《给排水管道系统》课程授课教案（教学设计）沿线流量与节点流量

教学设计五沿线流量和节点流量章节第5章管段流量、管径和水头损失课程名称给排水管道系统名称5.2沿线流量和节点流量教学课程讲授给排水专业45分钟设计教师对象时间本科生课堂1、掌握采用长度比流量计算沿线流量的方法，了解面积比流量法；教学2、熟悉节点流量计算过程中有关折算系数的推导过程。目的3、掌握节点流量的计算方法。5.2沿线流量和节点流量1、沿线流量：供给该管段两侧用户所需流量。（3min）分配管qiq3Q11q54971934954q1BeDq6929294Q294图5-1干管配水情况+如图所示：干管除供沿线两旁为数较多的居民生活用水q、92等外，还要供给分配管流量q1、92、9a等，还有可能给少数大用水户供应集中流量Q1、Q2、Q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。所以，为教学内容了计算方便，常采用简化法一一比流量法，即假定小用水户的流量均及匀分布在全部干管上。比流量法有长度比流量和面积比流量两种。教学（1）长度比流量：假定沿线流量q、92均匀分布在全部配水安排干管上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记为q.[L/（sm)]，即：（5min）_9-20,qs=EL式中：Q一一管网总用水量，L/s：ZQ一一工业企业及其他大用户的集中流量之和，L/s。ZL一一管网配水干管总计算长度，m；（单侧配水的管段按实际长度的一半计入：双侧配水的管段，计算长度等于实际长度：两侧不配水的管线长度不计。）qi+qtqt图5-2沿线流量均匀出流假设

教学设计五 沿线流量和节点流量 章节 名称 第 5 章管段流量、管径和水头损失 5.2 沿线流量和节点流量 课程名称 给排水管道系统 教学 对象 给排水专业 本科生 课程讲授 时间 45 分钟 设计教师 课堂 教学 目的 1、掌握采用长度比流量计算沿线流量的方法，了解面积比流量法； 2、熟悉节点流量计算过程中有关折算系数的推导过程。 3、掌握节点流量的计算方法。 教学 内容 及 教学 安排 5.2 沿线流量和节点流量 1、沿线流量：供给该管段两侧用户所需流量。（3min） 如图所示：干管除供沿线两旁为数较多的居民生活用水 q1′、q2′等外， 还要供给分配管流量 q1、q2、q3等，还有可能给少数大用水户供应集中 流量 Q1、Q2、Q3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。所以，为 了计算方便，常采用简化法——比流量法，即假定小用水户的流量均 匀分布在全部干管上。比流量法有长度比流量和面积比流量两种。 （1）长度比流量：假定沿线流量 q1′、q2′.均匀分布在全部配水 干管上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记为 qs[L/(s •m)]，即：（5min） L Q Q q i s    _ 式中：Q——管网总用水量，L/s； ∑Qi——工业企业及其他大用户的集中流量之和，L/s。 ∑L——管网配水干管总计算长度，m；（单侧配水的管段按实际 长度的一半计入；双侧配水的管段，计算长度等于实际长度；两侧不配 水的管线长度不计。） 图 5-2 沿线流量均匀出流假设 ql+qt qt

长度比流量法表达沿线流量计算公式：9，=9，L优缺点：计算简单、方便，但忽略了沿管线供水人数和用水量的差别，有缺陷。（2）面积比流量：假定沿线流量q、92….…均匀分布在整个供水面积上，则：单位面积上的配水流量称为面积比流量，记作q[L/（s·m)]，即：（5min）9 =0-20EA式中区ZA一一给水区域内沿线配水的供水面积总和，m；(a)(b)图5-3按供水面积法求比流量面积比流量法表达沿线流量计算公式：9,=QA·4,优缺点：计算比较准确，但计算过程较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀、干管距离大致相同的管网，用长度比流量法计算较为简便。（3）例题：当存在下列哪些因素时，按干管长度的比流量确定沿线流量会产生较大误差？（2min）（A）沿线存在较多广场、公园等无建筑物地区（B）沿线不同管段建筑密度差异很大（C）沿线存在较多大用户集中用水（D）沿线单位管长用水人数有很大区别2、节点流量：以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即节点流量。（15min）管道内任意断面X处的流量可表达为：L-xL-x(设=)q=g,qx=q,+LLqi该流量变化的管道L中的水头损失可表示为：(+)h= [ dh =aq".d积分，得：aq"[+1] - ] h=@

