本文来源：网络 作者： 中铁二院工程集团有限责任公司 荣添
本文将以在重庆西站铁路综合交通枢纽工程设计过程中，消火栓管网水力计算部分遇到的问题进行阐述，并说明建立管网模型采用哈代－克罗斯法进行平差计算的方法和过程，以及最终的设计参数。
重庆西站位于沙坪坝区原上桥东站（货运）站址，东临内环快速凤中立交，西靠中梁山山脉，南接华岩旅游风景区，北临渝昆高速西环立交。距重庆江北国际机场40ｋｍ，距重庆北站（龙头寺火车站）17ｋｍ，距重庆站 （菜园坝火车站）12ｋｍ。
重庆西站铁路综合交通枢纽工程是重站的站前地综合换乘枢纽，集地铁、公交、长途、出租、旅游、社会车各种交通为一体，建成后将是重庆地区最大客运枢纽系统。包含地面及地下３层，建筑高度：-15ｍ，总建筑面积：406251㎡。
哈代－克罗斯法是城市供水管网的常用计算方法，在此不再累述原理。由于实际火灾发生时，往往是某一个地方先着火，而后逐渐蔓延。采用消火栓扑救时，使用的消火栓集中在着火点周围，对于管网而言，用水点集中，这个时候的工况也是最不利的工况。那么，我们就采用当最不利消火栓处着火时的工况作为设计工况。
计算时，首先确定消防泵房及最不利消火栓的位置，然后绘制消防环网并对各节点编号，建立管网模型，取连接最不利消火栓的供水干管及其相邻干管，分配流量进行计算。
初次计算后，假设环状管网某段断开，校核事故工况。
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。
例如图１中，消防泵房位于左上角１处，最不利消火栓则位于右下角４处，假设最不利消火栓附近 Ａ点着火，那么消防流量将由管段３－管段４承担，３节点、４节点处各分配一半消防流量，其余各管段起传输作用，剩余节点不再有节点流量。
首先在图上确定消防泵房（水源）位置，然后根据消防泵房的位置找到最不利消火栓，以确定输水路径，并进行最不利点平差。然后通过水压等高线绘制，找 到 数 条 管 网 的最不利管段，依次断开各条最不利管段再次进行平差，作为事故工况的校核（见图１）。
下面以重庆西站铁路综合交通枢纽工程为例计算管网阻力，消火栓管网平面布置如图２所示（本文力求简练，故仅单独计算地下１层）。
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014），本次设计参数为：
室内消防设计流量为40L/S，同时使用的水枪数为８支，栓口压力0.25MPa。
消防泵房位于图中 １处，２处则为最不利消火栓，广场长约672ｍ，宽约262ｍ（见图２）根据管网平差计算，结果如表１所示。
由图１计算可知，当管网所有管段正常工作的时候，采用ＤＮ150设计消火栓管网是能满足工程要求的。
那么，当某段管道检修的时候，管网的工况又会发生什么变化？
哪段管道的停用对管网的工况影响最大呢？
于是，根据正常工况时计算出的数据，绘制出了管网压力等高线图，如图３所示。
显然
，
等压线分布越密集的地方
，
沿程损失越大
，
也说明了此段管道负担的流量大
，
如果此段管道一旦发生故障
，
对整个管网的影响最大
。
那么
，
我们就选取图中等压线分布最密集的
２
处地方断开
，
校核
事故工况
。
由图
４
可知
，
Ａ
段管道断开时
，
原来流经
Ａ
段管道的流量全部由
Ｂ
段管道负担
，
Ｂ
段管道的流量会急剧增大
，
阻力也随之增大
；
同理
，
Ｃ
段管道断开时
，
原来流经
Ｃ
段管道的流量全部由
Ｄ
段管道负担
，
Ｄ
段的流量会急剧增大
，
阻力也随之增大
。
计算结果如表
２
。
(2)消火栓环网采用ＤＮ100、ＤＮ200管径时管网平差计算
本节计算过程同(1)，不再赘述，仅列出计算结果见表３和表４。
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）8.1.8条，消防给水管的流速不宜大于2.5ｍ/s，结合第３章的计算结果，ＤＮ150或者 ＤＮ200的环网皆能满足安全供水的需求，而ＤＮ100的环网则由于管网压差过大，水流流速偏快而不采用。又因为ＤＮ150的管道相对于ＤＮ200的管道更加经济，也更节省宝贵的净空空间，故本次设计采用管径为ＤＮ150的消火栓环网。
以往的建筑规模小，消火栓管网长度短，结构简单，对管网的阻力计算以估算为主，各类计算方法的误差也不大；改革开放以来，特别是近20年，随着建筑体量的不断增加，室内管网规模逐渐增大，也越来越复杂。那么是不是规模越大的管网阻力损失越大呢？在消防要求越来越严，对消火栓栓口压力要求越来越高的今天，又如何通过计算模拟更加真实的消防工况呢？
通过本文的建模计算，我们对不同管径下、不同工况下管网阻力变化有了一个初步的认识，也说明了管网的阻力损失并不简单地是与管网的规模正相关的，管网的阻力损失与管网的管径、尺度、复杂程度、消防流量等都有十分密切的联系。
为了工程设计更加地精确、严谨，在遇到一些大规模、复杂的消火栓管网时，应采用平差的方法科学地计算，在保证环网安全可靠的前提下，尽量提高工程的经济性、美观性、安装的便捷性。本项目的环网干管数量达到了近20000ｍ，最终经过计算采用ＤＮ150管 网，比ＤＮ200管网节省了一笔可观的费用，同时也降低了管道荷载，节省了宝贵的梁下空间，提高了施工的效率。
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