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1、城市用水分类生活用水包括居民日常生活用水、工业企业职工生活用水、公共建筑用水生产用水工业生产过程中的用水市政用水包括道路保洁、绿化浇水、车辆冲洗用水消防用水扑灭火灾时的用水其它用水包括水厂自身用水、管网漏水及其它未预见水量居民生活用水量标准公共建筑用水量标准工业企业用水量标准工业企业职工生活用水量标准工业企业生产用水量标准市政用水量标准消防用水量标准未预见用水指满足居民生活、工业生产所需的单位用水量日变化系数Kd年最高日用水量/年平均日用水量在规划设计年限中，用水量最多的一日用水量，称为最高日用水量，一般常用来确定给水设施的规模。一般特大城市Kd取1.11.2，大城市1.151.3，中小城市1
2、.21.5。时变化系数Kh最高日最大时用水量/最高日平均时用水量指最高日中最大一小时用水量与平均时用水量的比值。日变化系数和时变化系数多用于由日变化系数和时变化系数多用于由平均用水量推求最高用水量。平均用水量推求最高用水量。 以过去的资料为依据，以今后的用水趋势、经济条件、人口变化、水资源情况、政策导向等为条件，对各种影响用水的条件作出合理的假定，通过一定的方法，求出预期用水量。 确定出规划期末人均用水量指标，根据规划确定的人口数，计算出用水总量。 确定城市单位用地的用水量指标后，根据规划的城市用地规模，推算出城市的总用水量。 在以往资料的基础上，建立用水量与时间的函数关系式，进而推求将来年份
3、的用水量。用水量Q时间（年份）tQa+bt年度用水量（万吨）198520198621198722198823.5198924199025199125.8199231.4199332199433199534.1199635.2199735.2199836199936.2200036.7200136.9200237.5城市用水量从历史的发展过程看，呈S曲线变化，模拟这种过程的数学曲线称为生长曲线L-预测用水量上限 根据历年来的用水量的递增，并考虑经济发展的速度、选定用水的递增速率，再由现状推求规划用水量。起始年份的实际用水量用水年均增长率预测年限 根据有关方法计算出新增城市建设部分的用水量，再加上
4、现状的用水量，得到将来的城市用水总量。多用于近期建设预测。 按照城市用水性质的不同分类，根据相关资料，分别对城市各类用水进行预测，最后加和求得城市总的用水量。居民生活用水公建用水工业企业生活用水生活用水生产用水市政用水消防用水未预见用水综合生活用水工业企业用水非工业用水大生活用水工业用水单位指标法（人口、用地面积、产值等）回归分析生长曲线城市发展增量法总用水量一种或几钟分类求和法分类求和法居住区最高日生活用水量Q1N1规划期限内规划人口数；q1设计期限内采用的最高日用水量标准（升/人*日）。公共建筑生活用水量Q2q2某类公共建筑生活用水量标准（升）N2该类公共建筑生活用水量单位的数量。工业企业
5、职工生活用水量Q3q3工业企业生活用水量标准（升/人*班）Np每班职工数n每日班制工业企业职工淋浴用水量Q4q4工业企业职工淋浴用水量标准（升/人*班）N4工厂每班职工淋浴人数。工业企业生产用水量Q5等于同时使用的各类工业企业或各生产车间用水量之和。市政用水量Q6q6、q6分别为街道洒水和绿地浇水用水量标准（升/ 米2*次）和（升/米2*日）、分别为街道洒水和绿地浇水面积（米2）n6每日街道洒水次数。未预见水量（包括管网漏失水量），一般按以上各项和的1020计算。则最高日用水量为Q=K(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)(米3/日)最高日平均时用水量为Q0=Q/24(米3/小时)加上水厂自身
6、用水量510，取水构筑物的设计取水量为Qp（1.051.10）Q/24(米3/小时)最高日最高时用水量为QmaxKhQ/24(米3/小时)Kh城市用水量时变化系数。设计管网时，按最高时用水量计算qmaxQmax/3.6（升/秒）某一区新规划区，第一期规划人口10万，居住区室内卫生设备齐全，区内公建配套齐全；区内有一7000名工人的企业，实行两班制，每班3500人，无热车间，每班500人淋浴，车间生产轻度污染身体，生产每日耗水3000立方米。不考虑市政用水和消防用水，未预见水量按18计，请计算该区的最高日用水量和管网的设计流量。解：题中给出了比较详细的资料，考虑采用分类求和法。查表选取综合生活用
7、水定额300L/人*d。则工业企业职工生活用水量，查表取值工业企业职工淋浴用水量，查表取值工业企业生产用水，由题知未预见水量按18考虑，则最高日用水量为Q=(1+0.18)（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）=1.18（30000+175+40+3000）39193.7m3/d最高日平均用水量为Qc=Q/24=1633m3/h取时变化系数Kh2.0，则最高时用水量为Qmax=QcKh=3266m3/h,qmax=907(L/S)规划人口数 人均综合用水量指标 规划期末城市总用水量城市单位人口综合用水量指标城市单位人口综合用水量指标(万立方米万立方米（万人（万人d）)区域城市规模特大城市大城市中等城
8、市小城市一区0.81.20.71.10.61.00.40.8二区0.61.00.50.80.350.70.30.6三区0.50.80.40.70.30.60.250.5人均综合指标法城市给水工程规划规范GB5028298注: 1.特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上不满100万的城市；中等城市指市区和近郊区非农业人口20万及以上不满50万的城市；小城市指市区和近郊区非农业人口不满20万的城市。2一区包括: 贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆；二区包括: 黑龙江、吉林、辽宁、北京、天
