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 洗消毒，每年用于供水管道冲洗消毒的

2、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、冲洗水量、消毒水 量和泄空水量。试压水量是在安装完工后，新

3、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

4、的关系为：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：口- 口Y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）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:（5）试压水量、消毒水量、泄空水量等于管道的容

5、积:QV = L4式中：1 . II - d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:2.51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。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

6、的范围一般为 5X1044X106,计算中取平均值时的结果见表3-1 o表91水头舷计算参S殡働I 口径4 () Q管道材质门粗槌度亍 k (.) Q雷诺莎阻力系數320-聚乙烯管PE；IX 灯5 j2 X ICiU.017842中聖乙烯管P21X10*-2 X诃Q.0172 :32聚乙烯管PEt.-IX 10-52 X 0-.01592*4-40-聚乙烯管PEIX 1扩500琏墨铸铁管5X KT J2 X Z600*球墨铸铁管昇5X102X10*018814*1803钢板卷管呢5XKTJ2 X丄曲.Q1T5&*-1 15门1000钢板卷管门5X 102 x i(y.01672-计1200e钢

7、槌卷管P5X 10叫2 X &*-01S06*1沖1400钢板卷管卩5X 102心g.01553珈P ztaog钢板卷萱J訝小2 X丄汎|炖5141300钢板卷管45X102 X 0147咖9000钢板卷管*5X102 X1Z.01441230钢板强&X g2 X岱.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

8、度如表3-2表萨2管B沖冼洎毒长度表”序号新装管道径 (u) Q管道工程计算快度L注(&)备注门110骅略A4+1DN400600，503*21000(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。表33萱号-冲洗营道口径 P管道冲洗时间Tr(5) r备注JI18002*DH1003003900MOO-GOO-7200DN8001200P900 0 V5匸DK14OCk220O4-lOSOOv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

9、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DN3O0勺管道冲洗水量计算结果见图4-1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

10、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。工用冷号L -石理召怡呼rT F i叩底ij: 审-正攜 电布日期 ”LJL ! rl. l.+

11、KlC* HiU20IPS 哎口S；16/95-E. |1 ?. ：i-! * idW IQ-tf ：整衣日* jim 瑞:” 畑宿召小尸一喘： V- 冲4jtc rfraritM ii%j-Le:-16er誉圖0&-07-9?6!=112JbL 帝口匕：H：L， L- . N；tu-bl26W应口酋SlnfiOtitkl 搭科口CM划 4L25w：i1ZG I.E呻-倚虫7旳肿14 帝飙占 F： LH：A-UC M16. -Ji沖1W观口(7-05-&il?ii31r( llr? 询 F 031 EVP耕说口-14-20IX话3际t卜二串r Tlti-4C-S5农口-松 2MC1003|：3

12、160 匍URNtt樹便亀:i 町 Iffl&LEL73 JTiB0?注 OC1LJE：lr申IL.JH 叫；：-弭：】-：14丁31004吟0(1 ；- fT T:f -iu -.tp.甜0&-3&-&C140303LSbi 古 电坯进 F * 3i JLfeUL FG*+：；：-三古栏工煜 MIL J&3-S9-2QK_L坏PL帥L年申心料汗碍上职5戟工斥WlVUlIf-33-0；j花 f 卍毎U3!二阳 沛上一Lh.in13113150 PS DlZt)i：-L21C25103O-OC旳咽记昨叽UATir： F配 蚯F U 1CH.LBJJ(K9L-0(0妙机旨ot St农而申第需那ra

13、r i-o-liji-1 tx-诵viwci 誉致洋厂 ciaoeis muo-um349a-J .-. ：L=U武疔厂r廿槎倚址工程1#, .iJ-HZ1 DOll-Cfl%_：4i11厲J3 JL6PE土M 衬年弋 Dill L 11iwOWSIfiDLDfflL4-LlW-20-201XC3ij3L6C-L jtRFf可 DUV-Lrl150J z-06-crlemew t.：nc-L54- Jl.H：r ； H：io-L =1鉀恥*K*|*J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DN500t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

14、机上计算，输入表4-4基本数据, 计算出的结果见表4-5。图4-3某项新装管道工程冲洗方案示意图恚44管道工程基桶据管段 编号卫下端门节点(*)中管长（）节点编号;.(门薈注存1*J034OE2i.g*j进水黒一酹肝0.如lg22.卩3+:0320-p A2X囂31450.1B*14卢22.55-60.15阴旳21-恥4P21Rp220能Sfc水点相.管道冲洗计算貉果恚管段* 编号管咎U) *冲 3E3Sm（升/砂八冲洗5K速（米砂）r节虽S6号口水压标高（粉柱）自由水头 t耒水性）卓1-.-0.3*5S.30-85+-如45.023.囲工1阡0.肿062十也琳21. *3+J0. 3+spa

15、O.85i3+43.5*22.4；4“01肝昭日杆3. 30+-4击4列20.充卢也-，（X迹59.53-3021-档 Z0.皿 21 和0外从表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，DN15C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 1997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(CJJ/T 98-2003 )采用海曾威