水力計算公式選用

1、長距離輸水管道水力計算公式的選用1 常用的水力計算公式：供水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(shè)計中普遍采用的管道水力計算公式有 達西（ DARC）Y 公式：hfl v2d 2g1）謝才（ chezy ）公式：2）海澄威廉（ HAZEN-WILIAMS）公式：h 10.67 Q1.852 l（ 3）hf1.852 4.87（3）Chd式中 hf 沿程損失， m沿程阻力系數(shù)l 管段長度， md 管道計算內(nèi)徑， mg 重力加速度， m/sC 謝才系數(shù)i 水力坡降；R 水力半徑， mQ管道流量 m/s2v 流速 m/sCn 海澄威廉系數(shù)其中大西公式，謝才公式對于管道和明渠的水力計算都

2、適用。海澄威廉公式影響參 數(shù)較小，作為一個傳統(tǒng)公式，在國內(nèi)外被廣泛用于管網(wǎng)系統(tǒng)計算。三種水力計算公式中 與管道內(nèi)壁粗糙程度相關(guān)的系數(shù)均是影響計算結(jié)果的重要參數(shù)。2 規(guī)范中水力計算公式的規(guī)定3 查閱室外給水設(shè)計規(guī)范及其他各管道設(shè)計規(guī)范，針對不同的設(shè)計條件，推薦采用的水力計算公式也有所差異，見表 1：表1 各規(guī)范推薦采用的水力計算公式序號推薦公式參數(shù)（參數(shù)計算公式）適用管道規(guī)范名稱1達西公式（舍維列夫公式）舊鋼管，舊鑄鐵管室外給水設(shè)計規(guī) 范GBJ14-87, 已廢 止。2謝才公式C（漫寧公式，巴浦洛夫斯基公式）混凝土管和鋼筋混凝土管3達西公式塑料管室外給水設(shè)計規(guī) 范（ GB50013-20064謝

3、才公式C（漫寧公式，巴浦洛夫斯基公式混凝土管渠及采用砂漿內(nèi)襯的金屬管5海澄威廉公式Ch輸配水管道及配水管網(wǎng)水力平差6達西公式 （ 修正的布拉修斯公式）硬聚氯乙烯給水管埋地硬聚氯乙稀 給水埋地管道工程 技術(shù)規(guī)程（ CECS17:2000）7達西公式 （ 柯列勃羅克公式）PE管埋地聚乙稀給水 埋地管道工程技術(shù) 規(guī)程（ CJJ101-2004）8海澄威廉公式Ch各種管材建筑給水排水設(shè) 計規(guī)范（ GB50015-20039達西公式夜相流的各種管道工業(yè)金屬管道設(shè) 計規(guī)范（ GB50316-20004 公式的適用范圍：31 達西公式達西公式是基于圓管層流運動推導(dǎo)出來的均勻流沿程損失普遍計算公式， 該式適用

4、于任何截面形狀的光滑或粗糙管內(nèi)的層流和紊流。公式中沿程阻力系數(shù) 值的確定是水頭損失計 算的關(guān)鍵，一般采用經(jīng)驗公式計算得出。舍維列夫公式，布拉修斯公式及柯列 勃洛克（）K公式均是針對工業(yè)管道條件計算值的著名經(jīng)驗公式。 舍維列夫公式的導(dǎo)出條件是水溫 10，運動粘度 1.3*10 -6 m2/s, 適用于舊鋼管和 舊鑄鐵管 , 紊流過渡區(qū)及粗糙度區(qū) . 該公式在國內(nèi)運用教廣 .1 2.51柯列勃洛可公式 1 2 lg（ 2.51 ） （ 為當量粗糙度 ,Re 為雷諾數(shù) ） 是 3.7d Re根據(jù)大量工業(yè)管道試驗資料提出的工業(yè)管道過渡區(qū)值計算公式 , 該式實際上 是泥古拉茲光滑區(qū)公式和粗糙區(qū)公式的結(jié)合

5、 , 適用范圍為 4000Re108. 大量的試 驗結(jié)果表明柯列勃洛克公式與實際商用圓管的阻力試驗結(jié)果吻合良好 , 不僅包 含了光滑管區(qū)和完全粗糙管區(qū) , 而且覆蓋了整個過渡粗糙區(qū) , 該公式在國外得到及為廣泛的應(yīng)用布拉修斯公式0.3160.301.265 是 1912年布拉修斯總結(jié)光滑管的試驗資料提出的 , 適用 Re條件為 4000Re105, 一般用于紊流光滑管區(qū)的計算 .3.2 謝才公式該式于 1775年由 CHEZY提出,實際是達西公式的一個變形 ,式中謝才系數(shù) C一般由經(jīng)驗公式C111R ey 計算得出, 其中 y 1 時稱為曼寧公式,y 值采用 n6y 2.5 n 0.13 0.

6、75 R（ n 0.1）（n 為粗糙系數(shù) ）公式計算時稱為巴浦洛夫斯 基 , 這兩個公式應(yīng)用范圍均較廣 . 就謝才公式本身而言 , 它適用于有壓或無壓均 勻流動的各阻力區(qū) , 但由于計算謝才系數(shù) C的經(jīng)驗公式只包括反映管壁粗糙狀況 的粗糙系數(shù) n 和水力半徑 R,而沒有包括流速及運動年度 , 也就是與雷諾數(shù) Re無 關(guān),因此該式一般僅適用于粗糙區(qū) .曼寧公式的適用條件為 n0.02,R105, 也就是說已經(jīng)超出了布拉修斯 公式得適用范圍 , 而且誤差大小與雷諾數(shù)成正比 .對 PVC-U管, 采用布拉修斯公式與柯列勃洛 克公式對比計算 , 當管內(nèi)徑為 500mm ,流速 1.5 m/s 時,采用

7、布拉修斯公式得出得水力坡降比 柯列波列克得結(jié)果低 11%以上. 采用埋地硬聚氯乙稀給水管道工程技術(shù)規(guī)程推薦 得修正公式與柯式對比計算 ,修正公式計算結(jié)果 , 小口徑管偏安全 ,中等口徑與 柯式符合較好 ,大口徑管得負誤差達 5%以上.因此筆者認為 , 大口徑塑料管或采 用塑料內(nèi)襯管不宜采用布拉修斯公式計算 , 而更宜于采用如柯列波洛克公式等 適用條件更寬得其它經(jīng)驗公式 , 或應(yīng)通過試驗等對其進行修正 . 與上述情況類似 ,采用謝才公式計算時 , 如果管道內(nèi)徑大于 2m時則不采用曼寧公 式計算謝才系數(shù) .如果采用巴甫洛夫斯基公式 , 其適用管徑可以達到 12m,對一般 輸水工程管道已完全足夠了 . 海澄- 威廉公式的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是 WILLIAMS和 HAZEN在大量工業(yè)管道現(xiàn)場或試驗測 量或得的 .該公式因為簡單易用 ,被廣泛運用在管網(wǎng)水力計算中 , 國內(nèi)外不少管 道水力計算軟件均采用該公式編制 . 由此可見 , 對于口徑大于 2m得管道應(yīng)盡量避 免采用海澄 - 威廉公式計算以策安全 .6. 值得提出得是 ,上述所有水力計算公式中采用得管徑均為計算內(nèi)徑, 各種管道均應(yīng)采用管道凈內(nèi)空直徑計算 , 對于采用水泥砂漿內(nèi)襯得金屬管道應(yīng)考慮內(nèi)襯 層厚度得影響 .大口徑管道計算應(yīng)盡量避免采用海澄 -威廉公式 , 建議采用柯列勃洛克公式計