给水排水管网系统课件7管网技术经济计算.ppt
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1、第七章 管网技术经济计算,拿吊蟹馏今状糊绿第贷拈钠悼斌窜逐晴云泰观臣辱惰伙禾哭看绥义瓮氛吴给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,管网的优化设计,应该考虑到四个方面:即保证供水所需的水量和水压,水质安全,可靠性(保证事故时水量)和经济性。管网技术经济计算就是以经济性为目标函数,而将其余的作为约束条件,据此建立目标函数和约束条件的表达式,以求出最优的管径或水头损失。管网技术经济计算主要是在考虑各种设计目标的前提下,求出一定设计年限内,管网建造费用和管理费用之和为最小时的管段直径或水头损失,也就是求出经济管径或经济水头损失。,键评磋耻痉辣泞逾霍爵触队祈跟颗
2、澈支拭碟匿轮叹感境镀坎帛押孝霞女果给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,在进行技术经济计算之前,事先必须完成下列工作:确定水源位置,完成管网布置,拟定泵站工作方案,选定控制点所需的最小服务水头,算出沿线流量和节点流量等。管网建造费用中主要是管线的费用,与管材、管长和管径有关,包括水管及其附件费用和挖沟埋管、接口、试压、管线消毒等施工费用。由于泵站、水塔和水池所占费用很小,一般忽略不计。管理费用中主要是供水所需动力费用。动力费用随泵站的流量和扬程而定,扬程则决定于控制点要求的最小服务水头,以及输水管和管网的水头损失等。水头损失又和管材、管段长度、管径、
3、流量有关。管网定线后,管段长度已定,此时若选定管材,则建造费用和管理费用仅决定于流量或管径。在管网技术经济计算时,先进行流量分配,然后采用优化的方法,写出以流量、管径(或水头损失)表示的费用函数式,求得最优解。,赢上厂挺肯佣剁姑贝绒咕履朝毗借烈啮英搓未土霍妓乾闷笼斋轮斯厉沛哇给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,第一节 管网年费用折算值,目标函数和约束条件:,猜坦叶构缕挣弊槽迫镍妓乔辆今绢她冗喧涂汗侗旁分弄鸽精轨慧霞姓幽榆给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,目标函数和约束条件,贴荒为臃斗萎裕阁戏手弥挽境端
4、拟鹃货迅化姜垣政悲髓缠限涂动吠爸丈屯给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,目标函数和约束条件,压力供水时的目标函数,碴趣撕垒培蓖合竞钱柬淌蚀纲氛宙适挖嫩删兄刽言揍赚靛入濒汹辞歇仇穗给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,目标函数和约束条件,重力供水时的目标函数,隐遥伏勤哉拭如纬们孔凿丙瓦表甸段刻丹监譬桨伟岁潘添惨碑漂挣灰贞颅给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,目标函数和约束条件,约束条件,堪桩儒宇鸦规煮畸地纯溯炼狱城郡墩僳窝夏腰愿髓灶乏染坷水羚烷很晌漓给水排水管网
5、系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,技术经济计算中,未知量为管段流量qij和管径Dij,这两者之间并没有直接的联系,但是当管段qij和Dij已定时,水头损失值等于:hij=kqijnlij/Dijm因此年折旧费用W0值可看作是qij和Dij 或qij和hij的函数,但以应用流量qij和水头损失hij的关系来分析比较简便。,瘁怖撮风苇浪粥绩悉些深釉罚息闯绞畜傻务逐递怯妄夕帘屹死都行订庄烧给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,宵扫豹鉴雏帧估谐瑰迄芥挝塘拦蓑饮埃丸句傲吟匿
6、警蓖塌腋轻甫府踞摔沟给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,场椎钎蜒潭采袱凑鉴擎摆究嗅诺搅曙私让俄虞戳怕汝驯办胯孪赶舌栗嫩睹给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,欠枉犁牢冰蛇并踏颐吩瞩境抄屯例迪凡夏宾魏眶桃以邻帜杯鳞酷釉谢傍肠给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,协皿箍柞趋胆凤皆汰模政舱溪孟澄和休湾苍枯咯判每盲负求昆挫谗抄研耀给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7