长度比流量法表达沿线流量计算公式：qy qs Li   优缺点：计算简单、方便，但忽略了沿管线供水人数和用水量的差别， 有缺陷。 （2）面积比流量：假定沿线流量 q1′、q2′.均匀分布在整个供水 面积上，则：单位面积上的配水流量称为面积比流量，记作 qA[L/(s• m 2)]，即：（5min） A Q Q q i A    _ 式中 ∑A——给水区域内沿线配水的供水面积总和，m 2； 图 5-3 按供水面积法求比流量 面积比流量法表达沿线流量计算公式： qy qA Ai   优缺点：计算比较准确，但计算过程较麻烦。当供水区域的干管分布 比较均匀、干管距离大致相同的管网，用长度比流量法计算较为简便。 （3）例题：当存在下列哪些因素时，按干管长度的比流量确定沿线流 量会产生较大误差？（2min） （A）沿线存在较多广场、公园等无建筑物地区 （B）沿线不同管段建筑密度差异很大 （C）沿线存在较多大用户集中用水 （D）沿线单位管长用水人数有很大区别 2、节点流量：以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即 节点流量。（15min） 管道内任意断面 x 处的流量可表达为：             L L x q q L L x qx qt l _ 1 _  （设 l t q q   ） 该流量变化的管道 L 中的水头损失可表示为： dx L L x h dh aq n L L n             0 0 _ 1  积分，得： aq    L n h n n n      1 1 1 1 1 1   ○1

q.+qjdx4(1-a)q,aq图5-4沿线流量折算成节点流量图5-4中水平虚线表示沿线不变的折算流量等于：q=q,+q式中：α一一折算系数，即把沿线变化的流量折算成在管段两端节点流出的流量的系数。折算流量所产生的水头损失为：?h=alq"=aLq"(y+α)"联立①两式，可得：(y + 1)*l - +?α=-n+1取水头损失公式的指数为n=2，带入式得：α=/++1/3-从上式可见，折算系数α仅与有关：(1）在管网末端的管段，转输流量q,=0，则=0，得：α=/1/3=0.577;（2）在管网起端的管段，转输流量远大于沿线流量，得：α=0.5。例题1：工程设计中，为便于管网计算，通常采用折算系数α=0.5将管段沿线流量折算为管段两端节点流量，但实际上该折这算系数是一个近似值，下列叙述正确的是哪几项？（2min）：（A）靠近水厂出水管道的管段的折算系数大于0.5（B）靠近管网末端的管段的折算系数大于0.5（C）越靠近水厂出水管的管段的折算系数越接近于0.5（D）越靠近管网末端的管段的折算系数越接近于0.5例题2：某城镇最高时总用水量为284.7L/s，其中集中供应工业用水量为189.2L/s。干管各管段编号及长度如下图所示，管段4-5、1-2及2-3为单侧配水，其余为两侧配水。试求：（1）干管的比流量；（2）各管段的沿线流量：（3）各节点流量。（13min）

图 5-4 沿线流量折算成节点流量 图 5-4 中水平虚线表示沿线不变的折算流量 q 等于： q  qt q1 式中： ——折算系数，即把沿线变化的流量折算成在管段两端节点 流出的流量的系数。 折算流量所产生的水头损失为：   n n n h  alq  aLq1   ○2 联立○1 ○2 两式，可得：              n n n n 1 1 1 1 ○3 取水头损失公式的指数为 n=2，带入○3 式得：      1 3   2 从上式可见，折算系数 仅与 有关： （1） 在管网末 端的管段，转 输流量 qt =0，则  =0，得：   1 3  0.577 ； （2） 在管网起端的管段，转输流量远大于沿线流量，得：  0.5 。 例题 1：工程设计中，为便于管网计算，通常采用折算系数  0.5 将 管段沿线流量折算为管段两端节点流量，但实际上该折这算系数是一 个近似值，下列叙述正确的是哪几项？（2min）： （A）靠近水厂出水管道的管段的折算系数大于 0.5 （B）靠近管网末端的管段的折算系数大于 0.5 （C）越靠近水厂出水管的管段的折算系数越接近于 0.5 （D）越靠近管网末端的管段的折算系数越接近于 0.5 例题 2：某城镇最高时总用水量为 284.7 L/s，其中集中供应工业用水 量为 189.2 L/s。干管各管段编号及长度如下图所示，管段 4-5、1-2 及 2-3 为单侧配水，其余为两侧配水。试求：（1）干管的比流量；（2） 各管段的沿线流量；（3）各节点流量。（13min）

