供水管道安装工程冲洗水量计算

1、供水管道安装工程冲洗水量计算俞良协 胡子刚 涂立俊（武汉市水务集团有限公司管网管理部 430034 ） 摘要 在现行的给水工程设计手册或标准规范中没有管道冲洗水量计算的具体 方法，本文根据实际供水管道安装工程中管道冲洗消毒采用的方式， 结合水力学 理论原理， 推导出了管道冲洗消毒水量的基本计算公式， 通过对管道冲洗水量计 算的实例分析， 说明了在制定管道冲洗消毒方案中应注意的问题， 提出了应用计 算机对供水管道冲洗水量计算及冲洗消毒工程项目信息管理的方法。 关键词 供水管道 冲洗消毒 冲洗水量 计算方法 冲洗水量管理一、概述在新装管道、 维修管道、新装水表工程完工时， 都要对新装管道进行冲洗消

2、 毒，每年用于供水管道冲洗消毒的水量在管网总供水量中占有相当的比例， 由于 供水管道安装工程的特点， 难以在施工过程中安装水表 （管道冲洗时流速超出水 表技术参数范围） 或计量装置来计量管道冲洗消毒时所消耗的自来水用量， 影响 了供水企业在统计供水管网漏损水量的准确性。 按城市供水管网漏损控制及评 定标准（ CJJ 92-2002 ）统计要求，管道冲洗用水量列入到有效供水量中，管 道冲洗水应按放水管直径及管道压力推算。 如何推算管道冲洗水量？在现行的给 水工程设计施工手册或标准规范中没有给出具体的计算方法， 需要根据水力学基 本原理来推导计算。供水管道安装工程中所消耗的水量可分为试压水量、 冲

3、洗水量、 消毒水量和 泄空水量。 试压水量是在安装完工后， 新装管道试压时消耗的水量； 冲洗水量是 指管道交付使用前（管道并网运行前）冲洗新装安装或维修管道时消耗的水量； 消毒水量是指管道冲洗后进行含氯水浸泡消毒时消耗的水量； 泄空水量是指供水 管道安装及维修工程时引起正在运行中的管道停水 （如新旧管道连接、 维修时的 关闸管段），将停水管道系统内存水放空时的水量、计算模型根据工程流体力学理论，管道冲洗水流运动属恒定有压流自由出流问题， 管道冲洗时进水端接有压水源管道，水流经过冲洗管道后水头损失下降，在管道 出水端放水，其出水端流量计算可按管嘴出流公式计算， 冲洗管道沿程水头损失 可按达西公式

4、计算。管道冲洗水量计算公式推导过程如下：（1）管道两端水压和管道水头损失的关系为：H -H =h：3JV式中Hi、Hj 管道进、出水两端的水压（米水柱） hij 管道水头损失（米水柱）（2）管道沿程水头损失可按达西公式计算：式中入一阻力系数g重力加速度（m/s2）L管道长度（mdi冲洗管道口径（mc流量（m/s（3）出水端流量计算按管嘴出流0二小 j2gHj式中卩一流量系数（圆柱形外管嘴取值为 0.82 ） d2出水（放水）管道口径（m（4）管道冲洗水量：Q严 QXT式中Qc管道流量（nVs ）T管道冲洗时间（s）管道冲洗水量按放水管口径及管道压力推算，将（2-1 ）、（ 2-2）、（ 2-3

5、）代入（2-4）式后，可得出以水压Hi为自变量的管道冲洗水量公式为:xT（5）试压水量、消毒水量、泄空水量等于管道的容积:a=7式中：:.；丁1 3d管道口径（ml管道长度（m三、参数确定（1）阻力系数入管道沿程水头损失计算的达西公式中 入值由柯尔勃洛克式求出:式中k绝对粗糙度Rl雷诺数求入值的柯尔勃洛克公式为隐函数式，手工运算较为复杂，宜于用计算机求解， 计算方法可采用牛顿迭代法和枚举法。牛顿迭代法在笔者实际求解入值方程中发现，其收验速度变化较大，收验区间呈跳跃性变化，求解过程有时不够稳定； 枚举法求解入值在计算机上容易实现，对于枚举多个入值，使得柯尔勃洛克方 程式最接近于0的入值即为求解值

