长距离输水管道水力计算公式的选用
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通过对各相关规范所推荐计算公式的比较，除 混凝土管道仍然推荐采用谓ｔ才公式外，其他管材大 多推荐采用达西公式。
在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公 式相关的条文，笼统采用达西公式，但并未明确要求 计算Ａ值采用的经验公式。由于舍维列夫公式是建 立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上，然而现在 一般采用的钢或铸铁材质管道，内壁通常需进行防 腐内衬，经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管、旧铸 铁管内壁光滑得多，也就是说△值小得多，采用舍 维列夫公式显然也就会产生较大的计算误差，因此 舍维列夫公式并不适用于对这些管道的计算，该公 式的适应范围相应较窄。经过内衬的金属管道采用 柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理。
长距离输水管道水力计算公式的选用
王雪原 黄慎勇 付忠志
（中国市政工程西南设计研究院，成都６１００８１）
摘要就长距离输水管道的材质、管道口径和衬里等管道特性因素，结合各设计规范的推荐公 式进行了对比分析，并根据各水力计算公式的适用范围及限制条件，指出不同管道特性条件可能对 水力计算结果造成的影响，建议在大口径长距离输水管道设计中采用对三个紊流区域均适用的柯列 勃洛克公式替代海澄一威廉公式，以期得到较为安全合理的设计成果。
大多供水工程的设计按照水温１０℃，运动粘度 １．３×１０＿６ ｍ２／ｓ的条件考虑，因此雷诺数实际受流 速及管道口径的影响。以塑料管道为例，在正常设 计流速范围条件下，管道内径大于１００ ｍｍ时，虽然 管道仍然处于紊流光滑区，但其雷诺数Ｒｅ＞１０５，也 就是说已经超出了布拉修斯公式的适用范围，而且 误差大小与雷诺数成正比。对ＰＶＣ—Ｕ管，采用布 拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算，当管内径 为５００ ｍｍ，流速１．５ ｒｎ／ｓ时，采用布拉修斯公式得 出的水力坡降比柯列勃洛克公式的结果低１ｌ％以 上。采用《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》 推荐的修正公式与柯式对比计算，修正公式计算结 果，小口径管偏安全，中等口径与柯式符合较好，大 口径管的负误差达５％以上。因此笔者认为，大口
关键词 长距离输水管道水力计算公式适用范围 管道特性条件
Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ
Ｗａｎｇ Ｘｕｅ—ｙｕａｎ，Ｈ ｕａｎｇ Ｓｈｅｎ—ｙｏｎｇ，Ｆｕ Ｚｈｏｎｇ—ｚｈｉ
（Ｓｏｕｔｈ－Ｗｅｓｔ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ［ｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１ ００８１，Ｃｈｉｎａ）
海澄一威廉公式可以适用于各种不同材质管道 的水力计算，其中海澄一威廉系数Ｃｎ的取值应根据 管材确定。对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑 的内防腐涂层的管道，其海澄一威廉系数应该参考类 似工程经验参数或者实测数据，合理取用。
因此，无论采用达西公式、谢才公式或者海澄一
３４给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６
式）
《埋地聚乙烯给 水管道工程技术规 程》（ＣＪＪ １０ｌ一２００４）
海澄一威
８
Ｃｈ
廉公式
各ｆｔ，管材
《建筑给水排水 设计规范》（ＧＢ ５００１５—２００３）
９ 达西公式 Ａ
液相流 的各种管 道
《工业金属管道 设计规范》（ＧＢ ５０３１６—２０００）
３公式的适用范围 ３．１达西公式
达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀 流沿程损失普遍计算式，该式适用于任何截面形状 的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力 系数Ａ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用 经验公式计算得出。舍维列夫公式、布拉修斯公式
