第3章给水排水管网水力学基础2.pptx

在给水排水工程中，水力学基础是设计和运行给水排水管网系统的关键。本章主要探讨了四个核心概念：水流特征、水头损失计算、非满流管渠水力计算以及管道的水力等效简化，同时也涉及到了水泵与泵站的水力特性。 我们关注的是水流特征。在给水排水管网中，流态分为层流、过渡流和紊流。通常，当雷诺数（Re）小于2000时，水流呈现层流状态，而当Re介于2000至4000之间时，属于过渡流，大于4000则为紊流，这是给排水管网设计中普遍考虑的情况。层流流动较为稳定，而紊流则更复杂，具有更多的随机性质。 接着，恒定流与非恒定流的区别在于水流参数是否随时间和空间变化。恒定流假设水流参数保持不变，简化了计算过程，但实际中的给水排水网络通常是非恒定流，因为水量会因用户需求而不断变化。此外，均匀流和非均匀流的区别在于水流参数是否在整个管道或渠道中一致。均匀流意味着水流条件在所有横截面上都相同，而非均匀流则不然。 压力流与重力流是两种不同的流动模式。压力流依赖于压力差来克服流动阻力，而重力流则依靠水的势能来推动。例如，城市供水通常采用压力流，而下水道系统则多为重力流。 水头是衡量流体机械能的重要指标，包括位能、压能、动能和水头损失。水头损失是流体在流动过程中克服阻力消耗的能量，分为沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失与流速、管道长度、谢才系数等因素相关，而局部水头损失则由流体通过管道中的各种变径、弯头等局部障碍物时产生。 在计算水头损失时，谢才系数C是一个关键参数，它综合了管道形状和表面粗糙度的影响。对于圆管满流，沿程水头损失可以用不同的经验公式进行计算，如舍维列夫公式适用于旧铸铁管和旧钢管，海曾-威廉公式常用于较光滑圆管的紊流计算，柯尔勃洛克-怀特公式则具有广泛的适应性和较高的计算精度，适用于各种紊流情况。巴甫洛夫斯基公式则适用于混凝土管、已作水泥砂浆内衬的金属管道以及非满流排水管道。 了解水力等效简化和水泵与泵站的水力特性对于管网的设计至关重要。水力等效简化是为了简化复杂网络的计算，而水泵和泵站的水力特性则决定了它们在给水排水系统中的效率和能力。 总结来说，给水排水管网水力学基础涵盖了水流状态、流体能量的转换和损失、不同工况下的水力计算方法，以及对复杂系统的简化处理。这些知识是理解和设计高效、经济的给水排水系统的基石。