6、。在柯尔勃洛克公式中，绝对粗糙度k值主要与管材有关，通过规定对照表就可查出k值。供水管网中的雷诺数的范围一般为 5X1044X106,计算中取平均值时的结果见表3-1 o* W水決掘失计算参数表序*,r3管道径f(»)门管道材质a粗糙建匸 k (b)雷诺数阻力系数Z和2蒙乙烯管PE誤1X102X 10b-.01784-25+鑒乙烯管PEFIX 105.'2X10.01672!盼32P聚乙烯管IXIOP,2X10.01592：4心40聚乙烯管PE<ixio5；2X10' 0151*'5廿50P聚乙烯管FE存1X10-'2 X.01441+盼聚乙烯管

7、PE1X io+2X10.01378:75+J聚乙烯管PEP1X1O?2 X 10.013098P90聚乙烯管PE1X 1代2X10'.012737100'球墨铸轶管"5X1012X1Q*03035-152球墨铸铁管Q5X10"1-2X10%.02694加202球婁轉铁管心5X10V2X101*02486-10300Q球墨铸轶爸a5X10V2X10'.02232400P球墨铸铁管”5X10-2X10.0207W125GZ球墨铸铁管蛉X1C宀2 X 10.0196413602球墨铸轶管,5X10h2X10 0188'14B02钢板卷管心5X10

8、Vaxiop*01758151000钢板卷管5X102X10.01672161200钢板卷管门5X10h-2X1(? 0160/171400钢板卷管心5X102X10.01553181600钢板卷管心5X10hp2X1(?*J 0151*1屁1800钢板巻管5X10'2X10414皿222000>钢板卷管Q5X10<p2X10.01442212200钢板卷管门5X102X10*.01414(2)管道长度L试压、冲洗、消毒水量计算中的新装管道长度与管道工程的来源密切相关,管道工程来源分为用户工程和基建工程，用户工程中的私人用户工程的管道长度一般为10米，单位用户工程和基建工程

9、的管道长度按供水管道试压验收标准中试压管段长度要求，并结合阀门设置间距综合取定管道工程计算长度。一般情况 下的管道工程计算长度如表3-2表9-2管道冲洗消就度表新装管道口径S管道工理计算长度S备拄2DN1550-102应百W|D1UOO 302302!3 iDN400 002500<35门DN800220W10004?（3）冲洗时间T管道冲洗时间通过收集近年来实际发生的报装用户管道工程完工后管道冲洗时间的记录资料和跟踪基建工程并网前冲洗消毒的工程实例确定如表3-3*3-3管道冲洗时间表序号沖洗管道口径D押 （'管道冲洗时间a八DN15-80-'1802DN10030036

10、00DN400600+J7200DN800 130如9000-BNUOCk-220010800四、冲洗水量计算按上述确定的计算参数和（2-5 ）、（ 2-6）公式，在放水管口径和新装冲洗管道口径相同时，可计算出在提供冲洗水量来源的供水管网压力不同情况下的管 道冲洗水量和试压消毒水量，例如 DN300的管道冲洗水量计算结果见图4-10®/f/IQ IE £0 £G 30 SE图4-1 DN300的管道冲洗水量与压力关系图上述的冲洗水量计算中管长、冲洗时间、放水管口径是在单根供水管道工程下计算出的冲洗水量作为管道冲洗消毒时的参照。在实际管道冲洗消毒过程中， 应根据各项

11、管道安装工程的管道安装长度、具体冲洗时间、不同管道口径串并联冲洗情况、冲洗进水管和放水管口径、放水点数布置情况计算冲洗水量， 计算时 要反复组合运用公式（2-1 ）、（ 2-2 ）、（ 2-3 ）、（ 2-4）联立成方程组求解， 方程组为非线性方程组，难以手工计算，宜用计算机求解出管道冲洗水量，利用 计算机上开发出的程序计算供水管道冲洗水量时，只需按规定格式填写管道冲洗水量时的现场基本数据（如分段管径、管长、实际冲洗时间等现场记录），计算 机可自动完成冲洗水量、试压消毒水量的计算，并将计算结果保存到冲洗水量历 史档案数据库中如图4-2，数据库具备按时间、区域等不同查询条件统计总的冲 洗水量，为

12、供水管网漏损率的月度统计和年度统计提供准确的数据来源 ，利用供水管道冲洗水量计算机管理系统功能，还可以对预定的多种冲洗方案进行模拟,指导管道安装工程中管道冲洗消毒方案的制定。供应貝水力工反并插 “T祜皿“卄血？W. 良9303160101?201叱121V:3-61.23 W 1124(»1 ?由巧谊©1 幽債址注血05031 创0越31坊矶 O3QS16OL 0眇31初I 0303 啤 01 3031301 036 31 SCI 0其31適1 0WI316M 090 31 旳 (13031*01 (IW31501 t>031ftDl 0：如刖占01<00316

