1、土木與交通工程學院題目名稱 城市水工程管道系統設計大作業 專 業 給水排水工程 年級班別 2012級2班 學 號 3112003469 學生姓名 趙 輝 指導教師 劉 立 凡 2015 年 11 月 13 日城市水工程管道系統設計課程大作業任務書 課程大作業：請將城市水網管道系統課程設計的給水管網中最大時的流量分別用哈代-克羅斯法、最大閉合差的環校正法進行平差，（大環精度要求為0.5，小環要求0.1）并打印平差過程，比較兩種方法的結果，分析兩種方法的特點和效果，如有其它更好的方法請加以驗證并討論。 要求： 獨立完成，如發現有雷同，成績定為不及格 大作業中請附上管網定線草圖。 附上管網平差計算圖

2、，圖上標明初步分配流量，管徑等參數，并有兩種方法計算的管徑、流量、水頭損失等結果。 作業中要有整個詳細平差過程及計算表格。獨立完成、嚴禁抄襲。 統一封面目錄第一章哈代克羅斯法11.1設計總流量11.2比流量及沿線的計算11.3節點流量的計算21.4流量的初步分配21.5水頭損失公式及計算說明31.6管網平差31.7平差結果7第二章最大閉合差的環校正法72.1流量的初步分配72.2平差72.3第1次校正102.4第2次校正122.5第3次校正142.6第4次校正162.7第5次校正182.8第6次校正202.9第7次校正222.10比較與分析24第一章 哈代克羅斯法1.1 設計總流量由南方某小城

3、鎮給排水管網課程設計可知，本次設計的總流量為1014.24L/s。1.2 比流量及沿線的計算沿線流量的計算見表： 管段編號管段長度/m配水系數計算長度m比流量沿線流量L/s1-21131 1113163.16 2-3956 195653.39 3-41008 1100856.29 1-5484 148427.03 2-7567 156731.66 3-9692 169238.64 4-10811 181145.29 5-6624 162434.85 6-7368 136820.55 7-8419 141923.40 8-9443 144324.74 9-10877 187748.97 5-11

4、491 149127.42 6-12491 149127.42 8-14491 149127.42 11-12624 162434.85 12-13357 135719.94 13-14430 143024.01 14-15128 11287.15 15-16152 11528.49 16-17855 185547.75 11-18739 173941.27 13-19555 155530.99 16-20382 138221.33 18-19774 177443.22 19-20855 185547.75 20-21805 180544.95 17-21215 121512.01 合計167

5、241.3 節點流量的計算將上述沿線流量轉化為節點流量（管段兩端點各負擔一半），并與該節點的集中流量合并計算如下，節點流量計算表：節點與節點相連的管段各管段沿線流量節點流量L/s大用戶集中流量L/s節點總流量L/s11-5,1-227.0363.1645.0916.5761.6621-2,2-7,2-363.1631.6653.3974.10074.1032-3,3-4,3-953.3956.2938.6474.16074.1643-4,4-1056.2945.2945.2973.43073.4351-5,5-6,5-1127.0334.8527.4244.65044.6565-6,6-7,6

6、-1234.8520.5527.4241.41041.4176-7,7-8,2-720.5523.4031.6637.81037.8187-8,8-9,8-1423.4024.7427.4237.78037.7898-9,9-10,3-924.7448.9738.6456.183.0159.19109-10,4-1048.9745.2947.13047.13115-11,11-12,11-1827.4234.8541.2751.77051.771211-12,6-12,12-1334.8527.4219.9441.1012.1653.261312-13,13-14,13-1919.9424.0

7、130.9937.47037.471413-14,14-15,8-1424.017.1527.4229.294.2833.571514-15,15-167.158.497.8207.821615-16,16-17,16-208.4947.7521.3338.78038.781716-17,17-2147.7512.0129.88029.881811-18,18-1941.2743.2242.24042.241918-19,13-19,19-2043.2230.9947.7560.98060.982019-20,16-20,20-2147.7521.3344.9557.0221.6578.672