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ ｗｅｒｅ ｃｏｍ— ｐａｒｅｄ ｆｏｒ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｓｕｂｓｔａｎｔｉｖｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅ，ｐｉｐｅ－ ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｎｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｆｏｒｍｕｌａ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｉｐｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｒｉ—ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｚｏｎｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｂｅｓｔ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ Ｈａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｆｏｒｍｕｌａ ｔｏ ｇｅｔ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｓａｆｅｔｙ．
ＰＶＣ—Ｕ、ＰＥ等塑料管道，或者内衬塑料的金 属管道，因为其内壁△值很低，一般处于０．００１ ５～ ０．０１５，管道流态大多位于紊流光滑区，采用适用光 滑区的布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能 够得到与实际接近的计算结果。因此，《埋地硬聚氯 乙烯给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙烯给水管 道工程技术规程》中对塑料管道水力计算选用的公 式均是合理的且与《室外给水设计规范》并不矛盾。
海澄一威廉公式是在直径≤３．６６ ｍ工业管道的 大量测试数据基础上建立的著名经验公式，适用于 常温的清水输送管道，式中海澄一威廉系数Ｃｎ与不 同管材的管壁表面粗糙程度有关。因为该式参数取 值简单、易用，也是得到广泛应用的公式之一。此公
给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６ ３３
式适用范围为光滑区至部分粗糙过渡区，对应雷诺 数Ｒｅ范围介于１０４～２×１０６。 ４管材对选择计算公式的影响
径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式 计算，而更宜于采用如柯列勃洛克公式等适用条件 更宽的其他经验公式，或应通过试验对其进行修正。
与上述情况类似，采用谢才公式计算时，如果管 道内径大于２ ｍ时则不应采用曼宁公式计算谢才系 数。如果采用巴浦洛夫斯基公式，其适用管径可以 达到１２ ｍ，对一般输水工程管道已完全足够了。
万方数据
及柯列勃洛克（Ｃ．Ｆ．ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ）公式等均是针对工 业管道条件计算Ａ值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温１０℃，运动粘 度１．３×１０１ｍ２／ｓ，适用于旧钢管和旧铸铁管，紊流 过渡区及粗糙区。该公式在国内运用较广。
柯列勃洛克公式去一一２ ｌｇ（ｆ乞＋嚣）（△
为当量粗糙度，Ｒｅ为雷诺数）是根据大量工业管道 试验资料提出的工业管道过渡区Ａ值计算式，该式 实际上是尼古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结 合，适用范围为４ ０００＜Ｒｅ＜ｉ０８。大量的试验结果 表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结 果吻合良好，不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区， 而且覆盖了整个过渡粗糙区，该公式在国外得到极 为广泛的应用。
ｕ—Ｃ胡万
（２）
铲糌 海澄一威廉（Ｈａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓ）公式：
（３）
不进行长距离输水，长距离输水管道在城市供水工
程的建设总投资中所占的比重也越来越大，因此对
式中＾ｆ——沿程损失，ｍ；
长距离输水管道的合理设计显得更加重要，而对管
Hale Waihona Puke Baidu
Ａ——沿程阻力系数；
道进行准确的水力计算则是确定方案可行性和经济
Ｚ——管段长度，ｍ；
