给水排水工程设计：管段计算流量与网络安全

在将沿线流量折算成节点流量后，就可根据各节点流量对各管段进行流量分配，并计算各管段通过的流量，即管段计算流量。由于在不同用水情况下，各节点流量是不同的，因而管段计算流量也不同。在设计中应根据最高日最高时的管段计算流量确定管径。

在单水源的树状网中，从水源供水到各节点只有一个流向，如果任一管段发生故障时，该管段以后的地区就会断水，因此，任一管段的流量等于该管段以后所有节点流量的总和。如图5-5所示，管段2-3和管段4-8的流量分别为

从上看出，树状管网各管段的流量非常容易确定，不用人为进行分配，并且各管段只有惟一的流量值。

环状管网的情况比较复杂。因各管段流量与以后各节点流量没有直接关系，因而当管网形状和各节点流量确定后，为了满足各节点的水量要求，通过各管段的流量可以有许多分配方案。分配流量时，必须满足节点流量平衡关系（实际上，树状管网也满足此平衡关系），即流入某节点的流量必须等于流离该节点的流量，用公式表示为

式中：qi为节点i的节点流量（包括节点处的集中流量），L/s；qij为i、j节点间的管段流量，L/s。

图5-5　树状网管段流量计算

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图5-6　环状网流量分配

上式中流入和流出流量的符号可以任意假定，本书假定流出节点的流量为正，流入节点的流量为负，以图5-6中的节点1和节点5为例：

对于节点1来说，流入管网的总流量Q和节点流量q1是已知的，但管段流量q1-2和q1-4可以有不同的分配方法，如两个流量相同，或一个很大、另一个很小。其他管段流量分配也是如此。

管段流量分配的方案不同，所得各管段的管径就有可能不同，整个管网的工程总造价也会有所差异。研究表明，在流量分配时，如果使环状网中某些管段的流量为零，即把环状网改成树状网，才能得到最经济的流量分配，即管网工程造价最低，但树状网供水的安全可靠性差。因而环状网在进行流量分配时，应同时考虑经济性和可靠性。经济性是指在一定年限内管网的工程总造价和管理费用最小。可靠性是指能够不间断地向用户供水，并保证应有的水量、水压和水质。经济性和可靠性是一对矛盾，一般只能在满足可靠性的前提下，力争得到最经济的管径。在综合考虑经济性和可靠性后，可按如下步骤进行环状网流量分配：

（1）选定整个管网的控制点，按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向。

（2）从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管，在它们中尽量均匀地分配流量，并满足节点流量平衡关系。这样，当其中一条干管损坏时，其他干管中的流量不会增加过多，可以保证安全供水。

（3）连接管的主要作用是将各干管连通，有的也就近供水，平时流量不大，因而可分配较少的流量。但由于在干管损坏时连接管要转输较大的流量，因此管径不可选得过小。

对于多水源管网，应根据管网中各节点流量和每一水源的供水量，初步确定各水源的供水范围和供水分界线。然后从各水源开始，沿供水主流方向进行流量分配。供水分界线上各节点的流量，往往由几个水源同时提供。进行流量分配时仍应满足节点流量平衡关系，并综合考虑可靠性和经济性。

管网进行流量分配后即可得出各管段的计算流量。