給水管道壓力計算（suàn）方法（fǎ）

一、引言

以傳統管材（球墨（mò）鑄鐵管、混凝土管道）為計算準（zhǔn）則，在傳統管材較好實用流速（sù）下，以相同輸水能力（lì）為基準，結合同規格江（jiāng）蘇PVC管管材進（jìn）行分析比較。

原始數（shù）據：管線流量取Q總（zǒng）=50000 m3/d =0.5787 m3/s；

管材選擇：球（qiú）墨鑄鐵管材DN800（K9級）；

混凝土管DN800

PVC-U管材（cái）Φ800×19.6mm

管線長度：L =19000m

參考（kǎo）依據：《室（shì）外（wài）給水設計（jì）規範》中華人民共和國國家標準

《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術規程》中國工程建設標準化協會（huì）標準（zhǔn）

二、管道的技術可行性分析

1、流速計算：

式中 di:管材內徑（m）

u：管內水的平均流速（m/s）

Q：管（guǎn）材輸水量（m3/s）

球墨鑄鐵管DN800（K9級）流速（sù）=1.15 m/s

混凝土管DN800 流速（sù）=1.15 m/s

PVC-U管材流（liú）速

Φ800×19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米（mǐ）/秒

結果表明,三種管材流速均在經濟流速範圍之內,是可行（háng）的。

2、水力計算：

球墨鑄鐵管水力（lì）計算

球墨鑄鐵管（guǎn）內流速（sù）＜1.2 m/s時，單位水頭損失可由下式計算。

式中: ：每米管道的水頭損失(米)

：管材內徑（m）

：管（guǎn）內水的流速（m/s）

代入得水力坡（pō）降係數=0.0029m

鋼筋混凝土管水力計（jì）算

流速係數C可按下（xià）式計算

式中: ：每米管道的水頭損（sǔn）失(米)；

：管材內徑（m）；

R：水力半徑滿（mǎn）流取d/4；

：管內水（shuǐ）的流（liú）速（sù）（m/s）；

C：流速係數。

代入得單位水（shuǐ）頭損失=0.00222m

PVC-U管材水（shuǐ）力計算

塑（sù）料管（guǎn）的沿程損失可計算如下：

水（shuǐ）力摩阻（zǔ）係數λ由下式計算

先（xiān）確定管內流體的（de）雷諾數Re =966216

式（shì）中 Re：管內流體的雷諾數

di:管（guǎn）材內徑（m）

u：管內水的流速（m/s）

υ：水在20℃下的粘度（dù）=1×10-6 （m2/s）

故Φ800×19.6mm管（guǎn）材λ=0.011

沿程水（shuǐ）頭損失由下式計算：=0.0012米水柱

結果表（biǎo）明，PVC-U管（guǎn）材由於內壁相（xiàng）當光滑，單位長度（dù）水頭損失小於同口（kǒu）徑（jìng）鑄鐵管材或混凝土管，可有效降低水泵的揚程，節約（yuē）運行成本。

3、水錘壓力計算：

對停泵水錘壓力增值（zhí）可由以下公式計算：其中壓力波回流速度式中：水錘壓（yā）力（m）：流速變化（huà），取平均流速

a：壓力（lì）波（bō）回流的（de）速度（dù）（m/s）：水的重力密度取10×103N/m3 

K：水的體積模（mó）量取2200×106 N/m2

Ep：管材的彈性模量，PVC-U管材取3000×106 N/m2，球墨鑄鐵（tiě）管（guǎn）材取（qǔ）160000×106 N/m2，混凝土管取206000×106 N/m2

di：管材內徑

en：管材壁（bì）厚

壓力波回流速度計算：

球墨鑄鐵管（guǎn）材=889.8m/s

則水錘壓力增值=104.4米水柱

鋼筋混凝土（tǔ）管=1374m/s

則水錘壓力增值=161米水柱

PVC-U管（guǎn）材 Φ800×19.6mm：=267m/s

水錘壓力增值=35米水柱

計算結果表明：因為PVC-U管材較球墨鑄鐵管材、鋼筋混凝土管材具有更低的彈性模量，水錘壓力的增值明顯（xiǎn）降低，可有效防止水錘壓力波動對管材本身造成的危害，提高管道運（yùn）行的安全性能。

4、PVC-U管材較大埋深計算

管道在外壓荷載作用（yòng）下的豎向變形計（jì）算公式：

式中 DL：變（biàn）形滯後係數，取1.2

Kb：管底弧型土基的（de）基床係數，當土基支撐角≥90°時,一般采用0.1

EP：管材彈性係（xì）數，取3KN/mm2

IP：管壁單位（wèi）長度慣性矩e3/12（e為管（guǎn）材壁厚）

Ed：回填土綜合（hé）變形模量，取3×10-3KN/mm2

D：管材外徑mm

r0：PVC管計算半徑 (D-e)/2 mm

W：作用在管頂的較大土載荷KN/m

γ：土的容重取18×10-9KN/mm3 

H：管頂較大（dà）埋深mm

F：作用在管頂的（de）較大動（dòng）載荷，當埋深大於3米時不考（kǎo）慮動載荷

塑料管（guǎn）材在外（wài）壓載荷作用下的豎向變（biàn）形量不宜大於管直徑的5%，當計算管材的較大埋深時，取F=0，計算Φ800×19.6mmPVC-U管材的較大埋深=5m

以上計（jì）算（suàn）均為保守計算，如考慮柔性管“管-土共同作用”，實（shí）際較大埋（mái）深可大於理論計算埋深。不（bú）難看出，PVC-U管材具有良好的（de）抗外壓性能（néng）。