均勻勻流動(dòng)距離一一般較短，采采用局部水頭頭損失公式進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于非滿管流或或或明渠流流，只只要長(zhǎng)距距離截截面不變變，也也沒(méi)有轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎或或交匯時(shí)時(shí)，也也可以近近似為為均勻流流，按按沿程水水頭損損失公式式進(jìn)行行水力計(jì)計(jì)算，對(duì)對(duì)于短距距離或或特殊情情況下下的非均均勻流流動(dòng)則運(yùn)運(yùn)用水水力學(xué)理理論按按緩流或或急流流計(jì)算。五、水流的水頭頭頭和水頭頭損失失水頭是指單位重重重量的流流體所所具有的的機(jī)械械能，一一般用用符號(hào)或表示，常常用用單位為為米水水柱(mHH2O)，簡(jiǎn)寫(xiě)為為米(m)。水頭分分為為位置水水頭、壓壓力水頭頭和流流速水頭頭三種種形式。位位置置水頭是是指因因?yàn)榱黧w體的位位置高程程所得得的機(jī)械械能，又又稱位能能，用用流體所所處的的高程來(lái)來(lái)度量量，用符符號(hào)表表示；壓壓力水水頭是指指流體體因?yàn)榫呔哂袎簤毫Χ呔哂械牡臋C(jī)械能能，又又稱壓能能，根根據(jù)壓力力進(jìn)行行計(jì)算，即即(式中的為計(jì)計(jì)算算斷面上上的壓壓力，為流流體體的比重)；流速水水頭頭是指因因?yàn)榱髁黧w的流流動(dòng)速速度而具具有的的機(jī)械能能，又又稱動(dòng)能能，根根據(jù)動(dòng)能能進(jìn)行行計(jì)算，即即（式式中為計(jì)算算斷斷面的平平均流流速，g為重力加加速速度）。位置水頭和壓力力力水頭屬屬于勢(shì)勢(shì)能，它它們二二者的和和稱為為測(cè)壓管管水頭頭，流速速水頭頭屬于動(dòng)動(dòng)能。流流體在流流動(dòng)過(guò)過(guò)程中，三三種種形式的的水頭頭(機(jī)械能)總是處于于不不斷轉(zhuǎn)換換之中中。給水水排水水管道中中的測(cè)測(cè)壓管水水頭較較之流速速水頭頭一般大大得多多，在水水力計(jì)計(jì)算中，流流速速水頭往往往可可以忽略略不計(jì)計(jì)。實(shí)際流體存在粘粘粘滯性，因因此此在流動(dòng)動(dòng)中，流流體受固固定界界面的影影響（包包括摩擦擦與限限制作用用），導(dǎo)導(dǎo)致斷面面的流流速不均均勻，相相鄰流層層間產(chǎn)產(chǎn)生切應(yīng)應(yīng)力，即即流動(dòng)阻阻力。流流體克服服阻力力所消耗耗的機(jī)機(jī)械能，稱稱為為水頭損損失。當(dāng)當(dāng)流體受受固定定邊界限限制做做均勻流流動(dòng)（如如斷面大大小，流流動(dòng)方向向沿流流程不變變的流流動(dòng)）時(shí)時(shí)，流流動(dòng)阻力力中只只有沿程程不變變的切應(yīng)應(yīng)力，稱稱沿程阻阻力。由由沿程阻阻力所所引起的的水頭頭損失稱稱為沿沿程水頭頭損失失。當(dāng)流流體的的固定邊邊界發(fā)發(fā)生突然然變化化，引起起流速速分布或或方向向發(fā)生變變化，從從而集中中發(fā)生生在較短短范圍圍的阻力力稱為為局部阻阻力。由由局部阻阻力所所引起的的水頭頭損失稱稱為局局部水頭頭損失失。在給水排水管道道道中，由由于管管道長(zhǎng)度度較大大，沿程程水頭頭損失一一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于局部部水頭損損失，所所以在進(jìn)進(jìn)行管管道水力力計(jì)算算時(shí)，一一般忽忽略局部部水頭頭損失，或或?qū)⒕植孔枳枇D(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成等等效長(zhǎng)長(zhǎng)度的管管道沿沿程水頭頭損失失進(jìn)行計(jì)計(jì)算。