山区输配水管网沿线流量与节点流量的简化计算研究

山区输配水管网沿线流量与节点流量的　简化计算研究　陈晓华　（中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京　１０００２２）　【摘　要】　目前全国范围内不断有农村饮水工程投入建设。其中，供水工程的管网布置与输水管管径的确定是输　配水工程设计计算的两大课题。在管网与输水管的布置完成后，其管径确定得合理与否就成为影响输配水系统的　投资与运行费用的主要因素。本文介绍沿线流量与节点流量计算方法，并结合典型山区农村供水工程输配水设计　实例进行验证分析。　【关键词】　山区供水；输配水；沿线流量；节点流量；简化计算　中图分类号：ＴＶ２１４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００５－４７７４（２０１４）１－００３３－０４　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｆｌｏｗ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　Ｎｏｄｅ　Ｆｌｏｗ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　Ａｌｏｎｇ　Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　Ｗａｔｅｒ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｐｉｐｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏ—ｈｕａ　（Ｃｈｉｎａ　Ｇｅｚｈｏｕｂａ　Ｇｒｏｕｐ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｒｕｒａｌ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ａｃｒｏｓｓ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｗｈｅｒｅｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｌａｙｏｕｔ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｐｉｐｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｍａｊｏｒ　ｔｏｐｉｃｓ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｅｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　ａｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｄ，ｗｈｅｔｈｅｒ　ｐｉｐｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆａｃｔｏｒ　ｔｏ　ａｆｆｅｃｔ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｒｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｆｌｏｗ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ａｎｄ　ｎｏｄｅ　ｆｌｏｗ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒＴｙｐｉｃａｌ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　．ｒｕｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｐｒｏｊｅｅｔ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｉｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｆｏｒ　ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ；ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｆｌｏｗ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ；ｎｏｄｅ　ｆｌｏｗ　ｃａｐａｃｉｔｙ：ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｃａｌ—　ｅｕａｌａｔｉｏｎ　引　言　万所农村学校师生的饮水安全问题。　在农村饮水安全应急工程设计中，管网与输水管　按照水质、水量、用水方便程度等指标衡量，目前　全国尚有３亿多农村人口（中西部地区占８０％）饮水　未达到安全标准。２００５年，国家启动了农村饮水安全　应急工程，解决农村人口饮水安全问题。“十二五”期　间，将把农村饮水安全工程作为社会主义新农村建设　管径的确定是输配水工程设计计算的两大课题之一。　在管网与输水管的布置完成后，其管径确定的合理与　否就成为影响输配水系统投资与运行费用的主要因　素。管径确定时，首先要知道各管段计算流量，为此必　须先确定沿线流量与节点流量。本文引入沿线流量和　・的重点内容之一，全面解决２．９８亿农村人口和１１．４　３３・　口水利建设与管理　２０１４年・第１期　节点流量两个概念：沿线流量实质是对管网管段实际　流量分配的一种近似，是为了方便计算而引入的一个　计算参数；节点流量表示一个节点上的总体流量，节　点流量跟方向无关，只要通过节点的单位量的集合就　是节点流量。基于上述两个概念，介绍沿线流量与节　点流量计算方法，并结合典型山区农村供水工程输配　水设计实例进行验证分析。　１　沿线流量　实际的配水情况很复杂，计算时往往加以简化，即　假定ｑ。、ｇ：……这些小用户用水量的总和均匀分布在　全部干管（包括连接管）上，由此可算出单位管长流出　的流量，这个流量叫作比流量。比流量可按下式计算：　ｑ　＝　——　■＿　㈩　ｌ　式中ｑ　——比流量，Ｌ／（ｓ・ｍ）；　ｐ——管网的计算流量，Ｌ／ｓ；　∑Ｑ　——各大用户集中用水量之和，Ｌ／ｓ；　∑２——管网各管段计算长度之和，ｍ。　具体见图１。　ｆ｛皿　拙　拙　翻　墓．　●　・　．　Ｑ－　．．　Ｉ　●▲ＩＴＴＩ　Ｉ　、　ｌ　Ｔ●●　●　ｌＴ　Ｉ　Ｉ　干管’洳　Ｐ　’　翻ｆ　　’．ｐ　ｌＱ　如裔　ｒ　图１比流量计算　可见，干管的总长度一定时，比流量随用水量增减　而变化。根据比流量求出各管段沿线流量的公式　如下：　ｑ』＝ｇ　Ｚ　（２）　式中ｑ。——沿线流量，ｌＪｓ；　ｚ——计算管段的长度，ｍ。　于管网供给总水量减去集中供水量于管　即：　ｓ　，∑ｇ　ｚ＝Ｑ一∑ｑ　（３）　计算沿线比流量，简单方便，但存在一定的缺陷。　因为它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以可　能与各管段的实际配水情况并不一致。为此，可计算　面积比流量ｑ　：　ｑ　一　—　二　！　（４）　式中ｑ　——面积比流量，Ｌ／（Ｓ・ｍ　）；　Ａ——管段供水面积，ｎｉ　；　∑４——供水区总面积，ｍ　；　２节点流量　管网中任一管段的流量由两部分组成：一部分是　通过该管段输水到以后管段的转输流量ｑ，，另一部分　是沿管线流出的沿线流量ｑ．。由于对于流量变化的管　段，管径和水头损失难以确定，因此有必要对管段流量　的计算进一步加以处理、简化，简化计算见图２。　Ｊ　＼＼　Ｊ　１　Ｊ　　Ｊ（　ｆｉ　１　０　｛　＼　出　Ｉ　＇￣ｌ－ａ）ｑ　Ｌ　—　图２沿线流量折算为节点流量　从图２可知，若假定从起端１流出的流量为（１一Ｏ／）　ｇ　，从起端２流出的流量为　ｑ　，即将沿线流量ｇ　折算　成节点１、２流出的流量，则１—２管段沿管线不再有流　量流出，流量将不再沿管线发生变化，其值为ｑ　＋　ｑ　，　Ｏ／为折算系数。ＯＬ可根据沿线流量折算前后产生的水头　损失不变这一条件求得。　折算前，通过管段１—２任一断面上的流量为：　一　ｌ－－ｆ　２Ｃ　（＼　＋一　。　ｌ－１）Ｘ／　㈩　一　式中　：　。　ｑｆ