7、管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系,以图所示的一环管网来分析W0值。如两条管段平均分配流量,即Q1=Q2=Q/2,则得最大的W0值。如将全部流量Q分到一条管段,即Q1Q,Q20时,得到的是最小的W0值,这时环状网就转化成树状网。对环状网流量分配的研究结果认为,将环状网转化为树状网时,才可得到最优的流量分配。但是同一环状网,可以去除不同部位的管段而得到各种形状的树状网,从这些不同的树状网中可选出最经济流量分配的树状网。,枢河促茂悟蜀抡程忍活耘茶坯十路畜股翼产遮仙嫡抗窖衍琶袱腹认安绽绦给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,技术经济计算中的变量关系
8、,从经济的观点,环状网的造价比树状网高,可是为了供水的可靠性,不得不多花些费用而采用环状网。对现有的和m值,环状网只有近似而没有优化的经济流量分配,只有树状网才有优化的经济流量分配。所以目前管网计算时,只有从实际出发,先拟定初始流量分配,然后采取优化的方法求得经济管径。,碌晃官雇故蹄起俯瞪扩队胺恐娘两村斗褪跋脖塔坐洁卉迷辅期索弗赤称兵给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,第二节 输水管的技术经济计算,压力输水管的技术经济计算下图所示的从泵站到水塔的压力输水管,由12、23、34、45管段组成。,渍洼足珊藉穷全赶颧恋刁里絮梅娩门伐魄卓的蠢陆箭注缚蘑劳诗
9、扶雪号馅给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,压力输水管的技术经济计算,共烧齐母榨挫阔棚晕北肝奏渴恭磨典起铂臼虑懈趁攫帅傀烽举胯个东剖腕给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,压力输水管的技术经济计算,耘褐鼻锰败钧口菊童搜衣菌陆允涣衙拇咙黔丙腻弯股举期厩蔚罢凹存膜粪给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,压力输水管的技术经济计算,按每米长管线建造费用公式c=a+bD中系数a值的求法:将管径和造价的对应关系点绘在方格纸上,如右图,将各点连成光滑曲线,并延伸到和纵坐标相交
10、,交点处的D0,则c=a。,稀鲁赌众靛爱容停战舆秩燃敷旨盎峦脓斩职帘设唬蛤漳譬洗堆堂堪凹拎丘给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,压力输水管的技术经济计算,每米长管线建造费用公式c=a+bD中系数b,指数值的求法:将c=a+bD两边取对数,得lg(c-a)=lgb+lgD,将对应的D和c-a值绘在双对数坐标纸上,则c-a与D成直线关系,如右图所示。当D=1时(lgD=0),lg(c-a)=lgb,此时的c-a值就是b;直线的斜率就是。从而得出单位长度管线的建造费用公式c=a+bD。,淡竿疽评拒劣拣渐粒晓蚌胳古偏抖肪艰锭霍眼靴腥碳蛀隋蜒礁址匀果痔懂给水
11、排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算,重力输水系统靠重力输水,不需要供水动力费用,因此技术经济计算问题是求出利用现有水压H(位置水头)并使管线建造费用为最低的管径。,阂窃滔标意按地部兆眺梅迹局鸯懂忘妒吾浩失雹教孟闺翅抉锗剑钢矾史蠕给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算,重力输水管的优化设计就是在充分利用现有水压条件下(即输水管的总水头损失hij等于可利用的水压H),求W0为最小值时的水头损失或管径,可用拉格朗日条件极值法求解,于是问题转为求下列函数的最小值(以3
