給水管道壓力（lì）計（jì）算方法

一、引言

以傳統管材（球墨鑄鐵管、混凝土管道）為計算準則（zé），在傳統管材較（jiào）好實用（yòng）流速下，以相同輸水能力為基準，結合同規格江蘇PVC管管材進（jìn）行分析比較。

原始（shǐ）數據：管（guǎn）線流量取Q總=50000 m3/d =0.5787 m3/s；

管材選擇：球墨鑄鐵管材DN800（K9級）；

混凝土管DN800

PVC-U管材Φ800×19.6mm

管線長度：L =19000m

參考依據：《室外給水設計（jì）規範》中華人民共和國國（guó）家標準

《埋地硬聚氯乙（yǐ）烯給水管道（dào）工程技（jì）術規程》中國工程（chéng）建設（shè）標準化協會標準

二、管（guǎn）道的技術可行性分析

1、流（liú）速計算：

式中 di:管材內徑（m）

u：管內水的平均流速（m/s）

Q：管材輸水量（m3/s）

球墨鑄鐵管DN800（K9級（jí））流速=1.15 m/s

混凝土管DN800 流速=1.15 m/s

PVC-U管材流速

Φ800×19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米/秒

結果表明,三種管材流速均（jun1）在經濟流速範圍之內,是可行（háng）的。

2、水（shuǐ）力計算（suàn）：

球墨鑄鐵管水力計算

球墨鑄鐵管（guǎn）內流（liú）速（sù）＜1.2 m/s時，單位水頭損失可（kě）由下式計算（suàn）。

式中: ：每米管道的水頭損失（shī）(米)

：管材內徑（m）

：管內水的流速（m/s）

代入得水力坡降係數=0.0029m

鋼筋混凝（níng）土管水力計算

流速（sù）係數C可（kě）按（àn）下式計算（suàn）

式中: ：每米管道的（de）水頭損失(米)；

：管材內（nèi）徑（m）；

R：水力半徑滿流取（qǔ）d/4；

：管內水的流速（m/s）；

C：流速係數。

代入得單位水頭損失=0.00222m

PVC-U管材水力計算

塑料管的沿程損失可（kě）計算如下：

水力摩（mó）阻係數（shù）λ由下式計算

先確定管（guǎn）內流體（tǐ）的雷諾數（shù）Re =966216

式（shì）中 Re：管內流體的雷諾數

di:管（guǎn）材內徑（m）

u：管內水的流（liú）速（m/s）

υ：水在20℃下的（de）粘度=1×10-6 （m2/s）

故Φ800×19.6mm管材λ=0.011

沿程水頭損失由下式計算：=0.0012米水柱

結果表明，PVC-U管材由於內壁相（xiàng）當光滑，單位長度水（shuǐ）頭損（sǔn）失小於同口徑鑄鐵管（guǎn）材或混凝土管，可有（yǒu）效降低水泵的揚程（chéng），節約運行成（chéng）本。

3、水錘壓力計算（suàn）：

對停泵水錘壓力增值可由以下公式計算：其中壓力波回流速度式中：水錘壓力（m）：流速變化，取平均（jun1）流速

a：壓力（lì）波回流（liú）的速度（m/s）：水的重力密度（dù）取10×103N/m3 

K：水（shuǐ）的體積模量取（qǔ）2200×106 N/m2

Ep：管材的彈性模量，PVC-U管（guǎn）材取3000×106 N/m2，球墨鑄鐵管材（cái）取160000×106 N/m2，混凝土管取（qǔ）206000×106 N/m2

di：管材內徑

en：管材壁厚

壓力波（bō）回流速度計算：

球墨（mò）鑄鐵管材=889.8m/s

則水錘壓力增值=104.4米水柱

鋼筋混凝土（tǔ）管=1374m/s

則水錘壓力增值=161米（mǐ）水柱（zhù）

PVC-U管材（cái） Φ800×19.6mm：=267m/s

水錘壓力增值=35米水柱

計算結果表明：因為（wéi）PVC-U管材較球墨鑄鐵管（guǎn）材（cái）、鋼（gāng）筋混凝土管材具有更低的彈性模量（liàng），水錘壓力的增值明顯降低，可有效防止水錘壓力波動對管材本身造成的危害，提（tí）高管道運行的（de）安全性能。

4、PVC-U管材（cái）較大埋深計算

管道在外壓荷載作用下（xià）的豎向變形計算公式：

式中 DL：變形滯後係數（shù），取1.2

Kb：管底（dǐ）弧型土基的基床係數，當土（tǔ）基支（zhī）撐角≥90°時,一般采用0.1

EP：管材彈性係數，取3KN/mm2

IP：管壁單位長度慣性矩e3/12（e為管材壁厚（hòu））

Ed：回填土綜合變形模（mó）量，取3×10-3KN/mm2

D：管材外徑mm

r0：PVC管計算半徑 (D-e)/2 mm

W：作用在管頂的較大土載荷（hé）KN/m

γ：土的容重取18×10-9KN/mm3 

H：管頂較大埋深mm

F：作用在管頂的較大動載荷，當埋深大於3米時不考慮動載荷

塑（sù）料管材在外壓（yā）載荷作用下的豎向變形量（liàng）不宜大於管直徑的（de）5%，當（dāng）計算（suàn）管材（cái）的較大埋深時，取F=0，計算（suàn）Φ800×19.6mmPVC-U管材的較大埋深=5m

以上計算均為保守計算，如考慮柔性（xìng）管（guǎn）“管-土共同作用”，實（shí）際較大（dà）埋深可大於理論計算埋深。不難看出，PVC-U管材具有良好的抗外壓性能（néng）。