第二節(jié)管渠水頭頭頭損失計(jì)計(jì)算一、沿程水頭損損損失計(jì)算算管渠的沿程水頭頭頭損失常常用謝謝才公式式計(jì)算算，其形形式為為：（m）（3-1）式中沿程程水水頭損失，m；過(guò)水?dāng)嗝嫫骄魉?，m/s；謝才系數(shù)；過(guò)水?dāng)嗝嫠Π氚氚霃?，即即過(guò)水水?dāng)嗝婷婷娣e除除以濕周周，m，圓管滿滿流流時(shí)（D為圓管直徑徑）；；管渠長(zhǎng)度，m。對(duì)于圓管滿流，沿沿程水頭損失失也可用達(dá)西西公式計(jì)算：：（m）（3-2）式中圓管直直徑徑，m；重力加速度，mmm/s2；沿程阻力系數(shù)，。沿程阻力系數(shù)或或或謝才系系數(shù)與與水流流流態(tài)有有關(guān)，一一般只只能采用用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式或或半經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式式計(jì)算算。目前前國(guó)內(nèi)內(nèi)外較為為廣泛泛使用的的主要要有舍維維列夫夫（Ф·Α·ЩевееЛЛев）公式、海海曾曾－威廉廉（Hazeenn-Wiillliamms）公式、柯柯?tīng)枲柌蹇丝耍瓚褢烟?Coleebroookk-Whhitte)公式和巴巴甫甫洛夫斯斯基(Н·Н·Павллоовсккийй)等公式，其其其中，國(guó)國(guó)內(nèi)常常用的是是舍維維列夫公公式和和巴甫洛洛夫斯斯基公式式。（1）舍維列夫夫公公式舍維列夫公式根根根據(jù)他對(duì)對(duì)舊鑄鑄鐵管和和舊鋼鋼管的水水力實(shí)實(shí)驗(yàn)（水水溫10℃），提出出了了計(jì)算紊紊流過(guò)過(guò)渡區(qū)的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式。當(dāng)m/s時(shí)(33-33)當(dāng)m/sss時(shí)((3--4)將（3-3）、(33-4)式代入（3-2）式分別別得得：當(dāng)m/s時(shí)（3-5）當(dāng)m/s時(shí)（3-6）（2）海曾－威威廉廉公式海曾－威廉公式式式適用于于較光光滑的圓圓管滿滿管紊流流計(jì)算算：（3-7）式中流量量，m3/s；海曾－威廉粗糙糙糙系數(shù)，其其值值見(jiàn)表3-1；其余符號(hào)意義同同同（3-2）式。海曾－威廉粗糙糙糙系數(shù)值表表3-1管道材料管道材料塑料管150新鑄鐵管、涂瀝瀝瀝青或水水泥的的鑄鐵管管130石棉水泥管120～14000使用5年的鑄鐵鐵管、焊焊接鋼鋼管120混凝土管、焊接接接鋼管、木木管管120使用10年的鑄鑄鐵管、焊焊接接鋼管110水泥襯里管120使用20年的鑄鑄鐵管90～100陶土管110使用30年的鑄鑄鐵管75～90將式（3-7）代代入式（3-2）得：((3-8))（3）柯?tīng)柌迓蹇丝耍瓚烟毓娇聽(tīng)柌蹇耍瓚褢褢烟毓绞竭m用用于各種種紊流流：（3---9）式中雷諾數(shù)數(shù)，，其中中為水的的動(dòng)力粘粘滯系系數(shù)，和和水溫溫有關(guān)，其其單單位為：m2/s；管壁當(dāng)量粗糙度度度，m，由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)確確定，常常用管管材的值見(jiàn)見(jiàn)表3-2。