9、津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；三区包括: 新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。3. 经济特区及其他有特殊情况的城市，应根据用水实际情况，用水指标可酌情增城(下同)。4. 用水人口为城市总体规划确定的规划人口数(下同)。5. 本表指标为规划期最高日用水量指标(下同)。6. 本表指标已包括管网漏失水量。 规划建设用地面积 单位建设用地综合用水量指标 规划期末城市总用水量城市单位建设用地综合用水量指标城市单位建设用地综合用水量指标(万立方米万立方米（km3d）)区域城市规范特大城市大城市中等城市小城市一区1.01.70.71.30.61
10、.00.40.9二区0.51.20.30.80.30.70.250.6三区0.50.80.30.70.250.50.20.4单位用地指标法注：本表指标已包括管网损失水量分类加和法1城市居住用地用水量应根据城市特点、居民生活水平等因素确定。单位居住用地用水量指标（万单位居住用地用水量指标（万m3/(km2d）用地代号区域城市规模特大城市大城市中等城市小城市一区1.70-2.501.50-2.301.30-2.101.10-1.90二区1.40-2.101.25-1.901.10-1.700.95-1.50三区1.25-1.801.10-1.600.95-1.400.80-1.30注：1、本表指标
11、已包括管网漏失水量。2、用地代号引用现行国家标准城市用地分类与规划建设用地标准(GBJ137)(下同)。2城市公共设施用地用水量应根据城市规模、经济发展状况和商贸繁荣程度以及公共设施的类别、规模等因素确定。单位公共设施用地用水量指标单位公共设施用地用水量指标（万m3/(km2d）用地代号用地名称用水量指标行政办公用地0.50-1.00商贸金融用地0.50-1.00体育、文化娱乐用地0.50-1.00旅馆、服务业用地1.00-1.50教育用地1.00-1.50医疗、休疗养用地1.00-1.50其他公共设施用地0.80-1.20注：本表指标已包括管网漏失水量。3城市工业用地用水量应根据产业结构、主
12、体产业、生产规模及技术先进程度等因素确定。单位工业用地用水量指标单位工业用地用水量指标（万m3/(km2.d）用地代号工业用地类型用水量指标M1一类工业用地1.20-2.00M2二类工业用地2.00-3.50M3三类工业用地3.00-5.00注：本表指标包括了工业用地中职工生活用水及管网漏失水量。4城市其他用地用水量指标。单位其他用地用水量指标（万m3/(km2d）用地代号用地名称用水量指标W仓储用地0.20-0.50T对外交通用地0.30-0.60S道路广场用地0.20-0.30U市政公用设施用地0.25-0.50G绿地0.10-0.30D特殊用地0.50-0.90注：本表指标已包括管网漏失
13、水量年递增率法线性回归法水量水量预测应充分考充分考虑各种因素的影响。城市各种因素的影响。城市经济发展水平、区域分布、水展水平、区域分布、水资源丰富程度、基源丰富程度、基础设施配套情况、生活施配套情况、生活习惯、水价、工、水价、工业结构构等都会等都会对用水量用水量产生影响。生影响。应注意城市流注意城市流动人口和城市的自人口和城市的自备水源用水源用户用用水量。水量。城市城市给水工程水工程规划划规范范中的指中的指标适用年限适用年限为2015年，做近期年，做近期规划划时应酌情减少，酌情减少，远期期规划可适当增加。划可适当增加。 应掌握城市用水的掌握城市用水的变化化趋势。水资源：在现有技术条件下能够获得
14、的，可作为人类生产资料或生活资料的天然水水源：生产、生活用水的来源地下水源包气带水、潜水、承压水、裂隙水、岩溶水、泉水地表水源江河、湖泊、蓄水水库；海水其它水源微咸水、雨水、再生水水量天然河流取水量河流枯水期可开采量地下水取水量可开采量水质 生活饮用水水源需满足生活饮用水源水质标准协调于其它用水的关系、结合城市的规划布局注意水源的防护与管理地表水的水位每年均不相同，表示各年的水量亦不相同。常用某一高程的水位出现的频度来描述水位的变化规律。年份洪水位标高1955326.31956328.641957328.071958330.821959332.851960332.51961334.191962
15、329.231963328.851964329.541965328.761966328.751967327.431968328.651969325.671971326.531972327.571973330.761976328.061.排顺序：将收集到的各年洪水、枯水水位（或流量）按递减（求洪水水位或流量时）或递增（求枯水水位或流量时）顺序排列成表，并按顺序编号。年份洪水位标高编号1961334.1911959332.8521960332.531958330.8241973330.7651964329.5461962329.2371963328.8581965328.7691966328.75
16、101968328.65111956328.64121957328.07131976328.06141972327.57151967327.43161971326.53171955326.3181969325.67192.算频率：用经验公式计算低于某一水位（或流量）出现的频率 P等于或大于某一水位（或流量）的频率。m水位或流量的编号。n观测水位（或流量）的总个数。年份洪水位标高编号频率1961334.19151959332.852101960332.53151958330.824201973330.765251964329.546301962329.237351963328.858401965