13、6：OXOLeOl0輿3厉创11-WL73中衽毎井人卅血I壇出熹，中丹F -Tr* - *<rr帖虫临茂沖虑丁 ft冲訂X卢亍丄科用吕啊工師mH枫泊亶打瞋铲I冲冼不计审邛IMPrUlf2'7.rtHi45r-士餐花団 DM16Q-130C- irilf-uri-. xi'M利抄素別尹Xtt miocn 期林计 LMlh-Ulf ：S计匚:fei' l.f.r .iltu L. W：A虫 振于江Lfll.'O L2S CiHlC Lllfi:-I2CU Lltfi U1«L' L210江慢洛申二rr jniiii -L55创MW*糊賁膏ML

14、E flIe-Fl'll I«)L T 申死二肮一“暫机報盘普Wi ：ili胪AL : F'.' iTg.pt -H宀和 T 討-和強工厂建扯豪鞍工绘DffllOTO fT 电览伴；* 电W書屮吟臥“总垃亡工 DW1；? LC3 堆中M技尢卞Ftiffljir装最工暮IS11J-LU 貝左屮点卓_司_理3B1EC-LJ0二亓鹿 DUZOC-LZir：?i>： ttri or nuo-uvz XT花呻序叵醉m/ io-L!-b 武般轻1!再卓厂PSHX创；:ULb-JS 4 套也kUT针样黑预工理LfliL，i :- 孰鄂耳凶AiLHS片肯半曲肥庄开况n.

15、-L-iiDffll HJTIOrJU：:忒：*L 讨 廉歯堆廿r in 10-teMa. 4 I 44E. I> -H* 土 j.4 . a. * w朮龙龙卫JV.-氏圧氏氏廿mJ忑y黃 g/WF 祥 um燮-lft-20K-3>：0C< 叶松门 07-28-K 04矗-眞 EHO-CK 皓-箱-cc 低 afiLCt10-3Q-K10-31-0C图4-2冲洗管道工程冲洗水量管理例如某项新装管道工程如图4-3，准备接原DN500管道水冲洗新装管道，冲洗水排放点选在新装管道末梢节点 6。在计算机上计算，输入表4-4基本数据, 计算出的结果见表4-5DN300 =1Mm3市政雨

16、水井图4-3某项新装管道工程冲洗方案示意图表41管道工程基桶据管段“ 编号JI JU1J 上5S 节点管径（B）心管长（B）节点 編号节点高程 （«户40021.9进水点门却6 15*11"22.1>恥2Q4心032221. 3 存祕5於0 15“3004心22. 55心e-015心辭5心21.丹P创20.和畝水点心表5管道冲洗计算结果表管段d 1编号门管径 （）冲茨逾量（升砂v冲洗蛊逮节点屮编号“水压标高 八自由水头"1米水柱）桢0.刖59.9'0,85?却4乩2羽亠0.15<'0.W0.0-肿4乳和21.4<-0.W59.Qi

17、 3SP343.5扯曲30.15颯却3. 39343. 4的20.965心0.15*59. 9P3. 39门5卫21. W0.14羊221.30.6从表4-5中可看出DN300管道的冲洗流速为0.85米/秒，未到国家标准规范要求的管道冲洗消毒的流速须大于1米/秒的规定，说明预选方案不合理，须调整冲洗方案，在节点2处增加冲洗排放点（节点2原为消火栓，在消火栓出水口 上接临时软管排放到市政雨水井） 后，计算出DN300管道的冲洗流速为2.29米/ 秒，DN150管道的冲洗流速从3.39米/秒降为2.95米/秒，说明改进的冲洗方案 合理。五、结束语在推导管道冲洗水量计算公式的过程中， 沿程水头损失具体计算中采取了柯 尔勃洛克公式，沿程水头损失计算公式还有舍维列夫公式、巴甫洛夫斯基公式、 海曾威廉公式等，在现行的一些给水规范中所推荐的水头损失计算公式也不一 致，例如室外给水设计规范( GBJ 1 997年版)中指定沿程水头损失计算公 式为舍维列夫公式，埋地聚乙烯给水管道工程技术规程(CJJ 101-2004)中推荐柯尔勃洛克公式，建筑给水排水设计规范( GB 50015-2003)和建筑 给水聚乙烯管道工程技术规程