不同管道由于制造工艺、材质的不同，其表面粗 糙度是不同的。对于长距离输送管道，由于管道粗 糙度差异，对输送能耗的影响则显得更为突出。在 常规的工程设计流速范围内，相同内径不同表面粗 糙度的管道，在同一流速下其管内水流完全可能处 于不同的紊流状态，而如若其水流状态超过了所应 用水力计算经验公式的适用范围，则计算结果误差 会大大增加，在长距离输送管道上这一误差会放大 而导致难以预计的后果。
管渠及采 用砂浆内衬 的金属管
输配水管 道及配水管 网水力平差
规范名称
《室外给水设计规 范》（ＧＢＪ １４—８７，已 废止）
《室外给水设计规 范》（ＧＢ ５００１３— ２００６）
Ａ（修正
硬聚氯
《埋地硬聚氯乙烯
６ 达西公式 的布拉修 乙烯给水 给水管道工程技术规
斯公式）
管
程》（Ｃ日∞１７：２０００）
Ａ（柯列 ７ 达西公式 勃洛克公 ＰＥ管
表１ 各规范推荐采用的水力计算公式
序号 推荐公式 ｌ 达西公式
２ 谢才公式
３ 达西公式 ４ 谢才公式
海澄一威
５
廉公式
参数（参数 计算公式）
Ａ（舍维 列夫公式）
Ｃ（曼宁 公式、巴浦 洛夫斯基 公式）
Ｃ（曼宁 公式、巴浦 洛夫斯基 公式）
Ｃｈ
适用管道
旧钢管、 旧铸铁管
混凝土 管和钢筋 混凝土管
塑料管 混凝土
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｒａｎｇｅ；Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｆｅａｔｕｒｅ
０前言
谢才（Ｃｈｅｚｙ）公式：
城市供水工程中，长距离管道输水是一种常见 输水形式，其输水的水头损失主要为沿程水头损失。 由于水资源的日益缺乏，越来越多的城市已经不得
万方数据
威廉公式计算，不同管材的差异均表现在管内壁表 面当量粗糙程度的不同上，各公式中与粗糙度相关系 数的取值是影响计算结果的重要因素。值得一提的 是，同种材质管道由于采用不同的加工工艺，其内表 面的粗糙度也可能有所差异，这一因素在设计过程 中也应重视（常用管材的粗糙系数参考值见表２）。
表２常见管材粗糙度相关系数参考值
０．３６
０．１８
聚氯乙烯管 聚乙烯管 玻璃钢管
０．００９ ０．００９ ０．００９～Ｏ．０１
１５０ １５０ １５０
０．００１ ５～Ｏ．００７ Ｏ．０ｌ～Ｏ．０１５ Ｏ．０１
５管径对选择计算公式的影响 …Ｊ
根据雷诺数计算公式Ｒｅ一坐，雷诺数与流速
Ｖ
ｕ、管径ｄ成正比，与运动粘度ｖ成反比，因此对应管 道的不同设计条件应对所使用计算公式的适用范围 进行复核，保证计算的准确性。
性的一个十分重要的步骤。
ｄ——管道计算内径，ｍ；
１ 常用的水力计算公式 供水工程中的管道水力计算一般按照均匀流计
卜谢才系数； ｇ——重力加速度，ｍ／ｓ２；
算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有：
ｉ——水力坡降；
达西（Ｄａｒｃｙ）公式：
铲Ａ吉蓦
Ｒ——水力半径，ｍ；
（１）
Ｑｒ一流管速道，流ｍ／量ｓ，；ｍ３ ｓ；
３２给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６
万方数据
Ｃｈ——海澄一威廉系数。 其中达西公式、谓｝才公式对于管道和明渠的水 力计算都适用。海澄一威廉公式影响参数较少，作为 一个传统的公式，在国内外被广泛用于管网系统的 计算。三种水力计算公式中，与管道内壁粗糙程度 相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 ２规范中水力计算公式的规定 查阅《室外给水设计规范》及其他各管道设计规 范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式 也有所差异，见表ｌ。
管材类型
海澄一威廉
粗糙系数”
系数Ｃｈ
焊接钢管（新）
０．０１１
１４５
铸铁管（新）
０．０１２
１３０
水泥砂浆衬里
０．０１１ｔ０．０１２
１４０
金属管
镀锌钢管
０．０１６
１２０
钢筒混凝土管
（离心法）、预应力 ０．０１３ｔ０．０１４
１３５
混凝土管
钢简混凝土管
Ｏ．０１１
１４０
（立式振捣法）
当量粗糙度 Ａ／ｍｍ
０．０４５ｔ０．０９ Ｏ．２５ Ｏ．３ Ｏ．１５
布拉修斯公式Ａ＝拦是１９１２年布拉修斯总
结光滑管的试验资料提出的，适用条件为４ ０００＜Ｒｅ ＜ｉ０５，一般适用于紊流光滑管区的计算。 ３．２谢才公式
该式于１７７５年由Ｃｈｅｚｙ提出，实际是达西公式 的一个变形式，式中谢才系数Ｃ一般由经验公式
ｃ一三Ｒｇ’计算得出，其中Ｙ一÷时称为曼宁公式，
Ｙ值采用了一２．５√”一ｏ．１３一ｏ．７５￣／Ｒ（√＂一０．１）（，２ 为粗糙系数）公式计算时称为巴浦洛夫斯基公式，这 两个公式应用范围均较广。就谢才公式本身而言， 它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区，但由于 计算谢才系数Ｃ的经验公式只包括反映管壁粗糙 状况的粗糙系数胛和水力半径Ｒ，而没有包括流速 及运动粘度，也就是与雷诺数Ｒｅ无关，因此该式一 般仅适用于粗糙区。曼宁公式的使用条件为７＂／＜ ０．０２，Ｒ＜０．５ ｍ；巴浦洛夫斯基公式的适用条件为 ０．１ ｍ≤Ｒ≤３ ｍ，０．０１１≤，２≤Ｏ．０４。 ３．３海澄一威廉公式