17、328.769451966328.7510501968328.6511551956328.6412601957328.0713651976328.0614701972327.5715751967327.4316801971326.5317851955326.318901969325.6719953.连曲线：以洪水、枯水位(或流量）为纵坐标，以频率为横坐标，在概率坐标纸上绘出频率曲线。4.推求分析：将概率曲线延长，推求较小或较大频率的水位（或流量）值。此例中，将曲线延长，可得P=1%的最高洪水水位为337米。重现期T1/P 因为是以年为单位统计的洪水水位，所以P=1%表示的是百年一遇的洪水水位为
18、337米。设计枯水流量按9097的保证率选取。河流较窄而流速小时，可取水量Qk=(0.30.5)Qs一般大河流中Qk=0.15Qs 如果需要修建引水渠的Qk=0.25QsQk与Qp进行水量平衡分析。地下水储量分为天然储量和调节储量天然储量又分为静储量和动储量静储量：又称永久储量，是指最低潜水面以下含水层中的水的体积Qg动储量：地下水在天然状态下的流量；在单位时间内，通过某一截面的地下水流量Qd调节流量：地下水最高水位与最低水位间含水层中所含水的体积Qt开采储量：在开采期内，不使地下水水位连续下降或者水质变坏的条件下，从含水层中能取得的水量Qc 可包含动储量Qd、调节储量Qt和部分静流量Qg。但
19、是静流量一般不动用，只有在可以很快补给的情况下才可以考虑动用。即Qc=Qd+Qt一般情况下河谷冲击层Qc=Qd 潜水盆地Qc =QtQc与Qp进行水量平衡分析。源头水及自然保护区集中生活饮用水源地 ( 包括各级保护区 ) 可划分成一级保护区、二级保护区 或准保护区。渔业保护区 珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场以及一般鱼类保护区。 风景游览区 分为与人体直接接触的游泳区及与人体非直接接触的娱乐用水区、一般景观用水区 工业用水区 可分为高级的工业用水、一般工业用水 农业用水 系粮食、蔬菜、果园等作物的取水区水体功能划分地表水环境质量标准中水域功能分类水污染防治控制区污水综合排放标准的分级I类源头水、国家
20、自然保护区特殊控制区禁止排放污水区类集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等特殊控制区禁止排放污水区类集中式生活饮用水水源地一级保护区、一级鱼类保护区、游泳区重点控制区执行一级标准IV类工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区一般控制区执行二级或三级标准(排入城镇生物处理污水处理厂)V类农业用水区、一般景观要求水域一般控制区序号序号分类分类类类类类类类类类类类标准值标准值项目项目1水温()人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升1周平均最大温降22pH值(无量纲)693溶解氧饱和率90%(或7.5)65324高锰酸盐指数24610155化学需氧量（COD）151520
21、30406五日生化需氧量（BOD5）3346107氨氮(NH3-N)0.150.51.01.52.08总磷（以P计）0.02(湖、库O.01)0.1(湖、库O.025)0.2(湖、库O.05)0.3(湖、库O.1)0.4(湖、库O.2)9总氮(湖、库以N计)0.20.51.01.52.010铜0.011.01.01.01.011锌0.051.01.02.02.012 氟化物（以F-计）1.01.01.01.51.5续表续表13硒0.010.010.010.020.0214砷0.050.050.050.10.115汞0.00005 0.00005 0.00010.0010.00116镉0.001
22、0.0050.0050.0050.0117铬（六价）0.010.050.050.050.118铅0.010.010.050.050.119氰化物0.0050.050.020.20.220挥发酚0.0020.0020.0050.010.121石油类0.050.050.050.51.022阴离子表面活性剂0.20.20.20.30.323硫化物0.050.10.20.51.024粪大肠菌群（个L）20020001000020000 40000部分部分序号序号污染物污染物适用范围适用范围一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准1pH一切排污单位6969692色度(稀释倍数)染料工业50180
23、-其他排污单位5080-3悬浮物(SS)采矿、选矿、选煤工业100300-脉金选矿100500-边远地区砂金选矿100800-城镇二级污水处理厂2030-其他排污单位702004004五日生化需氧量(BOD5)甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业30100600甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业30150600城镇二级污水处理厂2030-其他排污单位3060300项目标准限值一级二级色色度不超过15度，并不得呈现其他异色不应有明显的其他异色浑浊度（度）3嗅和味不得有异臭、异味不应有明显的异臭、异味pH值6.58.56.58.5总硬度（以碳酸钙计）（mg/L）350450溶解铁（mg/L）0
