给水管网布置计算：新手必懂知识

1.园林用水量特点

进行管网布置应求出各点的用水量，管网根据各个用水点的需求量供水。不同的点，水的用途也不同，其用水量标准也各异。公园中各用水点的用水量就是根据或参照这些用水量标准计算出来的。所以用水量标准是给水工程设计时的一项基本数据。用水量标准是国家根据各地区城镇的性质、生活水平和习惯、气候、房屋设备及生产性质等不同情况而制订的。我国地域辽阔，因此各地的用水量标准也不尽相同。现将与园林有关的项目列表，见表3-2。

表3-2 用水量标准及小时变化系数

（续）

注：有∗者为国外资料，茶室、小卖用水量只是据一些公园的使用情况做的统计，不是国家标准，仅供参考。

2.日变化系数和时变化系数

公园的用水量在任何时间里都不是固定不变的。在一天中游人数量随着公园的开放和关闭在变化着；在一年中又随季节的冷暖而变化。另外不同的生活方式对用水量也有影响。一年中用水最多的一天的用水量称为最高日用水量。最高日用水量对平均日用水量的比值，叫日变化系数。

日变化系数K_d的值，在城镇一般取1.2～2.0，在农村由于用水时间很集中，数值偏高，一般取1.5～3.0。

最高日那天中用水最多的一小时叫做最高时用水量，最高时用水量对平均时用水量的比值称为时变化系数。

时变化系数K_h的值在城镇通常取1.3～2.5，在农村则取5～6。

公园中的各种活动、饮食、服务设施及各种养护工作、造景设施的运转基本上集中在白天进行。在没有统一规定之前，建议K_d取2～3、K_h取4～6。

将平均时用水量乘以日变化系数K_d和时变化系数K_h，即可求得最高日最高时用水量。设计管网时必须用这个用水量，这样在用水高峰时，才能保证水的正常供应。

3.沿线流量、节点流量和管段计算流量

进行给水管网的水力计算，要先求得各管段的沿线流量和节点流量，在此基础上进一步求得各管段的计算流量，根据计算流量确定相应的管径。

（1）沿线流量。在城市给水管网中，干管沿线接出支管（配水管），而支管的沿线又接出许多接户管将水送到各用户去。由于各接户管之间的间距、用水量都不相同，所以配水的实际情况是很复杂的。沿程既有用水量大的单位如工厂、学校等，也有数量很多、用水量小的零散居民户。对干管来说，大用水户是集中泄流，称为集中流量Q_n；而零散居民户的用水则称为沿程流量q_n，为了便于计算，可以将繁杂的沿程流量简化为均匀的途泄流，从而计算每米长管线长度所承担的配水流量，称为长度比流量q_s。q_s计算方法如下：

式中 q_s——长度比流量（L/s·m）；

Q——管网供水总流量（L/s）；

∑Q_n——大用水户集中流量总和（L/s）；

∑L——配水管网干管总长度（m）。

（2）节点流量和管段计算流量。流量的计算方法是把不均匀的配水情况简化为便于计算的均匀配水流量。但由于管段流量沿程变化是朝水流方向逐渐减少的，所以不便于确定管段的管径和进行水头损失计算，故须进一步简化，即将管段的均匀沿线流量简化成两个相等的集中流量，这种集中流量集中在计算管段的始、末端输出，称为节点流量。

管段总流量包含简化的节点流量和经该管段转输给下一管段的流量。管段的计算流量Q可用下式表达：

式中 Q——管段计算流量（L/s）；

Q_t——管段转输流量（L/s）；(www.xing528.com)

Q_L——管段沿线流量（L/s）。

上式中Q_L的计算公式：

Q_L=q_sL

将沿线流量折半作为管段两端的节点流量。任一节点的流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。

园林中用水如取自城市给水管网，则园中给水干管将是城市给水管网中的一根支管，在这根“干管”上只有为数不多的一些用水量相对较多的用水点，沿线不像城镇给水管网那样有许多居民用水点。在进行管段流量的计算时，园中备用水点的接水管的流量可视为集中流量，而不须计算干管的比流量。

4.经济流速

流量是指单位时间内水流流过某管道的量，称为管道流量。其单位一般用L/s或m³/h表示。其计算公式如下：

Q=ωv

式中 Q——流量（L/s或m³/h）；

ω——管道断面积（cm²或m²）；

v——流速（m/s）。

给水管网中连接各用水点的管段的管径是根据流量和流速来决定的。

式中 D——管径（mm）；

故

当Q不变，ω和v互相制约，管径D越大，管道断面积也越大，流速v则越小；反之v越大D则越小。以同一流量Q，查水力计算表，可以查出2个，甚至4～5个管径来，这里就存在一个经济问题，管径大流速小，水头损失小，但管径大投资也大，而管径小，管材投资节省了，但流速加大，水头损失也随之增加。有时甚至造成管道远端水压不足。因此，在选择管段管径时，二者要进行权衡以确定一个较适宜的流速。此外，这一流速还受当地敷管单价和动力价格总费用的制约，这个流速既不浪费管材、增大投资，又不致使水头损失过大。这一流速叫做经济流速。经济流速可按下列经验数值采用：小管径D_g为100～400mm时，v取0.6～1.0m/s；大管径D_g>400mm时，v取1.0～1.4m/s。

5.水压力和水头损失

在给水管上任意点接上压力表，都可测得一个读数，这数字便是该点的水压力值。管道内的水压力通常以kg/cm²表示。有时为便于计算管道阻力，并对压力有一个较形象的概念，又常以“水柱的高度”表示，水力学上又将水柱的高度称为“水头”。

水在管中流动，水和管壁发生摩擦，克服这些摩擦力而消耗的势能就叫水头损失。水头损失包含沿程水头损失和局部水头损失。

沿程水头损失：

h_y=alQ²

式中 h_y——沿程水头损失（mH₂O）；

a——阻力系数（s²/m⁶）；

l——管段长度（m）；

Q——流量（m³/s）。

阻力系数由试验求得，它与管道材料、管壁粗糙程度、管径、管内流动物质以及温度等因素有关。由于计算公式复杂，在设计计算时，每米或每千米管道的阻力可由铸铁（或其他材料）管水力计算表上查到。在求得某点计算流量后，便可据此查表以确定该管道的管径，在确定管径时，还可查到与该管径和流量相对应的流速和每单位长度的管道阻力值。