以水庫為水源自流引水水力計算

以水庫為水源自流引水水力計算確定計算公式水力計算簡圖（圖1）H0=▽1－(▽2+H1)式中H0—作用水頭（m）；H1—水廠需要的自由水頭（m）；▽1—水庫水位（m）；▽2—水廠進水點地面標(biāo)高（m）；長管出流的兩種計算方法：按比阻計算，計算公式為：H0=ALQ2式中H0—作用水頭（m）；比阻（s2/m6）據(jù)管材不同查比阻計算表確定；L—管長（m）；Q—流量（m3/s）；按水力坡度計算，計算公式為：J=式中J—水力坡度；H0—作用水頭（m）；L—管長（m）；對于不同的管材，流量與水力坡度的關(guān)系式各不相同，本例為鋼筋混凝土管，采用謝才公式：J=式中V—流速（m/s）；C—謝才系數(shù)；按曼寧公式C=R1/6(適用范圍：n＜0.020，R＜0.5m；)n—粗糙系數(shù)；R—水力半徑，對于圓管R=（m）；二泵房揚程HH=（▽4－▽3）＋＋計算列表比較根據(jù)以上公式，按冬季枯水位，結(jié)合該鎮(zhèn)實際地形和用水戶分布情況，選擇幾個不同平面位置、不同高程廠址，進行水力比較計算和經(jīng)濟技術(shù)比較計算，計算結(jié)果如下表所示：自流管水力計算表1水廠進水點地面高高程▽2（m）=1\*GB3①自流管各項結(jié)果冬季枯水位▽1（m）=2\*GB3②水廠所需自由水頭頭H1（m）=3\*GB3③作用水頭H0（m）=4\*GB3④管徑（m）=5\*GB3⑤管材=6\*GB3⑥管長（m）=7\*GB3⑦水力坡度J10-3=8\*GB3⑧流速m/s=9\*GB3⑨冬季枯水位設(shè)計流流量=10\*GB3⑩備注按冬季枯水位設(shè)計計流量反算水水廠高程30.945.5311.6DN500鋼筋混凝土40002.891.121900023.745.5318.2DN500鋼筋混凝土65002.891.121900020.845.5324.7DN500鋼筋混凝土75002.891.1219000清輸水管水力計算表2水廠進水點地面高高程▽2（m）=1\*GB3①清輸水管各項結(jié)果果管徑（mm）=2\*GB3②管材=3\*GB3③管長（m）=4\*GB3④流速（m/s）=5\*GB3⑤流量Q（m3/d）=6\*GB3⑥i(10-3)=7\*GB3⑦備注30.9DN500鋼筋混凝土45001.18200003.5317.5流量為一年年中泵站隨季季節(jié)變化的平平均日輸水量量。局部水頭損損失按沿程水水頭損失的10%計。23.7DN500鋼筋混凝土15001.18200003.535.820.8DN500鋼筋混凝土8001.18200003.533.1注：由該鎮(zhèn)供水管網(wǎng)規(guī)劃確定的清輸水管長度。夏季豐水位時剩余水頭對比表3水廠進水點地面高高程▽（m）=1\*GB3①夏季豐水位時水頭頭對比結(jié)果夏季豐水位▽1（m）=2\*GB3②夏季豐水位用水量量Q（m3/d）=3\*GB3③流速（m/s）=4\*GB3④滿足夏季用水量時時所需作用水水頭H0（m）=5\*GB3⑤實際水頭（m）=6\*GB3⑥剩余水頭（m）=7\*GB3⑦備注30.958.4220001.315.524.59.0有剩余水頭說明在在夏季豐水位位時需用閥門門調(diào)節(jié)進水量量23.758.4220001.325.231.76.520.858.4220001.329.134.65.5二泵房水力計算表4水廠進水點地面高高程▽2（m）=1\*GB3①二泵房各項結(jié)果吸水井設(shè)計最低水水位▽3（m）=2\*GB3②最不利點需服務(wù)水水頭（m）▽4=3\*GB3③配水管水頭損失=4\*GB3④總水頭損失（m）=5\*GB3⑤水泵揚程H（m）=6\*GB3⑥流量=7\*GB3⑦二泵房全年電費EE（萬元）=8\*GB3⑧備注30.927.054114.231.745.652000077.6本計算表中的總水水頭損失尚不不包括水泵吸吸水管路水頭頭損失。23.719.854110.316.137.252000063.320.816.954111.514.638.652000065.7=6\*GB3⑥==3\*GB3③－=2\*GB3②－=5\*GB3⑤注：1、配水管水頭損失差異是由于供水管網(wǎng)差異造成的。水廠位置不同，供水管網(wǎng)的規(guī)劃布置也不盡相同。本實例因用水戶比較分散，根據(jù)三個不同的廠址管網(wǎng)規(guī)劃布置略有不同。2、二泵房水泵全年運行電費按下式計算：式中Qi—一年中泵站隨季節(jié)變化的平均日輸水量（l/s）Hi—相應(yīng)于Qi的泵站輸水揚程（m）Ti—一年中平均泵站工作小時數(shù)（h）γ—水的容重取γ=1kg/lηp—水泵效率（%）ηm—電機效率（%）ηn—電網(wǎng)效率（%）a—每1千瓦·小時電的價格（本實例每1千瓦·小時電的價格為0.7元）結(jié)論經(jīng)以上計算比較可知，本實例在相同工藝流程下。三種不同位置、不同高程廠址均滿足設(shè)計流量和自由水頭的需要。但豐水季時水廠自流進水剩余水頭和二泵房的揚程、年運行費用各不相同。在水廠高程為30.9米時，豐水季剩余水頭最多，二泵房所需揚程最大、年運行費用最多，高程為23.7米時次之，高程為20.8米時最小。本實例結(jié)合實際地形和用水戶分布情況，綜合考慮其它因素，將廠址定在距水庫6500m、高程為23.7米處。水廠建成后，運行穩(wěn)定，達到設(shè)計要求。通過實例分析可知，以水庫為水源自流引水水廠選址應(yīng)注意以下幾點：（1）按冬季枯水位和冬季實際用水量計算水廠高程，在這個高程下應(yīng)能充分利用水庫的水頭，再按夏季豐水位和設(shè)計流量校核高程，對比剩余水頭。應(yīng)優(yōu)先考慮剩余水頭較少的地理位置。（2）二泵房揚程影響因素有