v 4 Q 4 0.152 1.21 m s ，所以 2 2 d 0.4
k 1
Q2 0.152 2 hf k 2 l 2500 9.5m 2 K 2.464
H 1 2 1 H 2 h f 45 61 25 9.5 18.5m
Δ
水塔
H
H1 H2
Δ Δ
1 2
例
6.2
图
第六章
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
因为管道的长度较大，考虑按照长管计算。 解： 列出水厂断面和工厂断面的能量方程
1 H 1 2 H 2 h f
当管径 d 400mm，查表铸铁管 K 2.464 10 3 l s
求得K值后反查表就可得d
A 2 gH C
② 对于短管
Q 1 d
1

4
l d
d 2 2 gH
4Q
C 2 gH
, c 1
1 l d
采用试算法
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孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
2. 管道的输流能力，管长已知，要求选定所需的管径及相应的水头。 这是工程中常见的实际问题。通常是从技术和经济两方面综合考虑， 确定满足技术要求的经济流速。 ①管道的技术要求。流量一定的条件下，所选管径的大小影响着管中 的流速，所选管径应使流速控制在既不会产生过大的压力，降低管道 的使用寿命，又不能过小，使泥沙沉积，阻塞管路。一般情况下，水 电站引水管中流速不应大于（5～6）m/s ，给水管中的流速不应大于 （2.5～3）m/s，不应小于0.25m/s 。 ②管道的经济效益。重要的管道在选取管径时一般应选择几个方案进 行比选，选出一种方案，使得管道投资和运转的总费用最小，但是工 程中，费用最小的并非各方面最优或可行，往往是选一种经济上合理 工程上可行的方案作为最终设计方案，这样选定的流速称为经济流速， 对应的直径为经济直径。具体数值可参照有关设计手册。
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孔口、管嘴出流与有压管流
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§6.5 简单管道水力计算特例
1. 虹吸管的水力计算
虹吸管是一种压力输水管道， （如图）顶部弯曲且其高程高于上游 供水水面。若在虹吸管内造成真空， 使作用在上游水面的大气压强和虹吸 管内压强之间产生压差，水流即能超 过虹吸管最高处流向低处。虹吸管顶 部的真空理论上不能大于最大真空值， 即10米高水柱。实际上当虹吸管内压 强接近该温度下的汽化压强时，液体 将产生汽化，破坏水流的连续性。故 一般不使虹吸管中的真空值大于7－8 米。
流量系数
Q C
c
1 l i d
c
1 4.89 4.6
0.325
d 2
4
2 gH 0.325
0.15 2
4
2 9.8 6.3 0.064 m 3 s 64 l s
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孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
4. 对于一个管道尺寸、水头和流量已知的管道，要求确定管 道各断面的压强的大小
根据能量方程，管路中任意断面处的测压管水头为：
p v2 ( z ) i H 0 ( h f h j ) 0 i 2g
即管路中任意断面i 处的测压管水头等于总水头H0 减去该断 面以前的沿程水头损失与局部水头损失，再减去该断面的流速水 头。把各断面的测压管水头连接起来，就得到整个管路的测压管 水头线。
2. 当已知管道的尺寸和输流能力时，计算水头损失，即要 求确定通过一定流量所必须的水头。
这种类型的题一般在输流工程中用到的较多，按长管计算：
Q2 1 H h f 2 l , K AC R , C R 6 或者用查表法。 n K
1
供水工程中当 v 1.2 m s 时
Q2 H hf k 2 l K 当 v 1.2 m s 时 Q2 H hf k 2 l K
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
对于恒定流，有压管道的水力计算主要有下列几种：
1. 输水能力计算
当管道的布置、断面尺寸d 及作用水头H 已知时，要求确定管
Δ 渗水池 ζ e=0.5 排水管 Δ ζ =0.5
阀
道通过的流量。
例6.1 计算某水电厂由渗
水池排入集水井的流量，已 知排水管的糙率 n 0.0125， 管径d 150mm ，管长l 20m ， 其他数据如图所示。
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孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
3. 管道管线布置已定，当要求输送一定的流量时，确定所需 的断面尺寸（圆形管即确定直径）。这时可能出现下列两 种情况：
1. 管道的输流能力Q，管长l 及管道的总水头H 均已确定。
Q2 Q 2l Q H 2 l, K ① 对于长管 H K H l
ζ =0.5
弯
集水井 ζ o=0.5
例 6.1图
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
由图可知该排水装置系淹没出流，其计算公式为 解：
1 1
Q c A 2 gH
在淹没出流情况下，作用水头为上、下游水位差 H 45 38.7 6.3m
依据
n 0.0125
第六章
式中k 查表可得
式中 k 1
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
例6.2 由水塔向工厂供水，如图所示，采用铸铁管，管长 2500m，管径400mm。水塔处地形标高为 61m，工厂需水
1பைடு நூலகம்
量 Q 0.152 m 3 s，工厂地形标高 2 45m，管路末端需要的自由水 头 H 2 25m，试设计水塔高度H。
和
1 d 1 0.15 6 d 150 mm ， C ( ) 6 ( ) 46.28 n 4 0.0125 4


8 g 8 9.8 0.0367 2 2 C 46.28
l 20 0.0367 4.89 d 0.15

i
0.5 1.1 2.0 1.0 4.6