24、.30.5锰（mg/L）0.10.1铜（mg/L）1.01.0锌（mg/L）1.01.0挥发酚（以苯酚计（mg/L）0.0020.004阴离子合成洗涤剂（mg/L）0.30.3硫酸盐（mg/L）250250氯化物（mg/L）250250溶解性总固体（mg/L）1000200mm分配管将干管来水配给接户管和消防栓75200mm接户管从分配管到建筑管经=20mm树状管网状管网安全性差，易引起水质变化，造价较低用于小城镇或小城镇建设初期、用户分散地区、城市的小区和街坊内部环状管网状管网可靠性好，管线长度有所增加。一般城市管网为环状与树状结合布置干管主要方向按供水的主要流向延伸干管宜位于交通量不大的道
25、路下，并尽可能位于高程较高处考虑水压、水量的要求，合理增设加压泵站和水量调节构筑物（水塔、高地水池）保证饮用水水质清洁，避免饮用水与其它管网相连接第一节第一节 管网计算的课题管网计算的课题新建和扩建的城市管网按最高时用水量新建和扩建的城市管网按最高时用水量Q Qh h计算，计算，据此求出所有管段的直径、水头损失、水泵扬程据此求出所有管段的直径、水头损失、水泵扬程和水塔高度和水塔高度( (当设置水塔时当设置水塔时) )。并在此管径基础上，。并在此管径基础上，按其它用水情况，如消防时、事故时、对置水塔按其它用水情况，如消防时、事故时、对置水塔系统在最高转输时各管段的流量和水头损失，从系统在最高转输
26、时各管段的流量和水头损失，从而可以知道按最高用水时确定的管径和水泵扬程而可以知道按最高用水时确定的管径和水泵扬程能否满足其它用水时的水量和水压要求。能否满足其它用水时的水量和水压要求。管网计算的课题管网计算的课题管网计算步骤管网计算步骤求沿线流量和节点流量；求沿线流量和节点流量；求管段计算流量；求管段计算流量；确定各管段的管径和水头损失；确定各管段的管径和水头损失；进行管网水力计算或技术经济计算；进行管网水力计算或技术经济计算；确定水塔高度和水泵扬程。确定水塔高度和水泵扬程。第二节第二节 管网图形及简化管网图形及简化在管网计算中，城市管网的现状核算以及现有在管网计算中，城市管网的现状核算以及现
27、有管网的扩建计算最为常见。管网的扩建计算最为常见。除了新设计的管网，因定线和计算仅限于干管除了新设计的管网，因定线和计算仅限于干管而不是全部管线的情况外，对改建和扩建的管而不是全部管线的情况外，对改建和扩建的管网往往将实际的管网适当加以简化，保留主要网往往将实际的管网适当加以简化，保留主要的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的干管，略去一些次要的、水力条件影响较小的管线。的管线。但简化后的管网基本上能反映实际用水情况，但简化后的管网基本上能反映实际用水情况，使计算工作量可以减轻。使计算工作量可以减轻。管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况的前提下，
28、对管线进行的简化。的前提下，对管线进行的简化。管网图形及简化管网图形及简化管网图形简化可分为管网图形简化可分为分解分解、合并合并、省略省略分解：分解：只由一条管线连接的两管网，都可以把只由一条管线连接的两管网，都可以把连接管线断开，分解成为两个独立的管网。由连接管线断开，分解成为两个独立的管网。由两条管线连接的分支管网，如它位于管网的末两条管线连接的分支管网，如它位于管网的末端且连接管线的流向和流量可以确定，也可进端且连接管线的流向和流量可以确定，也可进行分解，管网经分解后即可分别计算。行分解，管网经分解后即可分别计算。合并：合并：管径较小、相互平行且靠近的管线可考管径较小、相互平行且靠近的管
29、线可考虑合并。虑合并。省略：省略：管线省略时，首先是略去水力条件影响管线省略时，首先是略去水力条件影响较小的管线，也就是省略管网中管径相对较小较小的管线，也就是省略管网中管径相对较小的管线，管线省略后的计算结果是偏于安全的。的管线，管线省略后的计算结果是偏于安全的。管网图形及简化管网图形及简化第三节第三节 沿线流量和节点流量沿线流量和节点流量管网计算时并不包括全部管线，而是管网计算时并不包括全部管线，而是只计算只计算经经过简化后的过简化后的干管网干管网。干管网的节点包括：干管网的节点包括：水源节点，如泵站、水塔或高位水池；水源节点，如泵站、水塔或高位水池；不同管径或不同材质的管线交接点；不同管
30、径或不同材质的管线交接点；两管段交点或集中向大用户供水的点。两管段交点或集中向大用户供水的点。两节点之间的管线称为两节点之间的管线称为管段管段。管段顺序连接形成管段顺序连接形成管线管线。沿线流量和节点流量沿线流量和节点流量起点和终点重合的管线称为管网的起点和终点重合的管线称为管网的环环。环中不含其它环，称为环中不含其它环，称为基环基环。几个基环合成的环，称为几个基环合成的环，称为大环大环。多水源的管网，为了计算方便，有时将两个或多个水多水源的管网，为了计算方便，有时将两个或多个水压已定的水源节点（泵站、水塔等）用虚线和虚节点压已定的水源节点（泵站、水塔等）用虚线和虚节点0连接起来，也形成环，因
31、实际上并不存在，所以叫做连接起来，也形成环，因实际上并不存在，所以叫做虚环虚环。沿线流量和节点流量沿线流量和节点流量沿线流量：沿线流量：是指供给该管段两侧用户所需流量。是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量：节点流量：是从沿线流量折算得出的并且假设是是从沿线流量折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在节点集中流出的流量。沿线流量沿线流量工业企业给水管网工业企业给水管网，大量用水集中在少数车间，大量用水集中在少数车间，配水情况比较配水情况比较简单简单。城市给水管线城市给水管线，沿管线配水，情况比较，沿管线配水，情况比较复杂。复杂。假定用水量均匀分布在全部干管上。假定用水量均匀分布在全部干管
