第一节 沿线流量和节点流量

城市给水管网由许多管段组成，沿线流量和节点流量是计算各管段流量的基础。

一、沿线流量

城市给水管网的干管和分配管上连接着许多用户。这些用户既有工厂、机关、学校和宾馆等大量用水的单位，也有数量很多但用水量较少的居民，干管配水情况如图5-1所示。

图5-1 干管配水情况

图5-1中，干管除供沿线两旁为数较多的居民生活用水q₁、q₂、q₃等外，还要供给分配管流量Q₁、Q₂、Q₃等，还有可能给大用水户供应集中流量Q_J1、Q_J2 等。由于用水点多，用水量经常变化，所以按实际情况进行管网计算是非常繁杂的，而且在实际工程中也无必要。因此，在城市给水管网计算中，将用水情况加以简化，假定居民生活用水总量均匀分布在全部干管上，由此算出单位管线长度上应流出的流量，该流量称为比流量，其计算公式如下：

式中：q_s为比流量，L/（s·m）；Q为管网总用水量，L/s；∑Q_J为大用户集中用水量总和，L/s；∑l为配水干管的有效长度（不包括穿越广场、公园等无建筑物地区的管线；只向一侧供水的管线，长度按一半计算），m。

由于最高用水时和最大转输时管网的总用水量是不同的，因而比流量也不同，应分别计算。此外，若城市内各区人口密度相差较大，也应根据各区的用水量和干管长度，分别计算其比流量。

根据比流量，就可计算供给某一管段两侧用户所需的流量，该流量称为沿线流量，其计算公式如下：

式中：q_l为该管段的沿线流量，L/s；l为该管段的长度，m。

上述计算比流量和沿线流量的方法比较简单，但存在着一定的缺陷，即没有考虑到沿线供水人数的多少和用水量的差别，因此，计算出来的配水量可能与实际配水量存在一定差异。为接近实际配水情况，比流量也可按单位供水面积计算，其计算公式如下：

式中：为按单位面积计算的比流量，L/（s·m²）；∑A为供水面积的总和，m²；其他符号意义同前。

某一管段的沿线流量等于比流量与该管段供水面积的乘积。管段供水面积可按划分等分角线的方法来计算。如图5-2所示，管段1-2负担的面积为A₁+A₂，管段2-3负担的面积为A₃+A₄。一般地，在街区长边上的管段，其两侧供水面积均为梯形；在街区短边上的管段，其两侧供水面积均为三角形。用面积比流量法计算沿线流量虽然比较准确，但计算较复杂。对于干管分布比较均匀、干管距离大致相等的管网，往往采用长度比流量法计算沿线流量，以简化计算。

图5-2 按等分角线划分供水面积

二、节点流量

管网中任一管段的流量都由两部分组成：一部分是沿该管段配水的沿线流量q_l，另一部分是通过该管段输水到下游管段的转输流量q_t。转输流量沿整个管段不变；沿线流量由于沿线配水而沿水流方向逐渐减小，到管段末端，沿线流量为零，如图5-3所示。由于管段中的流量是变化的（如果按计算比流量的假定，沿线流量应为直线变化），故很难计算管径和水头损失。为简化计算，可将沿线流量折算成从节点流出的集中流量，即节点流量。这样，沿管段不再有流量流出，即管段中的流量不再沿线变化，就可根据这个不变的流量确定管径。

将沿线流量化成节点流量的原理是找到一个假想的沿线不变的折算流量q，使它产生的水头损失与图5-3中的变流量q_x所产生的水头损失相等。这个不变的流量q称为管段的计算流量，可用下式表示：

图5-3 沿线流量折算成节点流量

式中：α为折算系数。

图5-4 节点流量计算

管段在管网中的位置不同，α值也不同。通过推算，α值在0.5左右。为便于计算，工程中通常统一采用α=0.5，即将沿线流量折半后作为管段两端的节点流量。

管网任意节点的节点流量q_i按下式计算：

即任一节点i的节点流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。

在城市管网中，可将大用水户的接入点作为节点，将其所需的流量直接作为节点流量。这样，在管网计算图上就只有节点流量，包括由沿线流量折算的节点流量和大用水户的集中流量。图5-4中的节点5、6、8、9的节点流量分别计算如下：