給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)

1、第3章 給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.1 基本概念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3.1基本概念3.1.1管道內(nèi)水流特征Re=vd/3.1基本概念3.1.2有壓流與無(wú)壓流有壓流：水體沿流程整個(gè)周界與固體壁面接觸，而無(wú)自由液面（壓力流、管流）無(wú)壓流：水體沿流程一部分周界與固體壁面接觸，其余與空氣接觸，具有自由液面（重力流、明渠流）3.1基本概念3.1.3恒定流與非恒定流恒定流：水體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其各點(diǎn)的流速與壓力不隨時(shí) 間而變化，而與空間位置有關(guān)的流動(dòng)稱為恒定流非恒定流：水體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其流速與壓力不與空間位 置有關(guān)，還隨時(shí)間的而變化的流動(dòng)稱為非恒定流3

2、.1基本概念3.1.4均勻流與非均勻流均勻流：水體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其各點(diǎn)的流速與方向沿流程 不變的流動(dòng)稱為均勻流非均勻流：水體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其各點(diǎn)的流速與方向沿流 程變化的流動(dòng)稱為非均勻流3.1基本概念3.1.5水流的水頭與水頭損失水頭：指的是單位質(zhì)量的流體所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用單位為米（m）3.1基本概念3.1.5水流的水頭與水頭損失水頭損失：流體克服阻力所消耗的機(jī)械能3.2管渠水頭損失計(jì)算3.2.1沿程水頭損失計(jì)算管渠的沿程水頭損失常用謝才公式計(jì)算對(duì)于圓管滿流，沿程水頭損失可用達(dá)西公式計(jì)算R為過(guò)水?dāng)嗝娴睦锇霃?，及過(guò)水?dāng)嗝婷娣e除以濕周，圓管滿流時(shí)R=0.25D流體在

3、非圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其阻力損失也可按照上述公式計(jì)算，但應(yīng)將D以當(dāng)量直徑de來(lái)代替3.2管渠水頭損失計(jì)算3.2.1沿程水頭損失計(jì)算C、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。1.舍維列夫公式適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿管湍流，水溫10C0（壓力管道）將上述公式帶入達(dá)西公式2.海曾威廉公式適用：較光滑圓管滿流（壓力管道）將上述公式帶入達(dá)西公式3.柯?tīng)柌蹇?懷特公式適用：各種湍流（壓力管道）4.巴甫洛夫斯基公式適用：明渠流、非滿流管道將上述公式帶入謝才公式5.曼寧公式適用：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)算將上述公式帶入謝才公式3.2管渠水頭損失計(jì)算

4、3.2.1沿程水頭損失計(jì)算3.2管渠水頭損失計(jì)算3.2.1沿程水頭損失計(jì)算ü 給水排水管道計(jì)算時(shí)水流流態(tài)均按照湍流考慮ü 給水排水管道用得最多的是圓管ü 給水排水管道計(jì)算一般按照恒定流考慮ü 如果管道截面在一定距離內(nèi)不變且沒(méi)有轉(zhuǎn)彎和交匯，則管內(nèi)流動(dòng)按照均勻流考慮，水頭損失按照沿程水頭損失公式計(jì)算（謝才公式、達(dá)西公式）；非均勻流（即管截面發(fā)生變化、轉(zhuǎn)彎、匯合)采用局部水頭公式計(jì)算323 局部水頭損失計(jì)算式中 hm局部水頭損失，m； 局部阻力系數(shù)P50 表3-4。 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

5、計(jì)算誤差。 3.3無(wú)壓圓管的水力計(jì)算計(jì)算時(shí)給出管徑，可通過(guò)P52 表3-5查出相應(yīng)的過(guò)水?dāng)嗝娣e和水力半徑注意：1.污水管道按照非滿流計(jì)算，雨水管道和合流制管道按照滿流計(jì)算2.排水管的最小設(shè)計(jì)流速：對(duì)于污水管當(dāng)管徑500mm，為0.7m/s；當(dāng)管徑500mm，為0.8m/s3.4非滿流管渠的水力計(jì)算非滿流管渠內(nèi)的水流狀態(tài)基本上都處于阻力平方區(qū)，接近于均勻流，所以在非滿流管渠的水力計(jì)算中都采用均勻流公式：K稱為流量模數(shù)上述公式中謝才系數(shù)C如采用曼寧公式計(jì)算，則可寫成3.5管道的水力等效簡(jiǎn)化水力等效簡(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。1.串聯(lián)等效為一條直徑為d，長(zhǎng)度為

6、l=l1+l2+ln的管道，管道中的流量相同3.5管道的水力等效簡(jiǎn)化水力等效簡(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。1.并聯(lián)等效為并聯(lián)管道的長(zhǎng)度長(zhǎng)度為，總流量等于各管道中的流量相加3.5管道的水力等效簡(jiǎn)化3.5.3局部水頭損失計(jì)算的簡(jiǎn)化將局部水頭損失等效于一定長(zhǎng)度的管道（稱為當(dāng)量管道長(zhǎng)度ld）的沿程水頭損失即令其局部水頭損失與當(dāng)量管道長(zhǎng)度的沿程水頭損失相等（圓管滿流）課后習(xí)題計(jì)算：Ø 圓形污水管道直徑600mm，管壁粗糙系數(shù)n=0.014，管底坡度i=0.0024。求最大設(shè)計(jì)充滿度時(shí)的流速v和流量qØ 已知某管道直徑為700mm，長(zhǎng)度800m，管壁粗糙系數(shù)n=0.013，管道上有45°彎頭2個(gè)，直流三通3個(gè)，全開(kāi)閘閥2個(gè)，輸水流量為480L/s，計(jì)算沿程水頭損失和局部水頭損失Ø 某排水管道采用鑄鐵管，曼寧粗糙系數(shù)為0.014，設(shè)計(jì)流速為1m/s，水力坡度i=0.005，求其水力半徑R和充滿度及沿程阻力損失Ø 某排水管道粗糙系數(shù)n=0.014，