32、上。比流量：干管线单位长度的流量。比流量：干管线单位长度的流量。沿线流量沿线流量比流量计算比流量计算沿线流量沿线流量沿线最高用水时和最大转输时的比流量不同，沿线最高用水时和最大转输时的比流量不同，所以在管网计算时须分别计算。所以在管网计算时须分别计算。城市内人口密度或房屋卫生设备条件不同的地城市内人口密度或房屋卫生设备条件不同的地区，也应该根据各区的用水量和干管线长度，区，也应该根据各区的用水量和干管线长度，分别计算其比流量，以得出比较接近实际用水分别计算其比流量，以得出比较接近实际用水的结果。的结果。沿线流量的计算：沿线流量的计算：沿线流量沿线流量沿线按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求
33、出比流沿线按照用水量全部均匀分布在干管上的假定以求出比流量的方法，存在一定的缺陷。因为它忽视了沿线供水人数量的方法，存在一定的缺陷。因为它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。和用水量的差别，所以与各管段的实际配水量并不一致。为此提出另一种按该管段的供水面积决定比流量的计算方为此提出另一种按该管段的供水面积决定比流量的计算方法。法。节点流量节点流量管网中任一管段的流量，由两部分组成：一部分是管网中任一管段的流量，由两部分组成：一部分是沿该沿该管段长度管段长度L L配水配水的的沿线流量沿线流量q q1 1，另一部分是通过该管段，另一部分是通过该管段输水到以后管段的输
34、水到以后管段的转输流量转输流量q qt t. .转转输流量沿整个管段不输流量沿整个管段不变变，而，而沿线流量沿线流量由于管段沿线配水，所以管段中的流量由于管段沿线配水，所以管段中的流量顺水流方向逐渐减小顺水流方向逐渐减小，到管段末端只剩下转输流量。，到管段末端只剩下转输流量。管段起端的流量等于转输流量管段起端的流量等于转输流量q qt t加沿线流量加沿线流量q q1 1，到末端，到末端只有转输流量只有转输流量q qt t ，因此从管段起点到终点的流量是变，因此从管段起点到终点的流量是变化的。化的。节点流量节点流量对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损失
35、，所以失，所以有必要将沿线流量转化成从节点流出有必要将沿线流量转化成从节点流出的流量的流量。这样，沿管线不再有流量流出，即管。这样，沿管线不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管线变化，就可根据该流量段中的流量不再沿管线变化，就可根据该流量确定管径。确定管径。沿线流量化成节点流量的原理：是求出一个沿沿线流量化成节点流量的原理：是求出一个沿线不变的折算流量线不变的折算流量q q，使它产生的水头损失等于，使它产生的水头损失等于实际上沿管线变化的流量实际上沿管线变化的流量q qX X产生的水头损失。产生的水头损失。q=qq=qt t+q+q1 1折算系数折算系数：是把沿线变化的流量折算成在管：是把沿线
36、变化的流量折算成在管段两端节点流出的流量，即节点流量的系数。段两端节点流出的流量，即节点流量的系数。节点流量节点流量管网任一节点的节点流量为：管网任一节点的节点流量为： qi= q1=0.5 q1任一节点任一节点i的节点流量的节点流量qi等于与该节点相连各管段等于与该节点相连各管段的沿线流量的沿线流量q1总和的一半。总和的一半。城市管网中，城市管网中，工业企业等大用户工业企业等大用户所需流量，可直所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。接作为接入大用户节点的节点流量。工业企业内的生产用水管网，工业企业内的生产用水管网，水量大的车间用水水量大的车间用水量量也可直接作为节点流量。也可直接作为
37、节点流量。第四节第四节 管段计算流量管段计算流量沿线任一管段的沿线任一管段的计算流量实际上包括计算流量实际上包括该管段两侧该管段两侧的的沿线流量沿线流量和通过该管段输送到以后管段的和通过该管段输送到以后管段的转输转输流量流量。为了初步确定管段计算流量，必须。为了初步确定管段计算流量，必须按最大按最大时用水量进行流量分配时用水量进行流量分配，得出各管段流量后，才，得出各管段流量后，才能据此流量确定管径和进行水力计算。能据此流量确定管径和进行水力计算。求出节点流量后，就可以进行管网的流量分配，求出节点流量后，就可以进行管网的流量分配，分配到各管段的流量已经包括了沿线流量和转输分配到各管段的流量已经
38、包括了沿线流量和转输流量流量。管段计算流量管段计算流量单水源树状管网流量分配单水源树状管网流量分配任一管段的流量等于该管段以后（顺水流方向）所有任一管段的流量等于该管段以后（顺水流方向）所有节点流量的总和。节点流量的总和。如如q3-4=q4+q5+q8+q9+q10树状网的流量分配比较简单，各管段的流量易于确定，树状网的流量分配比较简单，各管段的流量易于确定，并且并且每一管段只有唯一的流量值。每一管段只有唯一的流量值。管段计算流量管段计算流量环状网流量分配环状网流量分配环状网的流量分配比较复杂。环状网的流量分配比较复杂。任一节点的流量包括该节点流量和任一节点的流量包括该节点流量和流向以及流离该