該式適用范圍廣廣廣，是計(jì)計(jì)算精精度最高高的公公式之一一，但但運(yùn)算較較復(fù)雜雜，為便便于應(yīng)應(yīng)用，可可簡(jiǎn)化化為直接接計(jì)算算的形式式：(333-100)常用管渠材料內(nèi)內(nèi)內(nèi)壁當(dāng)量量粗糙糙度（mm）表3-2管渠材料光滑平均粗糙玻璃00.0030.006鋼、PVC或AACC0.0150.030.06有覆蓋的鋼0.030.060.15鍍鋅鋼管、陶土土土管0.060.150.3鑄鐵管或水泥襯襯襯里0.150.30.6預(yù)應(yīng)力混凝土管管管或木管管0.30.61.5鉚接鋼管1.536臟的污水管道或或或結(jié)瘤的的給水水主管線線61530毛砌石頭或土渠渠渠60150300（4）巴甫洛夫夫斯斯基公式巴甫洛夫斯基公公公式適用用于明明渠流和和非滿滿流管道道的計(jì)計(jì)算，公公式為為：（3-11）式中：巴甫洛夫斯基公公公式粗糙糙系數(shù)數(shù)，見(jiàn)表3-3。將（3-11）式式式代入（3-2）式得：：（3-12）常用管渠材料粗粗粗糙系數(shù)數(shù)值表3-3管渠材料管渠材料鑄鐵管、陶土管管管0.013漿砌磚渠道0.015混凝土管、鋼筋筋筋混凝土土管0.013～000.0114漿砌塊石渠道0.017水泥砂漿抹面渠渠渠道0.013～000.0114干砌塊石渠道0.020～000.0225石棉水泥管、鋼鋼鋼管0.012土明渠（帶或不不不帶草皮皮）0.025～000.0330（5）曼寧（MMaanninnng）公式曼寧公式是巴甫甫甫洛夫斯斯基公公式中y＝1/6時(shí)的特例例，適適用于明明渠或或較粗糙糙的管管道計(jì)算算：（3-13）式中粗糙系系數(shù)數(shù)，與（3-12）式中相同同，見(jiàn)見(jiàn)表3-3。將（3-13）式式式代入（3-1）得：（3-14）二、局部水頭損損損失計(jì)算算局部水頭損失用用用下式計(jì)計(jì)算：：（3-15）式中局部水水頭頭損失，m；局部阻力系數(shù)，見(jiàn)見(jiàn)表3-4。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，室外外外給水排排水管管網(wǎng)中的的局部部水頭損損失一一般不超超過(guò)沿沿程水頭頭損失失的5％，因和和沿沿程水頭頭損失失相比很很小，所所以在管管網(wǎng)水水力計(jì)算算中，常常忽略局局部水水頭損失失的影影響，不不會(huì)造造成大的的計(jì)算算誤差。局部阻力系數(shù)表3-4配件、附件或設(shè)設(shè)設(shè)施配件、附件或設(shè)設(shè)設(shè)施全開(kāi)閘閥0.1990°彎頭0.950％開(kāi)啟閘閥閥2.0645°彎頭0.4截止閥3～5.5三通轉(zhuǎn)彎1.5全開(kāi)蝶閥0.24三通直流0.1第三節(jié)無(wú)壓壓壓圓管的的水力力計(jì)算所謂無(wú)壓圓管，是是指非滿流的的圓形管道。在在環(huán)境工程和和給排水工程程中，圓形斷斷面無(wú)壓均勻勻流的例子很很多，如城市市排水管道中中的污水管道道、雨水管道道以及無(wú)壓涵涵管中的流動(dòng)動(dòng)等。這是因因?yàn)樗鼈兗仁鞘撬ψ顑?yōu)斷斷面，又具有有制作方便、受受力性能好等等特點(diǎn)。由于于這類管道內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)都具具有自由液面面，所以常用用明渠均勻流流的基本公式式對(duì)其進(jìn)行計(jì)計(jì)算。圖3-1無(wú)壓圓管均勻流的過(guò)水?dāng)嗝鎴A形斷面無(wú)壓均均均勻流的的過(guò)水水?dāng)嗝嫒缛鐖D3-1所示。設(shè)設(shè)其其管徑為為d水深為h，定義，稱為充滿滿度度，所對(duì)對(duì)應(yīng)的的圓心角角稱為為充滿角角。由由幾何關(guān)關(guān)系可可得各水水力要要素之間間的關(guān)關(guān)系為：：圖3-1無(wú)壓圓管均勻流的過(guò)水?dāng)嗝孢^(guò)水?dāng)嗝婷娣e：：：（3-16）濕周：（3-17）水力半徑：（3-18）所以（3-19）（3-20）為便于計(jì)算，表表表3-5列出不同同充充滿度時(shí)時(shí)圓形形管道過(guò)過(guò)水?dāng)鄶嗝婷娣e積A和水力半半徑徑R的值。