长距离输水管道水力计算公式的选用.doc

长距离输水管道水力计算公式的选用1 常用的水力计算公式：供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:达西（DARCY）公式： （1）谢才（chezy）公式： （2）海澄威廉（HAZEN-WILIAMS）公式： （3）式中hf-沿程损失，m 沿程阻力系数 l管段长度，m d-管道计算内径，m g-重力加速度，m/s2 C-谢才系数 i-水力坡降； R水力半径，mQ管道流量m/s2 v-流速 m/sCn-海澄威廉系数其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。2 规范中水力计算公式的规定3 查阅室外给水设计规范及其它各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1：表1 各规范推荐采用的水力计算公式序号推荐公式参数（参数计算公式）适用管道规范名称1达西公式（舍维列夫公式）旧钢管，旧铸铁管室外给水设计规范GBJ14-87,已废止。2谢才公式C（漫宁公式，巴浦洛夫斯基公式）混凝土管和钢筋混凝土管3达西公式 塑料管室外给水设计规范（GB50013-20064谢才公式C（漫宁公式，巴浦洛夫斯基公式混凝土管渠及采用砂浆内衬的金属管5海澄威廉公式Ch输配水管道及配水管网水力平差6达西公式 (修正的布拉修斯公式）硬聚氯乙烯给水管埋地硬聚氯乙稀给水埋地管道工程技术规程（CECS17:2000)7达西公式 (柯列勃罗克公式）PE管埋地聚乙稀给水埋地管道工程技术规程（CJJ101-2004)8海澄威廉公式Ch各种管材建筑给水排水设计规范（GB50015-20039达西公式 夜相流的各种管道工业金属管道设计规范（GB50316-20004 公式的适用范围：41达西公式达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算值的著名经验公式。舍维列夫公式的导出条件是水温10，运动粘度1.3*10-6 m2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广.柯列勃洛可公式 (为当量粗糙度,Re为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000Re108.大量的试验结果表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良好,不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区,而且覆盖了整个过渡粗糙区,该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000Re105,一般用于紊流光滑管区的计算.4.2 谢才公式该式于1775年由CHEZY提出,实际是达西公式的一个变形,式中谢才系数C一般由经验公式计算得出,其中时称为曼宁公式,y值采用(n为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用范围均较广.就谢才公式本身而言,它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区,但由于计算谢才系数C的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n和水力半径R,而没有包括流速及运动年度,也就是与雷诺数Re无关,因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为n0.02,R105,也就是说已经超出了布拉修斯公式得适用范围,而且误差大小与雷诺数成正比.对PVC-U管,采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算,当管内径为500mm ,流速1.5 m/s时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克得结果低11%以上.采用埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程推荐得修正公式与柯式对比计算,修正公式计算结果,小口径管偏安全,中等口径与柯式符合较好,大口径管得负误差达5%以上.因此笔者认为,大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式计算,而更宜于采用如柯列波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式,或应通过试验等对其进行修正.与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完全足够了.海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS和HAZEN在大量工业管道现场或试验测量或得的.该公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制.由此可见,对于口径大于2m得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式计算,大量试验结