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。
|
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 |