不同充滿度時(shí)圓圓圓形管道道過(guò)水水?dāng)嗝娣e積A和水力半半徑徑R的值（表中d以m計(jì)）表表3-5充滿度過(guò)水?dāng)嗝娣eA（m2）水力半徑（R）充滿度過(guò)水?dāng)嗝娣eA（m2）水力半徑（R）0.050.0147ddd20.0326ddd0.550.4426ddd20.2649ddd0.100.0400ddd20.0635ddd0.600.4920ddd20.2776ddd0.150.0739ddd20.0929ddd0.650.5404ddd20.2881ddd0.200.1118ddd20.1206ddd0.700.5872ddd20.2962ddd0.250.1535ddd20.1466ddd0.750.6319ddd20.3017ddd0.300.1982ddd20.1709ddd0.800.6736ddd20.3042ddd0.350.2450ddd20.1935ddd0.850.7115ddd20.3033ddd0.400.2934ddd20.2142ddd0.900.7445ddd20.2980ddd0.450.3428ddd20.2331ddd0.950.7707ddd20.2865ddd0.500.3927ddd20.2500ddd1.000.7845ddd20.2500ddd為了避免上述各各各式繁復(fù)復(fù)的數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算算，在在實(shí)際工工作中中，常用用預(yù)先先制作好好的圖圖表來(lái)進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算，（見(jiàn)見(jiàn)《給給水排水水設(shè)計(jì)計(jì)手冊(cè)》）。下下面介紹計(jì)算算圖表的制作作及其使用方方法。為了使使圖表在應(yīng)用用上更具有普普遍意義，能能適用于不同同管徑、不同同粗糙系數(shù)的的情況，特引引入一些無(wú)量量綱數(shù)來(lái)表示示圖形的坐標(biāo)標(biāo)。設(shè)以分分分別表示示滿流流時(shí)的流流量、流流速、謝謝才系系數(shù)、水水力半半徑；以以分別別表示不不同充充滿度時(shí)時(shí)的流流量、流流速、謝謝才系數(shù)數(shù)、水水力半徑徑。令令：（3-21）（3-22）根據(jù)式式式（3-21）和式（3-22），只要要有有一個(gè)值，就就可求得得對(duì)應(yīng)應(yīng)的A和B值。根據(jù)據(jù)它它們的關(guān)關(guān)系即即可繪制制出關(guān)關(guān)系曲線線，如如圖3-2所示。圖3-2水力計(jì)算圖圖3-2水力計(jì)算圖從圖3-2中可可看看出：當(dāng)h/d=0..95時(shí)時(shí)，Amax=Q/Q0=1.00887，此時(shí)通通過(guò)過(guò)的流量量為最最大，恰恰好為為滿管流流流量量的1.0887倍；當(dāng)h/d=0..81時(shí)時(shí)，Bmax=v/v0=1.116，此時(shí)管管中中的流速速為最最大，恰恰好為為滿管流流時(shí)流流速的1.16倍。因?yàn)?，水水力半徑徑R在＝0.81時(shí)達(dá)到最最大大，其后后，水水力半徑徑相對(duì)對(duì)減小，但但過(guò)過(guò)水?dāng)嗝婷鎱s在在繼續(xù)增增加，當(dāng)當(dāng)＝0.95時(shí)，A值達(dá)到最最大大；隨著著的繼繼續(xù)增加加，過(guò)過(guò)水?dāng)嗝婷骐m然然還在增增加，但但濕周增加加得得更多，以以致致水力半半徑RR相比之下下反反而降低低，所所以過(guò)流流量有有所減少少。