39、节点的几条管段流量。流向以及流离该节点的几条管段流量。所以环状网流量分配时，所以环状网流量分配时，不可能对每一管段得到唯一的流量值不可能对每一管段得到唯一的流量值。分配流量时，必须保持每一节点的水流连续性，也就是分配流量时，必须保持每一节点的水流连续性，也就是流向任一流向任一节点的流量必须等于流离该节点的流量，节点的流量必须等于流离该节点的流量，以满足节点流量平衡的以满足节点流量平衡的条件。条件。假定离开节点的流量为正，流向节点的流量为负。管段计算流量管段计算流量环状网流量分配环状网流量分配以节点以节点1为例：为例： q1Q+q1-2+q1-4=0对节点对节点1 1来说，即使进入管网的总流来说
40、，即使进入管网的总流量量Q Q和节点流量和节点流量q q1 1已知，各管段的流已知，各管段的流量，如量，如q q1-21-2，和，和q q1-41-4等值，还可以有不等值，还可以有不同的分配，也就是有不同的管段流量。同的分配，也就是有不同的管段流量。如果在分配流量时，对其中的一条，如果在分配流量时，对其中的一条，例如管段例如管段1 12 2分配很大的流量分配很大的流量q q1-21-2，而另一管段而另一管段1 14 4分配很小的流量分配很小的流量q q1-41-4，因，因q q1-21-2+q+q1-41-4仍等于仍等于Q Q q q1 1 ，即保持，即保持水流的连续性，这时敷管费用虽然比水流
41、的连续性，这时敷管费用虽然比较经济，但明显和安全供水产生矛盾。较经济，但明显和安全供水产生矛盾。因为当流量很大的管段因为当流量很大的管段1 12 2损坏需要损坏需要检修时，全部流量必须在管段检修时，全部流量必须在管段l l4 4中中通过，使该管段的水头损失过大，从通过，使该管段的水头损失过大，从而影响到整个管网的供水量或水压。而影响到整个管网的供水量或水压。管段计算流量管段计算流量环状网可以有许多不同的流量分配方案，每一方案所环状网可以有许多不同的流量分配方案，每一方案所得的管径也有差异，管网总造价也不相等。得的管径也有差异，管网总造价也不相等。使环状网中某些管段的流量为零，即将环状网改成树使
42、环状网中某些管段的流量为零，即将环状网改成树状网，才能得到最经济的流量分配，但是树状网并不状网，才能得到最经济的流量分配，但是树状网并不能保证可靠供水。能保证可靠供水。环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性。环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性。经济性经济性是指流量分配后得到的管径，应使一定年限内是指流量分配后得到的管径，应使一定年限内的管网建造费用和管理费用为最小。的管网建造费用和管理费用为最小。可靠性可靠性是指能向用户不间断地供水，并且保证应有的是指能向用户不间断地供水，并且保证应有的水量、水压和水质。水量、水压和水质。经济性和可靠性之间往往难以兼顾，一般只能在满足经济性和可靠性
43、之间往往难以兼顾，一般只能在满足可靠性的要求下，力求管网最为经济。可靠性的要求下，力求管网最为经济。管段计算流量管段计算流量环状网流量分配的步骤环状网流量分配的步骤按照管网的主要供水方向，初步按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向拟定各管段的水流方向并并选定整选定整个管网的控制点个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点，需水压的点，一般选在给水区内一般选在给水区内离二级泵站最远或地形较高之处离二级泵站最远或地形较高之处。为了可靠供水，为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干从二级泵站到控制点之间选定几条
44、主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。这样，当其中一条干管损坏，续性即满足节点流量平衡的条件。这样，当其中一条干管损坏，流量由其它干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多。流量由其它干管转输时，不会使这些干管中的流量增加过多。和干管线垂直的连接管和干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较
45、大的流量，因此连接管中不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可分可分配较少的流量配较少的流量。管段计算流量管段计算流量多水源管网多水源管网应由每一水源的供水量定出其大致应由每一水源的供水量定出其大致供水范围，初步确定各水源的供水供水范围，初步确定各水源的供水分界线；分界线；然后从各水源开始，循供水主流方然后从各水源开始，循供水主流方向按每一节点符合向按每一节点符合qi+qij=0的条件，的条件，以及经济和安全供水的考虑，进行以及经济和安全供水的考虑，进行流量分配。流量分配。位于分界线上各节点的流量，往往位于分界线上各节点的流量，往往由几个水源同时供给。各水源供水由几个水源同时供给
46、。各水源供水范围内的全部节点流量加上分界线范围内的全部节点流量加上分界线上由该水源供给的节点流量之和，上由该水源供给的节点流量之和，应等于该水源的供水量。应等于该水源的供水量。第五节第五节 管径计算管径计算各管段的管径按下式计算各管段的管径按下式计算管径不但和管段流量有关，而且和流速的大小有关，因此要确定管径必须先选定流速。为了防止管网因水锤现象出现事故，最大设计流速不应超过2.53m/s；为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常不得小于0.6m/s；因此，须在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。管径计算管径计算流量已定时，管径和流速的平方