在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公 式相关的条文，笼统采用达西公式，但并未明确要求 计算Ａ值采用的经验公式。由于舍维列夫公式是建 立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上，然而现在 一般采用的钢或铸铁材质管道，内壁通常需进行防 腐内衬，经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管、旧铸 铁管内壁光滑得多，也就是说△值小得多，采用舍 维列夫公式显然也就会产生较大的计算误差，因此 舍维列夫公式并不适用于对这些管道的计算，该公 式的适应范围相应较窄。经过内衬的金属管道采用 柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理。
长距离输水管道水力计算公式的选用
王雪原 黄慎勇 付忠志
（中国市政工程西南设计研究院，成都６１００８１）
摘要就长距离输水管道的材质、管道口径和衬里等管道特性因素，结合各设计规范的推荐公 式进行了对比分析，并根据各水力计算公式的适用范围及限制条件，指出不同管道特性条件可能对 水力计算结果造成的影响，建议在大口径长距离输水管道设计中采用对三个紊流区域均适用的柯列 勃洛克公式替代海澄一威廉公式，以期得到较为安全合理的设计成果。
大多供水工程的设计按照水温１０℃，运动粘度 １．３×１０＿６ ｍ２／ｓ的条件考虑，因此雷诺数实际受流 速及管道口径的影响。以塑料管道为例，在正常设 计流速范围条件下，管道内径大于１００ ｍｍ时，虽然 管道仍然处于紊流光滑区，但其雷诺数Ｒｅ＞１０５，也 就是说已经超出了布拉修斯公式的适用范围，而且 误差大小与雷诺数成正比。对ＰＶＣ—Ｕ管，采用布 拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算，当管内径 为５００ ｍｍ，流速１．５ ｒｎ／ｓ时，采用布拉修斯公式得 出的水力坡降比柯列勃洛克公式的结果低１ｌ％以 上。采用《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》 推荐的修正公式与柯式对比计算，修正公式计算结 果，小口径管偏安全，中等口径与柯式符合较好，大 口径管的负误差达５％以上。因此笔者认为，大口
关键词 长距离输水管道水力计算公式适用范围 管道特性条件
Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ
Ｗａｎｇ Ｘｕｅ—ｙｕａｎ，Ｈ ｕａｎｇ Ｓｈｅｎ—ｙｏｎｇ，Ｆｕ Ｚｈｏｎｇ—ｚｈｉ
（Ｓｏｕｔｈ－Ｗｅｓｔ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ［ｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１ ００８１，Ｃｈｉｎａ）
海澄一威廉公式可以适用于各种不同材质管道 的水力计算，其中海澄一威廉系数Ｃｎ的取值应根据 管材确定。对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑 的内防腐涂层的管道，其海澄一威廉系数应该参考类 似工程经验参数或者实测数据，合理取用。
因此，无论采用达西公式、谢才公式或者海澄一
３４给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６
式）
《埋地聚乙烯给 水管道工程技术规 程》（ＣＪＪ １０ｌ一２００４）
海澄一威
８
Ｃｈ
廉公式
各ｆｔ，管材
《建筑给水排水 设计规范》（ＧＢ ５００１５—２００３）
９ 达西公式 Ａ
液相流 的各种管 道
《工业金属管道 设计规范》（ＧＢ ５０３１６—２０００）
３公式的适用范围 ３．１达西公式
达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀 流沿程损失普遍计算式，该式适用于任何截面形状 的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力 系数Ａ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用 经验公式计算得出。舍维列夫公式、布拉修斯公式