在進(jìn)行行行無(wú)壓管管道的的水力計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)，還要要遵從從一些有有關(guān)規(guī)規(guī)定?！妒沂彝馔馀潘O(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》GB55001011-22005中規(guī)定：：（1）污污水管道道應(yīng)按按非滿流流計(jì)算算，其最最大設(shè)設(shè)計(jì)充滿滿度按按其附表表采用用；（2）雨雨水管道道和合合流管道道應(yīng)按按滿管流流計(jì)算算；（3）排排水管的的最小小設(shè)計(jì)流流速：：對(duì)于污污水管管道(在設(shè)計(jì)充充滿滿度時(shí))，當(dāng)管徑徑d≤500mmm時(shí)，為0.7mm//s；當(dāng)管徑徑d>5000mmm時(shí)，為0.8mm//s。另外，對(duì)對(duì)最小管管徑和和最小設(shè)設(shè)計(jì)坡坡度等也也有相相應(yīng)規(guī)定定。在在實(shí)際工工作中中可參閱閱有關(guān)關(guān)手冊(cè)與與現(xiàn)行行規(guī)范。[例3-1]已知：圓圓形形污水管管道，直直徑d＝600mmm，管壁粗粗糙糙系數(shù)n＝0.0114，管底坡坡度度i＝0.000224。求最大大設(shè)設(shè)計(jì)充滿滿度時(shí)時(shí)的流速速v和流量Q。[解]管徑徑d＝600mm的污污水管最最大設(shè)計(jì)計(jì)充滿滿度；由表3-5查得，時(shí)，過(guò)過(guò)水?dāng)嗝婷嫔系牡乃σ貫闉椋海╩2）（m）（m1/2/ss）從而得：（m/s）(m3/s)))[例3-2]已知：圓圓形形管道直直徑dd＝1m，管底坡坡度度i＝0.000336，粗糙系系數(shù)數(shù)n＝0.0113。求在水水深深h＝0.7m時(shí)的流量量Q和流速v。[解]根據(jù)據(jù)圖3-2計(jì)算。首首先先計(jì)算滿滿流時(shí)時(shí)的流量量Q0和流速v0。（m）（m1/2/ss）(m3/s)))由圖3-2查得得，當(dāng)當(dāng)時(shí)，，，所以：：(m3/s)))（m/s）第四節(jié)非滿滿滿流管渠渠水力力計(jì)算流體具有自由表表表面，其其重力力作用下下沿管管渠的流流動(dòng)稱稱為非滿滿流。因因?yàn)樵谧宰杂伤嫔细鞲鼽c(diǎn)的的壓強(qiáng)為為大氣氣壓強(qiáng)，其其相相對(duì)壓強(qiáng)強(qiáng)為零零，所以以又稱稱為無(wú)壓壓流。非滿流管渠水力力力計(jì)算的的目的的，在于于確定定管渠的的流量量、流速速、斷斷面尺寸寸、充充滿度、坡坡度度之間的的水力力關(guān)系。一、非滿流管渠渠渠水力計(jì)計(jì)算公公式非滿流管渠內(nèi)的的的水流狀狀態(tài)基基本上都都處于于阻力平平方區(qū)區(qū)，接近近于均均勻流，所所以以，在非非滿流流管渠的的水力力計(jì)算中中一般般都采用用均勻勻流公式式，其其形式為為：（3-23）（3-24）式中，，稱為流流流量模數(shù)數(shù)，其其值相當(dāng)當(dāng)于底底坡等于1時(shí)的流量量。式（3-23）、（3-24）中的謝謝才才系數(shù)C如采用曼曼寧寧公式計(jì)計(jì)算，則則可分別別寫(xiě)成成：（3-25）（3-26）式中流量，m33/s；流速，m/s；；；過(guò)水?dāng)嗝娣e，mmm2；水力半徑（過(guò)水水水?dāng)嗝娣e積A與濕周的比比值值：），m；水力坡度（等于于于水面坡坡度，也也等于管管底坡坡度），m/m；C謝才系數(shù)或稱稱稱流速系數(shù)數(shù)；；粗糙系數(shù)。式（3-25）、（3-26）為非滿滿流流管渠水水力計(jì)計(jì)算的基基本公公式。粗糙系數(shù)n的大大大小綜合合反映映了管渠渠壁面面對(duì)水流流阻力力的大小小，是是管渠水水力計(jì)計(jì)算中的的主要要因素之之一。