輸水管道水（shuǐ）力計算公式的選用（yòng）

長距離輸水管道（dào）水力計算公式的選用，本文包含PE給水（shuǐ）管（guǎn）和非PE給水管等不同材質的輸水管道水力計算公式的選取。

1. 常用的（de）水力計算公式：

 供水（shuǐ）工程中的管道水力計算一般均按照均勻流計算，目前工程設計中普遍采用的管道（dào）水力計算公式有:

 達西(DARCY)公式：

 謝才(chezy)公式：

 海澄-威廉(HAZEN-WILIAMS)公式：

 式中hf------------沿程損（sǔn）失，m

 λ―――沿程阻力係數

 l――管段長度，m

 d-----管道計算內徑，m

 g----重力加速度，m/s2

 C----謝才係數

 i----水力坡降;

 R―――水力半徑，m

 Q―――管道流量m/s2

 v----流速 m/s

 Cn----海澄――威廉係數

 其中大西公式，謝才公式對於管道和明渠的水力（lì）計算都適用。海澄-威廉公式影響（xiǎng）參數較小，作為一個傳（chuán）統公式，在國內外（wài）被廣泛用（yòng）於管網係統（tǒng）計算。三種水力計（jì）算公式中 ，與管道內壁（bì）粗糙程度相（xiàng）關的係數均是影響計算結果的重要參數。

 2. 規範中水力計算公式的（de）規定

 3. 查閱室外給水設計（jì）規（guī）範及其它各管道設計規（guī）範（fàn），針對不同的設計條件，推薦采用的水力計算公式也有所差異，見表（biǎo）1：

 表1 各規範推薦采用的（de）水力計算公式

 4. 公式的（de）適用範圍：

 4.1達西公式 

達（dá）西公式是基於圓管層流運動推導（dǎo）出來（lái）的均勻流沿程損失普遍計算公（gōng）式（shì），該式適用於任（rèn）何截麵形狀的光滑或粗（cū）糙管內的層流和紊流。公式中沿程阻力係數λ值的確定是水頭損失計算的關鍵，一（yī）般采用經驗公式計算得出。舍維列夫公式，布拉修（xiū）斯（sī）公式及柯列勃洛（luò）克(C.F.COLEBROOK)公式（shì）均是針對工業管道（dào）條件計算（suàn）λ值的著名經（jīng）驗公式。

 舍維列夫公式的導（dǎo）出條件是水溫10℃，運動粘（zhān）度1.3*10-6 m2/s,適用於舊（jiù）鋼管和舊鑄鐵管（guǎn）,紊（wěn）流過渡區及粗糙度區（qū）.該公式在國內運用教（jiāo）廣.

 柯列勃（bó）洛可公式

 (Δ為當量粗糙度,Re為雷諾數)是根據大量工業管道（dào）試驗資料（liào）提出的（de）工業管道過渡區λ值計算公式,該式實際上是泥古拉茲光滑區公式和粗糙區公式的（de）結合,適用範圍為4000<Re<108.大量的試驗結果表明柯列勃洛克公式與實際商用（yòng）圓管的阻力試驗結果吻合良好,不僅包含了光滑管區和完全粗糙管區,而且覆蓋了整個過渡粗糙區,該公式（shì）在國外（wài）得到（dào）及為廣泛的應用.

 布拉修斯公式

 是1912年布拉修斯總結光滑（huá）管的試驗資料（liào）提出的（de）,適用條件為4000<Re<105,一般用於紊流光滑管區的計算.

 4.2 謝才公式

 該式於1775年由CHEZY提出,實（shí）際是（shì）達西公式的一個（gè）變形,式中謝才係數C一般由經驗公式

 計算得出,其中

 時（shí）稱為曼寧公式,y值采用

 (n為粗糙係（xì）數)公式計算（suàn）時稱（chēng）為巴（bā）浦洛夫斯基,這兩個公（gōng）式應用範圍均較廣.就謝才公式本身而言,它適用於有壓或無壓均勻流動（dòng）的各阻力區（qū）,但由於計（jì）算謝才（cái）係數C的經驗公式隻包括反映管壁粗糙狀況的粗糙係數n和水力半徑R,而沒有包括流速及運動（dòng）年度,也就是與雷（léi）諾（nuò）數Re無關,因此該式一般僅適用於粗糙區.曼寧公（gōng）式的適用條件為n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的適用條件為0.1m≤R≤3m;0.011≤n≤0.04.