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ ｗｅｒｅ ｃｏｍ— ｐａｒｅｄ ｆｏｒ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｓｕｂｓｔａｎｔｉｖｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅ，ｐｉｐｅ－ ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｎｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｆｏｒｍｕｌａ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｉｐｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｒｉ—ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｚｏｎｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｂｅｓｔ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ Ｈａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｆｏｒｍｕｌａ ｔｏ ｇｅｔ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｓａｆｅｔｙ．
ＰＶＣ—Ｕ、ＰＥ等塑料管道，或者内衬塑料的金 属管道，因为其内壁△值很低，一般处于０．００１ ５～ ０．０１５，管道流态大多位于紊流光滑区，采用适用光 滑区的布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能 够得到与实际接近的计算结果。因此，《埋地硬聚氯 乙烯给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙烯给水管 道工程技术规程》中对塑料管道水力计算选用的公 式均是合理的且与《室外给水设计规范》并不矛盾。
海澄一威廉公式是在直径≤３．６６ ｍ工业管道的 大量测试数据基础上建立的著名经验公式，适用于 常温的清水输送管道，式中海澄一威廉系数Ｃｎ与不 同管材的管壁表面粗糙程度有关。因为该式参数取 值简单、易用，也是得到广泛应用的公式之一。此公
给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６ ３３
式适用范围为光滑区至部分粗糙过渡区，对应雷诺 数Ｒｅ范围介于１０４～２×１０６。 ４管材对选择计算公式的影响
径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式 计算，而更宜于采用如柯列勃洛克公式等适用条件 更宽的其他经验公式，或应通过试验对其进行修正。
与上述情况类似，采用谢才公式计算时，如果管 道内径大于２ ｍ时则不应采用曼宁公式计算谢才系 数。如果采用巴浦洛夫斯基公式，其适用管径可以 达到１２ ｍ，对一般输水工程管道已完全足够了。
万方数据
及柯列勃洛克（Ｃ．Ｆ．ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ）公式等均是针对工 业管道条件计算Ａ值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温１０℃，运动粘 度１．３×１０１ｍ２／ｓ，适用于旧钢管和旧铸铁管，紊流 过渡区及粗糙区。该公式在国内运用较广。
柯列勃洛克公式去一一２ ｌｇ（ｆ乞＋嚣）（△
为当量粗糙度，Ｒｅ为雷诺数）是根据大量工业管道 试验资料提出的工业管道过渡区Ａ值计算式，该式 实际上是尼古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结 合，适用范围为４ ０００＜Ｒｅ＜ｉ０８。大量的试验结果 表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结 果吻合良好，不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区， 而且覆盖了整个过渡粗糙区，该公式在国外得到极 为广泛的应用。
ｕ—Ｃ胡万
（２）
铲糌 海澄一威廉（Ｈａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓ）公式：
（３）
不进行长距离输水，长距离输水管道在城市供水工
程的建设总投资中所占的比重也越来越大，因此对
式中＾ｆ——沿程损失，ｍ；
长距离输水管道的合理设计显得更加重要，而对管
Hale Waihona Puke Baidu
Ａ——沿程阻力系数；
道进行准确的水力计算则是确定方案可行性和经济
Ｚ——管段长度，ｍ；
不同管道由于制造工艺、材质的不同，其表面粗 糙度是不同的。对于长距离输送管道，由于管道粗 糙度差异，对输送能耗的影响则显得更为突出。在 常规的工程设计流速范围内，相同内径不同表面粗 糙度的管道，在同一流速下其管内水流完全可能处 于不同的紊流状态，而如若其水流状态超过了所应 用水力计算经验公式的适用范围，则计算结果误差 会大大增加，在长距离输送管道上这一误差会放大 而导致难以预计的后果。
