長距離雙管輸水管道連接管分段計算論述

1、內(nèi)蒙古水利2010年第3期(總第127期)【設計施工】長距離雙管輸水管道連接管分段計算論述李偉帥，張瓊，史吉剛(內(nèi)蒙古水利科學研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特010020)[摘要]分別對在重力及水泵供水時的壓力輸水管，2條平行敷設的長距離輸水干管的流量分配、連通管間距的計算進行了研究，可供長距離輸水干管設計者參考。[關鍵詞]水頭損失；流量；比阻系數(shù)；連通管間距中圖分類號：TV22文章標識碼：B文章編號：1009—0088(2010)03—0026

2、～021重力供水時的壓力輸水管11重力供水的計算方法設水源水位標高為z，輸水管輸水至用水戶構筑物，其水位為z0，這時水位差H=Z—z。，該水頭用以克服輸水管的水頭損失。假定輸水量為Q，平行的輸水管線為n條，則每條管線的流量為旦，設平行管線的直徑和長度相同，則該系統(tǒng)的水頭損失為：h=s=()=Q(1)nn‘式中s一每條管線的摩阻。當一條管線損壞時，該系統(tǒng)中其余11—1條管線的水頭損失為：s()=Q。(2)式中Q。一管線損壞時須保證的流量或

3、允許的事故流量。因為重力輸水系統(tǒng)的位置水頭已定，正常時和事故時的水頭損失都應等于位置水頭，即h=h。=Z—z。，由式(1)、(2)得事故時流量為：Q=()Q=aQ平行管線數(shù)為n=2時，則a=05，這樣事故流量只有正常流量時供水量的一半。如只有一條輸水管，則Q=0，即事故時流量為零，不能保證不問斷供水。采用這種措施可以提高事故時的流量。通常為了減少輸水干管的施工費用，一般均沿同一路線敷設，即從同一取水地點送至同一用水區(qū)域，因此，幾條輸水干

4、管的長度是基本相同的，因而幾條輸水干管的總水頭損失相等，單位長度管段的水頭損失i：AQ：也應相等。不同管徑的流量分配即按這一原則進行計算，假設兩條輸水管徑分別為DN、DN2且DNlDN2，設計總輸水流量為Q(m3／s)，DN1及DN2的比阻系數(shù)分別為A。、A，可建立如下方程組：A1QI=A2Q2=Q—Q聯(lián)立并解以上方程組可得：，m。=lJQQQ=Q—Q=(1一k)Q當輸水干管設計流量為Q(m／s)，事故水量為aQ(m。／s)，輸水干管總

5、長度為L(m)，連通管間距為L(m)。當DN2一根輸水于管某段發(fā)生事故時為最不利的情況，另一根輸水干管DN1的沿程水頭損失為：Al(aKQ)(L一1)Al(aQ)L正常工作時的沿程水頭損失為：A。(KQ)L。因出水壓力為一定值，則輸水干管發(fā)生事故時，其管道的水頭損失維持不變，得：A1(aKQ)(L一1)Al(aQ)1=A1(KQ)L化簡后得：1=，m式中一事故水量和設計水量的比值，如果是城市給水，則a=70％，代入上式可簡化為：一一49

6、(1一K2)其=DN。=DN：時，l=一，所以為保證輸水管損壞時的事故流量，并用2條連接管將平行管線分成3段才行。12舉例某工程輸水干管設計流量為15萬m／d=1736nl’／s，輸水于管采用2條其管徑分別為DN800姍及DN1000mill，管長距離雙管輸水管道連接管分段計算論述李偉帥等27材選用鑄鐵管，輸水管長度為20km，事故用水量為設計水量的70％，求條輸水干管的實際流量Q，、Q及單位管段長度的水頭損失i。、i，并計算出連通管的

7、間距。通過計算得K=03563。Q1=KQ=035631736=0619m／s；Q2=(1一K)Q=(1—03563)1736=1117In／s；i1=AlQl=0005660619=000217；i2=A2Q2=0001731117=000217；連通管間距：，51LK512000003563一49(1一K)一49x(1—03563)=3083m可根據(jù)當?shù)貙嶋H情況每隔3km左右設一組連通管。2水泵供水時的壓力輸水管21壓力輸水管計算方

8、法水泵供水時，流量Q受到水泵揚程的影響，反之，輸水量變化也會影響輸水管起點的水壓。因此水泵供水時的實際流量，應由水泵特性曲線H。=f(Q)和輸水管特性曲線H。∑h=f(Q)求出。輸水管Q一∑h特性方程表示為：H=H0(S。Sd)Q(1)設兩條不同直徑的輸水管用連接管分成11段，則任一段損壞時的水泵揚程為：H=H。(ssd一詈S1)Q(4)式中H。一水泵靜揚程；s。一泵站內(nèi)部管線的摩阻s一兩條輸水管的當量摩阻；111’_一4一，s1S2麗

9、(√sl~／s2)式中ss。一每條輸水管的摩阻；n一輸水管分段數(shù)，輸水管之間只有一條連接管時，分段數(shù)為2，以此類推；Q一正常時流量；Q。一事故時流量。連接管的長度與輸水管相比很短，其阻力可忽略不計。水泵Q—Hp特性方程為：H=Hb—sQ(2)輸水管任一段損壞時的水泵特性方程為：H。=Hb—sQ(5)式中s一水泵摩阻聯(lián)立解式(1)和式(2)，得正常時的水泵輸水量Q=sISpsd(3)從式(3)看出，因H。、s、s已定，故H減小或輸水管當量

10、摩阻S增大，均可使水泵流量減小。解式(4)和式(5)，得事故時的水泵輸水量斥^J。p怕d(1d)(6)從式(6)和式(3)得事故時和正常時的流量比例為：一一／!12!√蕊按事故用水量為設計水量的70％，即a=07的要求，所需分段數(shù)等于(S1一Sd)a096(S1一Sd)(SSpSd)(1一a)SSpsd22舉例某城市從水源泵站到水廠敷設兩條鐵輸水管，每條輸水管長度為12400m，管徑分別為250mm和300mm。水泵特性曲線方程為HP=

11、1413—0oo26Q，泵站內(nèi)管線的摩阻為SP=000021，假定DN300mm輸水管的一段損壞，試求事故流量為70％設計水量時的分段數(shù)，以及正常時和事故時的流量比。管徑為DN250mm和300nam的輸水管摩阻分別為S，=275210一12400=0034m82／LS=102510一12400=0013ms／L2兩條輸水管的當量摩阻為：一o005ms／L2／o013034(0)分段數(shù)為：(0034—005)07，一設分成4段，即n=4