5绿地居住区6二级756756泵站008008居住区居住区008756756工厂绿地321教学重点：沿线流量的长度比流量计算方法，节点流量的计算方法；教学难点：节点流量计算过程中折算系数的推导过程。教学对策：（1）采用图片、示意图的方式对所介绍的基本理论进行直观的讲授，重点使学生能将理论与实际工程建立联系；与(2）沿线流量的长度比流量计算方法，主要通过引入相对综合性的例难点题讲解其具体计算过程，使学生掌握该类计算的方法。而后，通对策过预留习题的方式，让学生在课下掌握和继续巩固该类计算问题。（3）节点流量计算过程中有关折算系数的问题，主要通过教师严谨的板书推导完成，教师讲授时注重推导的逻辑性，逐步的引导学生完成推导内容，使学生理解推导的结论性内容。教学采用板书为主，多媒体为辅，二者相结合的教学方法，在基本概念、公方法式推导的讲述过程中主要采用板书，讲述过程中所用到的图片、例题等与内容主要采用多媒体课件展示。手段习题：1、当存在下列哪些因素时，按干管长度比流量确定沿线流量会产生较大误差？（A）沿线存在较多广场、公园等无建筑物地区（B）沿线不同管段建筑密度差异很大作业杰（C）沿线存在较多大用户集中用水及（D）沿线单位管长用水人数有很大区别课外52、城镇配水管网计算中，通常将沿线流资源推荐量通过折算系数折算成节点流量。请根SL/s6L/sAL/s据折算系数的定义，比较右图中管段2C杰—6精确折算系数A2-和管段2—3的精确10L/s14L/s折算系数A2-3大小？.6D(A)A2-6>A2-3(B) A2-6=A2-3TL/s(C)A2-6<A2-3（D）不能确定

重点 与 难点 对策 教学重点：沿线流量的长度比流量计算方法，节点流量的计算方法； 教学难点：节点流量计算过程中折算系数的推导过程。 教学对策： （1） 采用图片、示意图的方式对所介绍的基本理论进行直观的讲授， 使学生能将理论与实际工程建立联系； （2） 沿线流量的长度比流量计算方法，主要通过引入相对综合性的例 题讲解其具体计算过程，使学生掌握该类计算的方法。而后，通 过预留习题的方式，让学生在课下掌握和继续巩固该类计算问题。 （3） 节点流量计算过程中有关折算系数的问题，主要通过教师严谨的 板书推导完成，教师讲授时注重推导的逻辑性，逐步的引导学生 完成推导内容，使学生理解推导的结论性内容。 教学 方法 与 手段 采用板书为主，多媒体为辅，二者相结合的教学方法，在基本概念、公 式推导的讲述过程中主要采用板书，讲述过程中所用到的图片、例题等 内容主要采用多媒体课件展示。 作业 及 课外 资源 推荐 习题： 1、当存在下列哪些因素时，按干管长度比流量确定沿线流量会产生较 大误差？ （A）沿线存在较多广场、公园等无建筑物地区 （B）沿线不同管段建筑密度差异很大 （C）沿线存在较多大用户集中用水 （D）沿线单位管长用水人数有很大区别 2、城镇配水管网计算中，通常将沿线流 量通过折算系数折算成节点流量。请根 据折算系数的定义，比较右图中管段 2 —6精确折算系数A2-6和管段2—3的精确 折算系数 A2-3大小？ （A） A2-6>A2-3 （B）A2-6=A2-3 （C） A2-6<A2-3 （D）不能确定