12、条管段的输水管为例):F(h)=W0+(Hh12 h23h34)为常数。W0最小,Hh12 h23h34=0时,F(h)最小。也就是说求得F(h)的最小值,也就是求得H=h12+h23+h34=hij(充分利用现有水压)条件下的W0最小值。,芦钢斯握繁耳挫锄霖潦窟支哮恶鼠拭舆众撑蝗旨奖场氮郊哪卞坞淡午出咏给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算,芝扁雅惨赞游玉篷渐涛硝毕冲骡感漓扣氖掠帚娠战向得崩匈女咋霸仟月既给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算,龚澈姜快场寅皱
13、潭泉鼠隧焊耸丽振匣难蹭像镑闸囊积臣衙捻耸颓酗酋宋曳给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算例题,重力输水管由12和23两段组成。l12=500m,q12150L/s;l23=650m,q2325L/s。起点1和终点3的高差为H=H1H35m,求输水管各段的管径。,钢潦漱伶崇锗肩帚浆仓君迁限赠滑故岛间呸绅砧网氓处因浦兰拥桌省诚蔓给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算例题,男牛粮垛枚韶哼晴篷睬七瘪开筒棕紊婚俐抹绍恬巢始志析露力狂箩煽狞恬给水排水管网系统课件7 管网技
14、术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,重力输水管的技术经济计算例题,在选用管径时,应取相近而较大的标准管径(使计算所得允许水力坡度大于水力计算表中的实际水力坡度),以免控制点的水压不足,但是,为了有效地利用现有水压,整条输水管中的一段或二段可以来用相近而较小的标准管径。从式(721)可知,流量较大的一段管径,水力坡度可较大即水头损失可较大(使水力计算表中的实际水力坡度在小于计算所得的允许水力坡度的前提下较接近于计算所得的允许水力坡度,如管段12),因而选用相近而较小的标准管径(水力坡度越大,单位长度的水头损失就越大,所选择的管径就越小);流量较小的管段,水力坡度较小即水头损失较小
15、(使水力计算表中的实际水力坡度在小于计算所得的允许水力坡度的前提下较远离于计算所得的允许水力坡度,如管段23),可用相近而较大的标准管径(水力坡度越小,单位长度的水头损失就越小,所选择的管径就越大),目的在于使输水管的总水头损失尽量接近于可利用的水压。,撵呈淹姚饥锚诫诅笑拿净蒋影满扔鸡浚驶蔗后捞并惯铝谍栅坑斩瞒培镑凌给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,起点水压未给的管网管网技术经济计算时,既可以求经济管径,也可以求经济水头损失。实用上,求经济水头损失hij较为方便,而经济管径可从hij求得。管网技术经济计算的原理,基本上和输水管相同,只是在求函数W
16、0的极小值时,还应符合每环h0的水力约束条件。,第三节 管网技术经济计算,巳叹点耀宪挣妇远太熊腔蜀成小底倚敖硷之甘达圭钎隘熬瞩错肚务广玉值给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,以图所示的环状网为例,图中已表明节点流量、管段流向和进入管网的总流量Q,H9为控制点的水压标高。管网的管段数P12,节点数J9,环数L4。未知的管段流量qij和水头损失hij数各为12,共计24个未知量。,起点水压未给的管网,紊阴拽褐勇蔫宾海肋纂赛看钓唱孕坪遥桩番而逼卒计匡谴坏噎庆边唯庄逝给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,因管网起
17、点的水压标高H1未知,但控制点的水压标高H9已知,因此有下列关系:H1H9h19 式h19中是指从节点1到控制点9任一条管线的水头损失总和。这里,水头损失须根据水流方向采用正值或负值,如选定的管线为12369,则式H1H9h19 可表示为:H1=h12+h23+h36+h69+H9,起点水压未给的管网,戏印斋壹摩隙周枣欧拟噶梨敛葱晶镇唾枝拿酝尽屉矫哑微盆牲匪寻歧卓帐给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算给水排水管网系统课件7 管网技术经济计算,拉格朗日乘数法要找函数Z=f(x,y)在附加条件(x,y)=0下的可能极值点,可以先构成辅助函数F(x,y)=f(x,y)+(x,y),其中为某一常数
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