第一節 沿線流量和節點流量

城市給水管網由許多管段組成，沿線流量和節點流量是計算各管段流量的基礎。

一、沿線流量

城市給水管網的干管和分配管上連接著許多用戶。這些用戶既有工廠、機關、學校和賓館等大量用水的單位，也有數量很多但用水量較少的居民，干管配水情況如圖5-1所示。

圖5-1 干管配水情況

圖5-1中，干管除供沿線兩旁為數較多的居民生活用水q₁、q₂、q₃等外，還要供給分配管流量Q₁、Q₂、Q₃等，還有可能給大用水戶供應集中流量Q_J1、Q_J2 等。由于用水點多，用水量經常變化，所以按實際情況進行管網計算是非常繁雜的，而且在實際工程中也無必要。因此，在城市給水管網計算中，將用水情況加以簡化，假定居民生活用水總量均勻分布在全部干管上，由此算出單位管線長度上應流出的流量，該流量稱為比流量，其計算公式如下：

式中：q_s為比流量，L/（s·m）；Q為管網總用水量，L/s；∑Q_J為大用戶集中用水量總和，L/s；∑l為配水干管的有效長度（不包括穿越廣場、公園等無建筑物地區的管線；只向一側供水的管線，長度按一半計算），m。

由于最高用水時和最大轉輸時管網的總用水量是不同的，因而比流量也不同，應分別計算。此外，若城市內各區人口密度相差較大，也應根據各區的用水量和干管長度，分別計算其比流量。

根據比流量，就可計算供給某一管段兩側用戶所需的流量，該流量稱為沿線流量，其計算公式如下：

式中：q_l為該管段的沿線流量，L/s；l為該管段的長度，m。

上述計算比流量和沿線流量的方法比較簡單，但存在著一定的缺陷，即沒有考慮到沿線供水人數的多少和用水量的差別，因此，計算出來的配水量可能與實際配水量存在一定差異。為接近實際配水情況，比流量也可按單位供水面積計算，其計算公式如下：

式中：為按單位面積計算的比流量，L/（s·m²）；∑A為供水面積的總和，m²；其他符號意義同前。

某一管段的沿線流量等于比流量與該管段供水面積的乘積。管段供水面積可按劃分等分角線的方法來計算。如圖5-2所示，管段1-2負擔的面積為A₁+A₂，管段2-3負擔的面積為A₃+A₄。一般地，在街區長邊上的管段，其兩側供水面積均為梯形；在街區短邊上的管段，其兩側供水面積均為三角形。用面積比流量法計算沿線流量雖然比較準確，但計算較復雜。對于干管分布比較均勻、干管距離大致相等的管網，往往采用長度比流量法計算沿線流量，以簡化計算。

圖5-2 按等分角線劃分供水面積

二、節點流量

管網中任一管段的流量都由兩部分組成：一部分是沿該管段配水的沿線流量q_l，另一部分是通過該管段輸水到下游管段的轉輸流量q_t。轉輸流量沿整個管段不變；沿線流量由于沿線配水而沿水流方向逐漸減小，到管段末端，沿線流量為零，如圖5-3所示。由于管段中的流量是變化的（如果按計算比流量的假定，沿線流量應為直線變化），故很難計算管徑和水頭損失。為簡化計算，可將沿線流量折算成從節點流出的集中流量，即節點流量。這樣，沿管段不再有流量流出，即管段中的流量不再沿線變化，就可根據這個不變的流量確定管徑。

將沿線流量化成節點流量的原理是找到一個假想的沿線不變的折算流量q，使它產生的水頭損失與圖5-3中的變流量q_x所產生的水頭損失相等。這個不變的流量q稱為管段的計算流量，可用下式表示：

圖5-3 沿線流量折算成節點流量

式中：α為折算系數。

圖5-4 節點流量計算

管段在管網中的位置不同，α值也不同。通過推算，α值在0.5左右。為便于計算，工程中通常統一采用α=0.5，即將沿線流量折半后作為管段兩端的節點流量。

管網任意節點的節點流量q_i按下式計算：

即任一節點i的節點流量等于與該節點相連各管段的沿線流量總和的一半。

在城市管網中，可將大用水戶的接入點作為節點，將其所需的流量直接作為節點流量。這樣，在管網計算圖上就只有節點流量，包括由沿線流量折算的節點流量和大用水戶的集中流量。圖5-4中的節點5、6、8、9的節點流量分別計算如下：