【文章內(nèi)容簡介】 當(dāng)排水渠中的水面位置高于主管道的底部的時候，如果只簡單要求排出清理用水，那么，可以將排水管的位置設(shè)計得比排水渠的水面位置高一點 。如果要排空管道，應(yīng)設(shè)計一種增壓排放的方法，在通向排放出口的路上提供一個集水坑。 4）要絕對保護(hù)好排放出口附近的護(hù)坡，以防止其受到排放水的沖刷和破壞。 如果擔(dān)心排放出口附近地區(qū)受到大量的排放水的沖刷和破壞，那么，應(yīng)該使用混凝土結(jié)構(gòu)、礫石等進(jìn)行保護(hù)。如果只是臨時性的保護(hù)，應(yīng)該使用鋼板樁、木排等。還有一種保護(hù)方法，就是集水坑采用鋼筋混凝土來構(gòu)筑。這樣，從沖洗管道中排出的水沖擊到墻壁上，抑制了水力。在這種情況下，應(yīng)將溢流出口的寬度擴大到最大的程度，以便減小流率。 為了安全起見，建議在出水裝置的周圍 構(gòu)筑圍墻。 324 減壓閥和安全閥 1）在壓力不同的兩個使用區(qū)之間連接管道的時候，必須裝配減壓閥，這樣，在輸水系統(tǒng)的使用和維修當(dāng)中就不會出現(xiàn)由于剩余壓力而引起的問題，輸水系統(tǒng)中的壓力也不會超過允許的最大壓力。 2）在泵的出口處和容易出現(xiàn)水錘現(xiàn)象的地方也應(yīng)安裝減壓閥。然而，在有其它壓力控制裝置（例如，壓力箱等）的地方就不需要安裝減壓閥了。 325 消防栓 1）消防栓應(yīng)安裝在便于消防活動的地方，例如街道交叉路口的支管上等，特別是在配水管密集區(qū)和集水區(qū)。 除了這些位置以 外，應(yīng)依據(jù)街道或公路旁的房屋和各種建筑物的位置，按一定的間 13 隔配裝消防栓。 2）在 DN150mm 及其以上的管子上應(yīng)安裝單噴嘴的消防栓；在 DN300mm 及其以上的管子上應(yīng)安裝雙噴嘴的消防栓。然而，如果管道網(wǎng)絡(luò)有足夠的能力，或者是當(dāng)水壓較高時，或者是當(dāng)臨近地區(qū)安裝有大管徑的管子，并且可以提供滿意的消防用水時，那么，即使是在小于 DN150mm 的管子上也可以使用雙噴嘴的消防栓?？紤]到維修的需要，包括切斷水流進(jìn)行修理等，應(yīng)給消防栓配裝一個補充閥。 3）在多雪的地區(qū)，如果不是交通被中斷，應(yīng)該使用防凍、表面式的消防 栓?；蛘咴谶@種情況下，為了防止凍結(jié)，應(yīng)該使用非凍結(jié)式的消防栓。如果采用地下式的消防栓，那么必須設(shè)計一個帶有雙層蓋的消防栓保護(hù)箱，或者是在保護(hù)箱當(dāng)中填滿隔離材料。 326 流量計和壓力表 1）建議在管道的起始點處安裝一個流量計，以測量水量。所用的流量計應(yīng)該能夠測量和記錄正常、最大和最小水量。 2）流量計應(yīng)該配有指示、累計和記錄裝置。 3）為了有效、經(jīng)濟地使用管道系統(tǒng)，建議在管道使用區(qū)的一些合適的地方安裝可以自動記錄的壓力表和流量計。 327 人孔 對于≥ DN800mm 的管道 ，考慮到檢查管子內(nèi)部情況和維修的需要，應(yīng)配置人孔。 在易于出現(xiàn)問題的地區(qū)，例如在水道橋、反虹吸管處及線路閥處等，在有明顯的地形或地理變動的地區(qū)，以及在其它要求提供有人孔的地區(qū)，都應(yīng)配有人孔。另外，在土壤覆蓋層厚，從管子的外部進(jìn)行檢查和修理很困難的地區(qū)，也有必要配人孔。 一般來說，人孔的尺寸應(yīng)為 600mm，并用一塊盲板封住，通常與空氣閥裝置連接到一起。很可能在人孔中充滿有毒的氣體或缺乏氧氣，因此，在進(jìn)入檢修孔之前，必須使用檢測器檢測一下。 