8、120-21,17-2144.9512.0128.48028.48合計1014.241.4 流量的初步分配根據用水情況，擬定各管段的水流方向如圖1所示。按照最短路線供水原則，并考慮可靠性的要求進行流量分配，流向節點的流量取負號，離開節點的流量取正號，分配時每一節點都要滿足連續性方程，幾條平行的干線，大致分配相近流量。并選定整個管網的控制點。與干管垂直的連接管，因平時流量較小，所以可分配較少的流量。管徑按界限流量確定，各項參數見圖1。圖1 管網定線草圖1.5 水頭損失公式及計算說明u 平差計算表中水頭損失h值的計算，使用海曾威廉公式， Ch取130，采用的管道為新鑄鐵管。u 平差計算表中的， u

9、 管段27的管徑為400mm，沒有嚴格按照界限流量值選取。是因為考慮到事故時管段15斷掉后，必然會增加管段27的流量，會大大增加系統水頭損失。1.6 管網平差環狀網在初步分配流量之后，已經符合連續性方程qi + qij = 0的要求。但在選定管徑和求得各管段水頭損失以后，每環往往不能滿足hij=0或sijqijn=0的要求。因此必須在初步分配流量時確定管徑的基礎上，重新分配各管段的流量，反復計算，直到同時滿足連續性方程和能量方程組為止。借助Excel進行管網平差。假定各環內水流順時針方向時，流量為正；水流逆時針時，流量為負。初分配流量管網平差結果如下：1.7 平差結果借助excel經5次平差后

10、，各個基環的閉合差hi均小于設計要求的0.1m，大環的閉合差絕對值為0.342m小于設計要求0.5m，因此平差結果滿足要求。平差結果圖如圖2所示：圖2 平差后效果圖第二章 最大閉合差的環校正法2.1 流量的初步分配設計總流量與哈代克羅斯法計算時的流量相同，且初步分配流量也相同，管網定線草圖如圖1所示。2.2 平差按照初步分配的流量對所有基環進行平差，并求得各個基環的閉合差。平差結果如下：初分配流量管網平差結果如下：初次分配流量平差結果圖：從圖中不難看出閉合差較大且方向相同的基環和可以將其合并成一個新的大環，基環和可以合并成另一個大環。然后將構成大環的管段如2-3，3-4，4-10，8-9，7-

11、8，2-7進行平差，而3-9管段則保持流量不變。平差后可以得到一個校正流量q，將大環上所對應的管段進行流量校正，并計算受影響的基環的閉合差是否滿足要求。此過程即為大環的第一次校正。大環和平差計算：大環和平差計算：2.3 第1次校正得到大環管段的校正流量后將其帶入基環，計算其閉合差。通過以上計算就能得到第一次校正結果，計算結果見下表：第一次平差結果圖如下：由上圖可知，顯然閉合差不滿足要求，需進行第2次平差。第2次平差選擇環，構成的大環進行平差。計算結果如下：2.4 第2次校正第2次平差結果圖如下：由上圖可知，閉合差不滿足要求，需進行第3次平差。第3次平差選擇閉合差較大的單環和單環進行平差。計算結

12、果如下：單環：單環:2.5 第3次校正第3次平差結果圖如下：由上圖可知，閉合差不滿足要求，需進行第4次平差。第4次平差選擇環，構成的大環進行平差。計算結果如下：2.6 第4次校正第4次平差結果圖如下：由上圖可知，閉合差不滿足要求，需進行第5次平差。第5次平差選擇環，構成的大環進行平差。計算結果如下：2.7 第5次校正第5次平差結果圖如下：由上圖可知，閉合差不滿足要求，需進行第6次平差。第6次平差選擇環，構成的大環進行平差。計算結果如下：2.8 第6次校正第6次平差結果圖如下：由上圖可知，閉合差不滿足要求，需進行第7次平差。第7次平差選擇環，構成的大環，單環，單環進行平差。計算結果如下：2.9 第7次校正第7次平差結果圖如下：由上圖可知，各個基環的閉合差hi均小于設計要求的0.1m，大環的閉合差絕對值