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重力输水管道水压曲线计算方法的商榷和意见

发布于:2015-08-01 18:14:01 来自:水利工程/水利工程设计 [复制转发]


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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只看楼主 我来说两句
  • zengbg东
    zengbg东 沙发
    学习中,谢谢楼主!
    2016-02-21 14:52:21

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    赞同0
  • d1970
    d1970 板凳
    醒着做梦 发表于 2015-8-10 15:37 重力流输水各工况水压计算现在不都是用软件算的么?管道沿线附属设施越多,计算越复杂,工作量太大,准确 …是不是有压流不在于流量的大小,主要是控制阀在什么位置而定,如果控制阀在最上游水源地处,只要流量逐渐减小,管内水流就会逐渐从有压流变为无压流。如果控制阀在下游水厂,无论流量多小,管道水流仍然是有压流。
    2016-01-04 09:19:04

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这个家伙什么也没有留下。。。

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