给水管道工作压力的计算方法

1、给水管道工作压力的计算方法摘要： PVC-U 管材因其重量轻、水力条件好、使用寿命长、安装简 单等优点在各种供水管网中应用日益普及。但是，大口径 PVC-U 管 材与传统管材相比因价格较高， 建设期投资较多， 而当今工程方案比 选往往忽略动态费用（例日常运行费用等），影响了其推广应用。为 此，通过对 PVC-U 管材与传统管材的技术经济比较， 为大口径 PVC -U 给水管的推广应用创造条件。一、引言 以传统管材（球墨铸铁管、混凝土管道）为计算准则，在传统管材最 优实用流速下，以相同输水能力为基准，结合同规格 PVC-U 管材进 行分析比较。原始数据：管线流量取 Q 总=50000 m3/d

2、=0.5787 m3/s ； 管材选择：球墨铸铁管材 DN800 （ K9 级）； 混凝土管 DN800PVC-U 管材 800Xl9.6mm管线长度： L =19000m 参考依据：室外给水设计规范中华人民共和国国家标准 埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程 中国工程建设标准化协会 标准二、管道的技术可行性分析1 、流速计算： 式中 di: 管材内径（ m）u:管内水的平均流速（m/s）Q：管材输水量（m3/s）球墨铸铁管 DN800 （ K9 级）流速=1.15 m/s 混凝土管 DN800 流速=1.15 m/s PVC-U 管材 流速 800 x 19.6mm （0.63Mpa ）管材=

3、1.27 米/秒结果表明 ,三种管材流速均在经济流速范围之内 ,是可行的。2、水力计算： 球墨铸铁管水力计算球墨铸铁管内流速v 1.2 m/s时，单位水头损失可由下式计算。 式中: ：每米管道的水头损失 （米）：管材内径（ m）：管内水的流速（ m/s）代入得水力坡降系数=0.0029m钢筋混凝土管水力计算 流速系数 C 可按下式计算 式中: ：每米管道的水头损失 （米）；：管材内径（ m）；R :水力半径满流取d/4 ;：管内水的流速（ m/s ）；C :流速系数。代入得单位水头损失=0.00222mPVC-U 管材水力计算塑料管的沿程损失可计算如下:水力摩阻系数入由下式计算先确定管内流体的

4、雷诺数 Re=966216式中 Re :管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u:管内水的流速（m/s）u:水在20 C下的粘度=1X10-6（m2/s）故800X 19.6mm管材 入=0.011沿程水头损失由下式计算：=0.0012 米水柱结果表明， PVC-U 管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于 同口径铸铁管材或混凝土管， 可有效降低水泵的扬程， 节约运行成本3、水锤压力计算：对停泵水锤压力增值可由以下公式计算： 其中压力波回流速度式中 ：水锤压力（ m）：流速变化，取平均流速a：压力波回流的速度（m/s）:水的重力密度取10Xl03N/m3K :水的体积模量取 2200X106

5、N/m2Ep :管材的弹性模量，PVC-U管材取3000X106 N/m2，球墨铸铁 管材取 160000X106 N/m2，混凝土管取 206000X 106 N/m2 di :管材内径en :管材壁厚压力波回流速度计算:球墨铸铁管材=889.8m/s则水锤压力增值=104.4 米水柱钢筋混凝土管=1374m/s则水锤压力增值=161 米水柱PVC-U 管材 800 X 19.6mm =267m/s水锤压力增值=35 米水柱计算结果表明：因为 PVC-U 管材较球墨铸铁管材、钢筋混凝土管材 具有更低的弹性模量， 水锤压力的增值明显降低， 可有效防止水锤压 力波动对管材本身造成的危害，提高管道

6、运行的安全性能。4、PVC-U 管材最大埋深计算 管道在外压荷载作用下的竖向变形计算公式： 式中 DL ：变形滞后系数，取 1.2Kb :管底弧型土基的基床系数，当土基支撑角> 90时，一般采用0.1EP :管材弹性系数，取3KN/mm2IP :管壁单位长度惯性矩e3/12 ( e为管材壁厚)Ed :回填土综合变形模量，取 3Xl0-3KN/mm2D :管材外径mmr0: PVC 管计算半径 (D-e)/2 mmW :作用在管顶的最大土载荷KN/mY 土的容重取 18xl0-9KN/mm3H:管顶最大埋深mmF:作用在管顶的最大动载荷，当埋深大于 3米时不考虑动载荷 塑料管材在外压载荷作用下的竖向变形量不宜大于管直径的 5%，当 计算管材的最大埋深时，取 F=0，计算 800X