管渠及采 用砂浆内衬 的金属管
输配水管 道及配水管 网水力平差
规范名称
《室外给水设计规 范》（ＧＢＪ １４—８７，已 废止）
《室外给水设计规 范》（ＧＢ ５００１３— ２００６）
Ａ（修正
硬聚氯
《埋地硬聚氯乙烯
６ 达西公式 的布拉修 乙烯给水 给水管道工程技术规
斯公式）
管
程》（Ｃ日∞１７：２０００）
Ａ（柯列 ７ 达西公式 勃洛克公 ＰＥ管
表１ 各规范推荐采用的水力计算公式
序号 推荐公式 ｌ 达西公式
２ 谢才公式
３ 达西公式 ４ 谢才公式
海澄一威
５
廉公式
参数（参数 计算公式）
Ａ（舍维 列夫公式）
Ｃ（曼宁 公式、巴浦 洛夫斯基 公式）
Ｃ（曼宁 公式、巴浦 洛夫斯基 公式）
Ｃｈ
适用管道
旧钢管、 旧铸铁管
混凝土 管和钢筋 混凝土管
塑料管 混凝土
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｒａｎｇｅ；Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｆｅａｔｕｒｅ
０前言
谢才（Ｃｈｅｚｙ）公式：
城市供水工程中，长距离管道输水是一种常见 输水形式，其输水的水头损失主要为沿程水头损失。 由于水资源的日益缺乏，越来越多的城市已经不得
万方数据
威廉公式计算，不同管材的差异均表现在管内壁表 面当量粗糙程度的不同上，各公式中与粗糙度相关系 数的取值是影响计算结果的重要因素。值得一提的 是，同种材质管道由于采用不同的加工工艺，其内表 面的粗糙度也可能有所差异，这一因素在设计过程 中也应重视（常用管材的粗糙系数参考值见表２）。
表２常见管材粗糙度相关系数参考值
０．３６
０．１８
聚氯乙烯管 聚乙烯管 玻璃钢管
０．００９ ０．００９ ０．００９～Ｏ．０１
１５０ １５０ １５０
０．００１ ５～Ｏ．００７ Ｏ．０ｌ～Ｏ．０１５ Ｏ．０１
５管径对选择计算公式的影响 …Ｊ
根据雷诺数计算公式Ｒｅ一坐，雷诺数与流速
Ｖ
ｕ、管径ｄ成正比，与运动粘度ｖ成反比，因此对应管 道的不同设计条件应对所使用计算公式的适用范围 进行复核，保证计算的准确性。
性的一个十分重要的步骤。
ｄ——管道计算内径，ｍ；
１ 常用的水力计算公式 供水工程中的管道水力计算一般按照均匀流计
卜谢才系数； ｇ——重力加速度，ｍ／ｓ２；
算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有：
ｉ——水力坡降；
达西（Ｄａｒｃｙ）公式：
铲Ａ吉蓦
Ｒ——水力半径，ｍ；
（１）
Ｑｒ一流管速道，流ｍ／量ｓ，；ｍ３ ｓ；
３２给水排水Ｖ０１．３２ Ｎｏ．１０ ２００６
万方数据
Ｃｈ——海澄一威廉系数。 其中达西公式、谓｝才公式对于管道和明渠的水 力计算都适用。海澄一威廉公式影响参数较少，作为 一个传统的公式，在国内外被广泛用于管网系统的 计算。三种水力计算公式中，与管道内壁粗糙程度 相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 ２规范中水力计算公式的规定 查阅《室外给水设计规范》及其他各管道设计规 范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式 也有所差异，见表ｌ。
管材类型
海澄一威廉
粗糙系数”
系数Ｃｈ
焊接钢管（新）
０．０１１
１４５
铸铁管（新）
０．０１２
１３０
水泥砂浆衬里
０．０１１ｔ０．０１２
１４０
金属管
镀锌钢管
０．０１６
１２０
钢筒混凝土管
（离心法）、预应力 ０．０１３ｔ０．０１４
１３５
混凝土管
钢简混凝土管
Ｏ．０１１
１４０
（立式振捣法）
当量粗糙度 Ａ／ｍｍ
０．０４５ｔ０．０９ Ｏ．２５ Ｏ．３ Ｏ．１５
布拉修斯公式Ａ＝拦是１９１２年布拉修斯总
结光滑管的试验资料提出的，适用条件为４ ０００＜Ｒｅ ＜ｉ０５，一般适用于紊流光滑管区的计算。 ３．２谢才公式
该式于１７７５年由Ｃｈｅｚｙ提出，实际是达西公式 的一个变形式，式中谢才系数Ｃ一般由经验公式
ｃ一三Ｒｇ’计算得出，其中Ｙ一÷时称为曼宁公式，
Ｙ值采用了一２．５√”一ｏ．１３一ｏ．７５￣／Ｒ（√＂一０．１）（，２ 为粗糙系数）公式计算时称为巴浦洛夫斯基公式，这 两个公式应用范围均较广。就谢才公式本身而言， 它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区，但由于 计算谢才系数Ｃ的经验公式只包括反映管壁粗糙 状况的粗糙系数胛和水力半径Ｒ，而没有包括流速 及运动粘度，也就是与雷诺数Ｒｅ无关，因此该式一 般仅适用于粗糙区。曼宁公式的使用条件为７＂／＜ ０．０２，Ｒ＜０．５ ｍ；巴浦洛夫斯基公式的适用条件为 ０．１ ｍ≤Ｒ≤３ ｍ，０．０１１≤，２≤Ｏ．０４。 ３．３海澄一威廉公式