 3.3 海澄-威廉公式（shì）是在直（zhí）徑≤3.66m工業管道的（de）大量測（cè）試數據基礎上建立的著名經驗公式,適用於常溫的清水輸送管道（dào）,式中海澄-威廉係數Ch與不同管材的管壁表麵粗糙程度有（yǒu）關.因（yīn）為（wéi）該式參數取值簡單,易用,也是得到廣泛應用的公（gōng）式之一.此公式適用範圍為光滑區至部分粗糙度區,對應雷諾數Re範圍介（jiè）於（yú）104-2*106.

 通過（guò）對（duì）各（gè）相關規範所推薦計算公（gōng）式的比較,除混（hún）凝土管仍然（rán）推薦采用謝才公式外,其它管材大多推薦采用（yòng）達西公式.

 在新（xīn）版《室外給水（shuǐ）設計規（guī）範》中取消舍維列夫公式的相關條文,籠統采用達（dá）西公式,但未明確要求計算λ值采用的經驗公（gōng）式.由（yóu）於舍（shě）維列（liè）夫公式是（shì）建立在對舊鋼管及舊（jiù）鑄鐵管研究的基礎上,然而現在一般采用的鋼或鑄（zhù）鐵材質管道,內壁通常需進行（háng）防腐內襯,經過塗裝的管道內壁表麵均比舊鋼管,舊鑄鐵管內壁光滑得多,也就是Δ值小得多（duō）,采用舍維列夫公式顯然也就（jiù）會產生較大得計算誤（wù）差,該公式（shì）得適用範圍相（xiàng）應較窄.經（jīng）過（guò）內襯得金屬管道采用（yòng）柯列勃洛克公（gōng）式或謝才公式計算更（gèng）為（wéi）合理.

 PVC-U,PE等塑（sù）料管道,或者內襯（chèn）塑料得金屬管道,因為（wéi）其內壁Δ值很低,一般處於0.0015-0.015,管道流態大多位於紊流光（guāng）滑區,采用適用光滑區得布拉修斯公式以（yǐ）及柯列（liè）勃洛克公式一般（bān）均能夠得到與實際接近得計算結果.因此, 《埋（mái）地硬聚（jù）氯乙稀給水管道工程技術規程》及《埋地聚乙稀給水管道工程技（jì）術規程》中（zhōng）對塑料管道水力計算公式均是合理得且與《室（shì）外給水設計規範》並（bìng）不矛盾.

 海澄-威廉公式可以適用於各種不同材質管道得水力計算,其中海澄-威廉係數Ch得取值應根據管材確定.對於內襯水泥砂漿或者塗裝有比較光滑得內防腐塗層得管道,其海澄-威廉係數（shù）應（yīng）該參考類似工程經驗參數或者實測數據,合理取用.

 因此,無論采用（yòng）達西公式（shì）,謝才公式或者海澄-威廉公式計（jì）算,不同管材得差異均（jun1）表現在 管內（nèi）壁表（biǎo）麵當量（liàng）粗糙程度得不（bú）同（tóng）上,各公式中與粗糙度相關（guān）係數得取值（zhí）是影響計算結果得重要因素.值得一提得是,同種（zhǒng）材質管道由於采用不同得加工工（gōng）藝（yì）,其內表（biǎo）麵（miàn）得粗糙度也可能有（yǒu）所差異,這一因素在（zài）設計過程種也應重視(常用管材得粗糙度係數參考值見表2)

 表2 常見（jiàn）管材粗糙度相關係數參考值

標簽（qiān）: 長距離輸水管道 供水工程