管渠的的的粗糙系系數(shù)nn不僅與管管渠渠表面材材料有有關(guān)，同同時(shí)還還和施工工質(zhì)量量以及管管渠修修成以后后的運(yùn)運(yùn)行管理理情況況等因素素有關(guān)關(guān)。因而而，粗粗糙系數(shù)數(shù)n的確定要要慎慎重。在在實(shí)踐踐中，n值如選得得偏偏大，即即設(shè)計(jì)計(jì)阻力偏偏大，設(shè)設(shè)計(jì)流速速就偏偏小，這這樣將將增加不不必要要的管渠渠斷面面積，從從而增增加管渠渠造價(jià)價(jià)，而且且，由由于實(shí)際際流速速大于設(shè)設(shè)計(jì)流流速，還還可能能會(huì)引起起管渠渠沖刷。反反之之，如n選得偏小小，則則過(guò)水能能力就就達(dá)不到到設(shè)計(jì)計(jì)要求，而而且且因?qū)嶋H際流速速小于設(shè)設(shè)計(jì)流流速，還還會(huì)造造成管渠渠淤積積。通常常所采采用的各各種管管渠的粗粗糙系系數(shù)見(jiàn)表3-3，或參照照有有關(guān)規(guī)范范和設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)冊(cè)。二、非滿流管渠渠渠水力計(jì)計(jì)算方方法在非滿流管渠水水水力計(jì)算算的基基本公式式中，有有q、d、h、i和v共五個(gè)變變量量，已知知其中中任意三三個(gè)，就就可以求求出另另外兩個(gè)個(gè)。由由于計(jì)算算公式式的形式式很復(fù)復(fù)雜，所所以非非滿流管管渠水水力計(jì)算算比滿滿流管渠渠水力力計(jì)算要要繁雜雜得多，特特別別是在已已知流流量、流流速等等參數(shù)求求其充充滿度時(shí)時(shí)，需需要解非非線性性方程，手手工工計(jì)算非非常困困難。為為此，必必須找到到手工工計(jì)算的的簡(jiǎn)化化方法。常常用用簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算方方法如下下：1．利用水力計(jì)計(jì)算圖圖表進(jìn)行行計(jì)算應(yīng)用非滿流管渠渠渠水力計(jì)計(jì)算的的基本公公式（3-25）和（3-26），制成成相相應(yīng)的水水力計(jì)計(jì)算圖表表，將將水力計(jì)計(jì)算過(guò)過(guò)程簡(jiǎn)化化為查查圖表的的過(guò)程程。這是是《室室外排水水工程程設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》和和《給水水排水水設(shè)計(jì)手手冊(cè)》推推薦采用用的方方法，使使用起起來(lái)比較較簡(jiǎn)單單。水力計(jì)算圖適用用用于混凝凝土及及鋼筋混混凝土土管道，其其粗粗糙系數(shù)數(shù)n＝0.01144（也可制制成成不同粗粗糙系系數(shù)的圖圖表）。每每張圖適用用于一個(gè)指指定的管徑徑。圖上的的縱座標(biāo)表表示坡度ii，即是設(shè)設(shè)計(jì)管道的的管底坡度度，橫座標(biāo)標(biāo)表示流量量Q，圖中的的曲線分別別表示流量量、坡度、流流速和充滿滿度間的關(guān)關(guān)系。當(dāng)選選定管材與與管徑后，在在流量Q、坡度i、流速v、充滿度度h/d四個(gè)因素素中，只要要已知其中中任意兩個(gè)個(gè)，就可由由圖查出另另外兩個(gè)。參參見(jiàn)附錄8-1、設(shè)計(jì)手手冊(cè)或其他他有關(guān)書(shū)籍籍，這里不不詳細(xì)介紹紹。2．借助于滿流流流水力計(jì)算算公公式并通通過(guò)一一定的比比例變變換進(jìn)行行計(jì)算算假設(shè)：同一條滿滿滿流管道道與待待計(jì)算的的非滿滿流管道道具有有相同的的管徑徑d和水力坡坡度度i，其過(guò)水水?dāng)鄶嗝婷娣e積為AA0，水力半半徑徑為R0，通過(guò)流流量量為Q0，流速為為v0。