47、根成反比。流量已定时，管径和流速的平方根成反比。流量相同时，流量相同时，如果流速取得小些，管径相应增大，如果流速取得小些，管径相应增大，此时此时管网造价增加管网造价增加，可是管段中的水头损失却相应减小，因此水泵所需扬程可是管段中的水头损失却相应减小，因此水泵所需扬程可以降低，可以降低，经常的输水电费可以节约经常的输水电费可以节约。如果流速用得大些，管径虽然减小，管网造价有所下降，如果流速用得大些，管径虽然减小，管网造价有所下降，但水头损失增大，因此水泵所需扬程势必增加、但水头损失增大，因此水泵所需扬程势必增加、经常的经常的电费势必增加。电费势必增加。因此。一般采用优化方法求得流速或管径的最优解
48、。因此。一般采用优化方法求得流速或管径的最优解。在数学上表现为求在数学上表现为求一定年限一定年限t（称为投资偿还期）内管（称为投资偿还期）内管网造价和管理费用（主要是电费）之和为最小的流速，网造价和管理费用（主要是电费）之和为最小的流速，称为称为经济流速经济流速，以此来确定管径。，以此来确定管径。管径计算管径计算投资偿还期投资偿还期t年内的总费用及年折算费用年内的总费用及年折算费用管径计算管径计算环状管网造价环状管网造价C和管理费用和管理费用M都和管径都和管径D有关。有关。当流量已知时，则造价和管理费用与流速当流量已知时，则造价和管理费用与流速v有有关，因此关，因此年折算费用既可以用流速年折算
49、费用既可以用流速v的函数也的函数也可以用管径可以用管径D的函数表示的函数表示。流量一定时，如管径流量一定时，如管径D增大（增大（v相应减小），相应减小），则管网造价和折旧费增大则管网造价和折旧费增大,而电费减小。而电费减小。管径计算管径计算年折算费用年折算费用W值随管径和流速的改变而变化，值随管径和流速的改变而变化，是一条是一条下凹的曲线下凹的曲线，相应于曲线，相应于曲线最小纵坐标值最小纵坐标值的管径和流速，就是最经济的。的管径和流速，就是最经济的。经济管径为经济管径为De，经济流速为，经济流速为ve。管径计算管径计算由于水管有标准管径，如由于水管有标准管径，如200mm，250mm等，分档不
50、多，按经济管径方法算出的不一定等，分档不多，按经济管径方法算出的不一定就是标准管径，这时可选用就是标准管径，这时可选用相近的标准管径相近的标准管径。设计中也可采用设计中也可采用平均经济流速（表平均经济流速（表51）来确来确定管径，得出的是定管径，得出的是近似经济管径。近似经济管径。一般大管径可取较大的平均经济流速，小管径一般大管径可取较大的平均经济流速，小管径可取较小的平均经济流速。可取较小的平均经济流速。管径计算管径计算以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，重力重力供水时供水时，各管段的经济管径或经济流速，应，各管段的经济管径或经济流速，应按输按输水管渠
51、和管网通过设计流量时的水头损失总和等水管渠和管网通过设计流量时的水头损失总和等于或略小于可以利用的标高差来确定于或略小于可以利用的标高差来确定。第六节第六节 水头损失计算水头损失计算流量和水头损失的关系流量和水头损失的关系给水管网任一管段两端节点的水压和该管段水头给水管网任一管段两端节点的水压和该管段水头损失之间有下列关系：损失之间有下列关系： hij=HiHj Hi、Hj从某一基准面算起的管段起端从某一基准面算起的管段起端i和和终端终端j的水压，的水压，m； hij管段管段ij的水头损失，的水头损失，m。在管网计算中，主要考虑沿程水头损失。至于局在管网计算中，主要考虑沿程水头损失。至于局部水
52、头损失，因和沿程水头损失相比很小，通常部水头损失，因和沿程水头损失相比很小，通常忽略不计。忽略不计。水头损失计算水头损失计算均匀流流速公式（谢才公式）均匀流流速公式（谢才公式）水头损失计算水头损失计算水头损失计算水头损失计算给水管的三种水流流态给水管的三种水流流态阻力平方区阻力平方区，此时比阻，此时比阻a值仅和管径及水管内壁值仅和管径及水管内壁粗糙度有关，而和粗糙度有关，而和Re数（雷诺数）无关，例如数（雷诺数）无关，例如旧铸铁管和旧钢管在流速旧铸铁管和旧钢管在流速v 1.2ms时或金属时或金属管内壁无特殊防腐措施时，就属于这种情况；管内壁无特殊防腐措施时，就属于这种情况；过渡区过渡区，此时，
53、比阻，此时，比阻a值和管径、水管内壁粗糙值和管径、水管内壁粗糙度以及度以及Re数有关，例如旧铸铁管和旧钢管在流数有关，例如旧铸铁管和旧钢管在流速速v1.2ms时，以及石棉水泥管在各种流速时，以及石棉水泥管在各种流速时的情况；时的情况；水力光滑区水力光滑区，此时比阻，此时比阻a值和管径及值和管径及Re数有关，数有关，但和水管内壁祖糙度无关，例如应用塑料管和但和水管内壁祖糙度无关，例如应用塑料管和玻璃管时。玻璃管时。水头损失计算水头损失计算舍维列夫公式舍维列夫公式计算旧铸铁管和旧钢管水力坡度i时，如流速v1.2m/s,则舍维列夫公式的比阻a=0.001736/D5.3值见表52。水头损失计算水头损
54、失计算舍维列夫公式舍维列夫公式当水流在过渡区（当水流在过渡区（v1.2m/s），应在表），应在表52的的a值值上乘以修正系数上乘以修正系数K，K值见表值见表53。水头损失计算水头损失计算巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道的水头适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道的水头损失计算。损失计算。水头损失计算水头损失计算巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式中的比阻巴甫洛夫斯基公式中的比阻a值值水头损失计算水头损失计算海曾海曾威廉公式威廉公式水头损失计算水头损失计算海曾海曾威廉公式威廉公式系数系数C值值水头损失计算水头损失计算柯尔勃洛克公式柯尔勃洛克公式水头损失计