14 第四章 管徑的選擇 41 總述 一 條管道所輸送的水量取決于下列因素： 1）在源頭處，即在泵或蓄水池處的水頭； 2）源頭和排水點處的高度差； 3）管道的直徑； 4）由管子引起的摩阻損失； 5）由管件（彎頭、三通管、漸縮管等）引起的摩阻損失； 6）由閥門等引起的摩阻損失； 因此，管徑的選擇以水頭損失為基礎(chǔ)。 42 水頭損失的計算 一條管道的水頭損失可以表示為內(nèi)徑和管道長度以及管道中的流速的函數(shù)，用公式表示如下： 式中， h：水頭損失（ m） L：管道長度（ m） D：管道直徑（ m） V：流速（ m/sec） g：重力加速度（ m/sec2） f：水頭損失系數(shù) 系數(shù)“ f”是流速、所輸送的液體和管道的特性（管子的直徑和表面條件）的函數(shù)。有許多公式可以計算系數(shù)“ f”。然而，在輸水管道中，主要使用下列兩個公式，即：哈森 威 廉母斯（ HazenWilliams）公式和考爾布魯克 懷特（ ColebrookWhite）公式。 421 哈森 威廉母斯（ HazenWilliams）公式 式中， CH：與管子條件相關(guān)的系數(shù) 對于襯有水泥沙漿內(nèi)襯的球鐵管來說， CH 值可以使用 150；然而，在用于設(shè)計目的的時候，建議 CH 值使用 130，其中包括由于管件、閥門和其它裝置而引起的損失，加上容差。 l： 水力梯度（管道單位水頭損失） =h/L 使用哈森 威廉母斯（ HazenWilliams）公式的計算圖表如圖 4 42所示。 15 16 422 考爾布魯克 懷特（ ColebrookWhite）公式 式中， K： 管子內(nèi)部粗糙度的長度測量 17 對于襯有水泥沙漿內(nèi)襯的球鐵管來說， K 值可以使用 ；然而，在用于設(shè)計目的的時候，建議使用 ，其中考慮到了由于管件、閥門和其它裝置而引起的粗糙度，再加上容差。 Re：雷諾數(shù) v：所輸送的液體的動粘滯度 水 =?106m2/sec(在 10℃時 ) 這個公式有不利條件，使用起來比較困難。因此，可以參看 43， 4 所示的計算圖表。 18 423 由于管件和閥門引起的損失 由于彎頭等類似的管件而引起的較小的水頭損失在一條長的管道當(dāng)中往往被忽視。在輸水總管道當(dāng)中，如果管件的數(shù)量相對較少，那么，由管件引起的損失可以按直管道的方法來計算，使用哈森 威廉母斯（ HazenWilliams）公式計算，系數(shù)值 CH=130；使用考爾布魯克 懷特（ ColebriikWhite）公式計算，系數(shù)值 K=。然而，在長度較短、流速較高的管道 當(dāng)中，通過管件的水頭損失可能很大，應(yīng)該予以考慮。通過管件的水頭損失可以使用下列公式來計算： 19 （ 1）由于進(jìn)水而引起的水頭損失 式中， h1：由于流入水引起的水頭損失（ m） f1：由于流入水引起的損失系數(shù) V：水進(jìn)入后的流速（ m/sec） g：重力加速度（ m/sec2） （ 2）由彎頭引起的水壓損失 式中， hb：由于彎頭引起的水頭損失 fb：根據(jù) r/R和 ?值確定的損失系數(shù)， 根據(jù)威斯巴赫（ Weisbach）公式，其值應(yīng)為： 根據(jù)威斯巴赫（ Weisbach）公式計算出的彎頭損失的系數(shù) 注：①威斯巴赫（ Weishbach）公式適用于 R/r 小于 6的光滑圓管，但是，當(dāng)管子粗糙的時候，系數(shù)值可能會比用公式所計算出的數(shù)值增加一倍。 ② fb值包括彎曲部分的摩阻損失 20 （ 3）由于截面或直徑變化而引起的水頭損失 1）在漸擴（逐漸擴大）的情況下 式中， hge：由于漸擴引起的水頭損失 fge：由于漸擴引起的損失的系數(shù) V1：漸擴前的流速（ m/sec） V2：漸擴后的流速（ m/sec） ? ：漸擴角度 圖 47 2) 漸縮（逐漸縮小）的情況 式中， hge：由于漸縮引起的水頭損失（ m） fge：由于漸縮引起的損失系數(shù) V1：漸縮前的流速（ m/sec） V2：漸 縮后的流速（ m/sec） ? ：漸縮角度 21 圖 48 （ 4）由于支線管引起的水頭損失 式中， hn：由于支線管引起的水頭損失（ m） fn：由于支線管引起的損失系數(shù) V：連接支線管前的流速（ m/sec） 圖 49 “ Y”形連接支線管時的損失系數(shù) 表 44 分支部分的形狀 fn 圓錐形 圓柱形 22 （ 5）由閥門引起的水頭損失 式中， hv：由閥門引起的水頭損失（ m） fv：由閥門引起的損失系數(shù) （ 6）在管子末端的水頭損失 在排水口處，由于水的阻力，流動水頭失去了它的力量，部分改變成為壓力水頭，而通常認(rèn)為 流動水頭完全消耗了本身的力量。基于這個前提，將 fe值設(shè)定為 fe≈ 。 424 由于正常的管道線路彎曲引起的損失 在標(biāo)準(zhǔn)的管道連接當(dāng)中允許管子有輕度的偏轉(zhuǎn)。由于管道的輕度偏轉(zhuǎn)而引起的損失可以通過常規(guī)的流量公式來計算，并且通常沒有必要考慮這種損失。 43 管徑選擇實例 431 例 1（水泵輸送總管道系統(tǒng)） 23 在遠(yuǎn)離水源 4000m 的供水點處要求供水量為 120m3/小時。 供水點處的位置比水源位置高出 75m，水源處的水頭為 145m（ ），所要求的出口水頭 為 20m（ 2kgf/cm2），需要多大公稱直徑的管子？ 出水量： Q=120m3/小時 = l/sec 由于高度差和在供水點處所要求的水頭，管道的水頭損失為： 145（ 75+20） =50（ m） 用 m/1000m為單位表示的等量的水頭（水壓梯度）損失： 從圖 41所示的圖表中可以看出，從軸所畫出的兩條直線的交叉點在： Q= 升 /秒 l= 分別位于代表 DN=200 和 150 管徑的兩條斜線之間。在這種情況下，應(yīng)該選擇 DN200的管子。 432 例 2（自流管道） 在遠(yuǎn)離水源 4000m 的供水點處要求供水量為 120m3/小時。 供水點處的位置比水源處的位置低 12m。水源處的水頭為 10m（ ），所要求的出口水頭為 3m()。在這種情況下需要多大公稱直徑的管子？ 出水量： Q=120m3/小時 = 升 /秒 等量的水頭損失（水壓梯度）： 24 從圖 41 中，我們可以決定需要 DN200mm的管子。 44 泵的揚程和動力要求 441 泵的揚程要求 圖 414 說明了使用水泵將水從抽水水面提升到出水水面的情況。如果在這兩個水面之間的垂直高度是 Ha，那么用 Ha加上當(dāng)水流過水泵的吸水管和出水管時所引起的不同的水頭損失、在出水管一端的速度以及作用在這兩個水面上的壓差，所獲得的就是泵所需要的水頭。上述幾個數(shù)值相加所獲得的數(shù)值叫做總動力水頭。 總動力水頭， H，用下列方程式來表示： 式中， Ha：實際水頭（ m） h ：總水頭損失 (m) Vd：在出水管一端的流速（ m/s） Vd2/2g：出口速頭（ m） Pd：作用在出水水面上的壓力（ kgf/cm2 絕對值） Ps：作用在抽水水面上的壓力（ kgf/cm2 絕對值） r：增壓液體的比重（ kgf/l） 當(dāng)抽水水面和出水水面都在地表的時候，水泵的總動力水頭可以通過下列方程式獲 25 得： 式中， h 表示包括出水速頭在內(nèi)的總的水頭損失。 水泵所需要 的動力可以通過下列公式來計算： 式中， P：原動機所需要的功率 C：剩余的 電動機 發(fā)動機 ?：增壓液體的比重（ kg/l）