滿流管管渠渠的A0、、R0、Q0、v0與非滿流流時(shí)時(shí)相應(yīng)的的A、R、Q、v存在一定定的的比例關(guān)關(guān)系，且且隨充滿滿度＝＝h/d的變化而而變變化。為方便計(jì)算，可可可根據(jù)上上述關(guān)關(guān)系預(yù)先先制作作成圖3-2和表3-5，供水力力計(jì)計(jì)算時(shí)采采用，具具體計(jì)算算方法法見(jiàn)“無(wú)壓圓管管的的水力計(jì)計(jì)算”。第五節(jié)管道道道的水力力等效效簡(jiǎn)化為了計(jì)算方便，在在給水排水管管網(wǎng)水力計(jì)算算過(guò)程中，經(jīng)經(jīng)常采用水力力等效原理，將將局部管網(wǎng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)化成為一種種較簡(jiǎn)單的形形式。如多條條管道串聯(lián)或或并聯(lián)工作時(shí)時(shí)，可以將其其等效為單條條管道；管道道沿線分散的的出流或者入入流可以等效效轉(zhuǎn)換為集中中的出流或入入流；泵站多多臺(tái)水泵并聯(lián)聯(lián)工作可以等等效為單臺(tái)水水泵等。水力等效簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化原則是：：：經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)簡(jiǎn)化后后，等效效的管管網(wǎng)對(duì)象象與原原來(lái)的實(shí)實(shí)際對(duì)對(duì)象具有有相同同的水力力特性性。如兩兩條并并聯(lián)管道道簡(jiǎn)化化成一條條后，在在相同的的總輸輸水流量量下，應(yīng)應(yīng)具有相相同的的水頭損損失。一、串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)聯(lián)管道的的簡(jiǎn)化化串聯(lián)圖3-3管道串聯(lián)示意當(dāng)兩條或兩條以以以上管道道串聯(lián)聯(lián)使用時(shí)時(shí)，設(shè)設(shè)它們的的長(zhǎng)度度和直徑徑分別別為l1，l2，…，lN和d1，d2，…，dN。如圖3-3所示，則則可可以將它它們等等效為一一條直直徑為d，長(zhǎng)度為l＝l1＋l2＋…＋lN的管道。根根根據(jù)水力力等效效原則有有：圖3-3管道串聯(lián)示意（3---27）圖3-4管道并聯(lián)示意（3-28）圖3-4管道并聯(lián)示意2．并聯(lián)當(dāng)兩條或兩條以以以上管道道并聯(lián)聯(lián)使用時(shí)，各并聯(lián)管道道道的長(zhǎng)度度l相等，設(shè)設(shè)它它們的直徑和流量量量分別為為：d1，d2，……，dN和q1，q2，…，qN。如圖3-4所示示，可可以將它它們等效效為一條直徑為ddd長(zhǎng)度為l的管道，輸輸輸送流量量為：：q＝q1＋q22＋…＋qN根據(jù)水力等效原原原則和式式（3.27），有：：（3-299）當(dāng)并聯(lián)管道直直直徑相同，即即時(shí)，則有：：（3-30）[例3-3]兩兩條相同直直直徑管道道并聯(lián)聯(lián)使用，管管徑徑分別為為DNN200、300、400、500、600、700、800、900、1000和12000mmm，試計(jì)算算等等效管道道直徑徑。[解]采用用曼曼寧公式計(jì)計(jì)計(jì)算水頭頭損失失，n=2，m=5.33333，計(jì)算結(jié)結(jié)果果見(jiàn)表3-6，如兩條條DNN500mmm管道并聯(lián)聯(lián)，其其等效管管道直直徑為：：（mm）雙管并聯(lián)等效管管管道直徑