55、算水头损失计算柯尔勃洛克公式柯尔勃洛克公式第七节第七节 管网计算基础方程管网计算基础方程给水管网计算目的在于求出各水源节点（如泵站、给水管网计算目的在于求出各水源节点（如泵站、水塔等）的供水量、各管段中的流量和管径以及水塔等）的供水量、各管段中的流量和管径以及全部节点的水压。全部节点的水压。环状网环状网管段数管段数P、节点数、节点数J（包括泵站、水塔等水源节（包括泵站、水塔等水源节点）和环数点）和环数L之间的关系：之间的关系： P=J+L1树状网树状网环数环数L=0，所以，所以P=J1管网计算基础方程管网计算基础方程管网计算基础方程管网计算基础方程管网计算时，节点流量管网计算时，节点流量q q
56、i i=0.5 q1 、管段长、管段长度度l l、管径、管径D D和阻力系数和阻力系数等为已知，需要求解等为已知，需要求解的是管网各管段的流量的是管网各管段的流量q qijij（此处求解的是最终（此处求解的是最终满足要求的管段流量而并非是初分流量）或水满足要求的管段流量而并非是初分流量）或水压压H Hi i，所以，所以P P个管段就有个管段就有P P个未知数。因此环状个未知数。因此环状网计算时必须网计算时必须列出列出P=J+LP=J+L1 1个方程个方程，才能求出，才能求出P P个流量。个流量。管网计算的原理是基于管网计算的原理是基于质量守恒和能量守恒质量守恒和能量守恒，由此得出由此得出连续性
57、方程和能量方程连续性方程和能量方程。管网计算基础方程管网计算基础方程连续性方程连续性方程按照按照对任一节点来说，流向该节点的流量必须等于从对任一节点来说，流向该节点的流量必须等于从该节点流出的流量。该节点流出的流量。离开节点的流量为正，流向节点的流量为负。离开节点的流量为正，流向节点的流量为负。如管网有如管网有J J个节点，只可以写出类似于式个节点，只可以写出类似于式q qi i+ +q qijij=0=0的的独立方程独立方程J J1 1个。因为个。因为J J个节点可以对应个节点可以对应J J个类似的方个类似的方程，但其中任一方程可从其余程，但其中任一方程可从其余J J1 1个方程导出。个方程
58、导出。管网计算基础方程管网计算基础方程能量方程能量方程表示管网每一环中各管段的水头损失总和等于表示管网每一环中各管段的水头损失总和等于零的关系。零的关系。水流顺时针方向的管段水头损失为正，逆时针水流顺时针方向的管段水头损失为正，逆时针方向的为负方向的为负。管网计算基础方程管网计算基础方程能量方程能量方程如水头损失用指数公式如水头损失用指数公式h=sqn表示，则能量方程还表示，则能量方程还可以表示为：可以表示为：管网计算基础方程管网计算基础方程压降方程压降方程第八节第八节 管网计算方法分类管网计算方法分类给水管网计算实质上是给水管网计算实质上是联立求解连续性联立求解连续性方程、能量方程和管段压降
59、方程方程、能量方程和管段压降方程。在管网水力计算时，根据求解的未知数在管网水力计算时，根据求解的未知数是管段流量还是节点水压，可以分为是管段流量还是节点水压，可以分为解解环方程、解节点方程和解管段方程环方程、解节点方程和解管段方程三类，三类，在具体求解过程中可采用不同的算法。在具体求解过程中可采用不同的算法。解环方程解环方程管网经流量分配后，管网经流量分配后，各节点初分流量已满足连各节点初分流量已满足连续性方程续性方程，可是由该流量求出的管段水头损失，可是由该流量求出的管段水头损失，并不同时满足并不同时满足L L个环的能量方程个环的能量方程。为此必须多次。为此必须多次将将各管段的流量反复调整各
60、管段的流量反复调整，直到满足能量方程，直到满足能量方程，从而得出各管段的最终流量和水头损失。从而得出各管段的最终流量和水头损失。解环方程时，哈代解环方程时，哈代克罗斯克罗斯(Hardy Cross)(Hardy Cross)法法是其中常用的一种算法。由于环状网中，环数是其中常用的一种算法。由于环状网中，环数少于节点数和管段数，相应的以环方程数为最少于节点数和管段数，相应的以环方程数为最少，因而成为少，因而成为手工计算时的主要方法手工计算时的主要方法。解节点方程解节点方程解节点方程是在解节点方程是在假定每一节点水压假定每一节点水压的条件下，的条件下，应用连续性方程以及管段压降方程应用连续性方程以
61、及管段压降方程，通过计算，通过计算调整，求出每一节点的最终水压。节点的水压调整，求出每一节点的最终水压。节点的水压已知后，即可以已知后，即可以从任一管段两端节点的水压差从任一管段两端节点的水压差得出该管段的水头损失得出该管段的水头损失，进一步从流量和水头，进一步从流量和水头损失之间的关系损失之间的关系算出管段流量算出管段流量。工程上常用的算法有哈代工程上常用的算法有哈代克罗斯法。克罗斯法。解节点方程是应用解节点方程是应用计算机求解计算机求解管网计算问题时，管网计算问题时，应用最广的一种算法。应用最广的一种算法。解管段方程解管段方程该法是该法是应用连续性方程和能量方程应用连续性方程和能量方程，求得各管段，求得各管段流量和水头损失，再流量和水头损失，再根据已知节点水压求出其余根据已知节点水压求出其余各节点水压各节点水压。需借助需借助计算机计算机才能快速求解才能快速求解。解管段方程同解环方程的区别在于，解环方程，初分流量已满足连续性方程，然后解能量方程，调整初分流量，得最终管段流量和水头损失。而解管段方程，则是通过一定手段的简化上来就同时解连续性方程（不初分流量）和能量方程，因此工作量大，需电算，但所得结果直接就是满足要求的管段最终流量和水头损失。
