在重力输水管道设计时,管道纵断面设计图中要求绘制水压曲线。各种工程条件下,水压线是个什么形状?如何计算水压线?在这个问题上存在不同的认识和不同的做法。新疆水利厅改水防病办公室颁发的《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》中关于干线的计算规定如下:“干线和支线的区别,在于干线的终点(控制点)水压已定,而起点(如泵站、水塔、高位水池)的水压待求,起点水压须在干线计算后才可确定。”这就是我们通常说的‘从下游向上游计算’,这种规定,理论是正确的,为设计人员规定了一个不容易出错、不容易走入误区的方法。但是,目前在重力输水管道的计算中,有些设计和审查人员中没有遵守这个规定,存在着错误认识,在重力输水管道的计算中流行着‘从上游向下游计算’的做法。这种计算方法,用在确定为压力流管道的计算中,无疑是正确的,但是用在不能确定流态的管道中(例如有些重力输水管道),容易导致错误的计算结果。为了设计和审查工作的顺利进行,有必要在这个问题上统一认识。笔者试图阐述自己的观点,希冀得到同行们的指正。 一、管道水压曲线计算的理论依据简述。 如右图,对所计算的管道两端列出伯努立方程: 式中hw 为断面1-1与断面2-2之间的水头损失。其计算公式,在《农村给水设计规范CECS 82:96》等规范和《给排水设计手册》中都可以查到。 水压线计算的任务,就是将输水管道分为若干计算段,计算各计算段的水头损失,从已知计算点的水头加上(或者减去)这段的水头损失,得出下一计算点的水头来。这些水头的连线,就是水压线。 二、从上游向下游计算的误区 现在流行一种水压线的计算方法,就是用计算有压流水头损失的公式,从上游向下游逐段推算的方法。当调整管径,使得上游起点与下游终点之间的水头损失与地形高差相等时,这种算法的结果与从下游向上游推算的结果是一样的,不会出现问题。但是,当水头损失小于高差时,也就是所谓在大管径小流量的复核计算时,如果仍然采用这种方法,就会让你糊里糊涂地走入了误区。大管径小流量的情况,在我们的设计中常常遇到。一种是因为设计人员往往不好将管径选定的恰到好处,一种是有意适当加大管径,留有余地。在这种情况下,这种计算方法就会给出图2的结果。 水压线的末端,有一个H高度的压力水头。如果末端没有闸阀控制(一般在重力输水管道中不设置这个闸阀,以免成为事故的隐患),这就是一个错误的水压线图形。 有人为这种图形辩解说,水位突然降落,势能变成了动能。还说,末端的水池可以考虑消能的任务。 当流量较大时,由于hw较大,H还不算大,似乎水头压力还可以理解,转变为动能也不是什么了不起的事情,也就是说,错误表现的还不明显。但随着流量不断地减小,错误就逐步明显了。我们可以设想,当管道通过极微小的流量时,按照这种算法,hw将趋近于0,而H将会趋近于静水压力,这就不能说不是一个严重的问题了。现在众多的设计,大都没有按照规范的要求,逐段设置减压井。数十公里的管道,几百米的落差,一直将水送到了下游。按设计流量计算发现不了问题的严重性。用极小的流量进行验算,反而会在末端出现几百米水头的压力,如果计算正确,管道不知都爆管多少次了。用这种计算方法,下游水池在通过设计流量时,还可以忽略的消能问题,在极小的流量条件下,却变得非常严峻了。这显然是荒谬的。事实上,极小的流量,只会在管道内成为涓涓细流,顺着管壁淌下来,在末端,也只能是稍有积水。小小的压力,平静的水位,那里会出现几百米的水头,犹如管道堵塞时的静水压力。更不会有几十米流速的消能任务。 分享到: 更多 |
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水利工程设计
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谈软弱地基的处理及换土垫层的设计应用1、前言 在进行水工建筑物的基础设计时,时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验,浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。 2 、软弱地基的处理方法 直接利用软弱土层作为建筑物地基时,一般应按以下要求进行设计:
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