长距离输水管道阻力损失计算
水管沿程阻力计算公式
水管沿程阻力计算公式水管沿程阻力计算公式这事儿啊，说起来还挺有意思的。
咱们先来说说啥是水管沿程阻力。
想象一下，水在水管里欢快地跑着，但是这一路上可不顺畅，它会遇到各种各样的阻碍，就好像我们在路上碰到堵车一样。
而这些阻碍让水流得不那么痛快的力，就是沿程阻力啦。
那怎么来计算这个沿程阻力呢？这就得提到一个重要的公式：$h_f = λ \frac{l}{d} \frac{v^2}{2g}$ 。
这里面的$h_f$ 就是沿程阻力水头损失，λ是沿程阻力系数，l 是管长，d 是管径，v 是平均流速，g 是重力加速度。
为了让您更好地理解这个公式，我给您讲个我亲身经历的事儿。
有一次，我家里的水管出了点问题，水流变得特别小。
我就琢磨着是不是沿程阻力太大了。
我拿出尺子量了量水管的长度和管径，还估算了一下水流的速度。
然后根据这个公式算啊算，发现果然是因为水管太长，而且管径有点小，导致沿程阻力增大，水就流得慢了。
在实际生活中，这个沿程阻力的计算可重要啦。
比如说在城市的供水系统中，如果不把沿程阻力算清楚，那高楼里的居民可能就用不上水啦。
或者在工厂的生产线上，要是沿程阻力没算好，可能会影响到生产效率呢。
再来说说这个沿程阻力系数λ。
它可不是个固定的值，它会受到很多因素的影响，比如水管的内壁粗糙度、水流的雷诺数等等。
这就好像我们在路上开车，路况不同，堵车的情况也不一样。
管径的大小也对沿程阻力有很大的影响。
管径越大，水流受到的阻碍相对就越小，沿程阻力也就越小。
这就好比宽敞的大马路，车跑起来就顺畅得多。
管长就更不用说啦，水管越长，水流遇到的阻碍就越多，沿程阻力自然就越大。
而水流的速度也是一个关键因素。
速度越快，沿程阻力也会相应增大。
总之，水管沿程阻力的计算可不是一件简单的事儿，需要我们综合考虑各种因素，运用好这个计算公式。
只有这样，我们才能让水在水管里欢快地流淌，满足我们生活和生产的各种需求。
希望通过我的讲解，您对水管沿程阻力计算公式有了更清楚的认识。
管道阻力损失计算公式
管道阻力损失计算公式
管道阻力损失是流体在管道中经历的机械能损失，由其内的摩擦力，压力损失和间断损失组成。
管道阻力损失的计算公式是：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (f / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：流体流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
f：管道内摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。
管道阻力损失计算公式可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，从而更好地控制管道的设计和运行。
管道阻力损失的计算公式可以用于计算水管、汽油管、空气管、蒸汽管等各种流体的阻力损失。
例如，可以用来计算水管中水流的阻力损失，计算公式如下：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (0.02 / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：水流流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
0.02：水流的摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。
通过计算管道的阻力损失，我们可以更好地控制管道的运行，从而更有效地利用管道的资源。
管道阻力损失的计算公式实际上是一种能量守恒定律，它也可以用于分析水力学系统中流体的流动特性，从而发现和解决流体流动中的问题。
总之，管道阻力损失计算公式是一个非常有用的工具，可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，更好地控制管道的设计和运行。
多目标长距离输水管道系统调压设计探讨
收稿日期:2021-02-01作者简介：李朋，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师。
□李朋摘要归纳总结长距离输水管道系统中常用的调压方案和措施，分析其适用情况。
以河北省南水北调配套工程某输水管线为工程实例，根据工程现状存在问题进行调压设计，经综合比选确定调压方案，通过在管线末端增设旁通管、增大水头损失，满足配水井水位要求，使得输水管线系统在小流量供水工况下运行正常。
关键词输水管线；管线系统；水头损失长距离输水工程能够有效解决我国北方地区水资源匮乏问题，满足国民经济迅速发展和人民生活水平不断提高对水的需求。
对于输水方式的选择，管道输水方式因对地质条件要求较低，施工方便，渗漏率小，造价较低等优点而被广泛应用。
例如，南水北调中线配套输水工程多采用管道输水。
长距离输水管道工程一般包括多个供水目标，不同供水目标的水量、水压需求不同。
因此，需要对输水管网各节点进行流量和压力调节与控制，以满足供水目标对水压的要求。
此文归纳总结了在长距离输水管道系统中常用的调压方案和措施，并分析了其适用情况。
同时，以河北省南水北调配套工程某输水管线为工程背景，根据工程现状存在的调压问题，进行调压设计，采取相应的调压措施，使得输水管线工程满足运行要求。
1.水力计算基本公式1.1管道阻力损失对于输水管线而言，管道阻力损失为：∑H =Hi+h j式中：H i —管线沿程水头损失(m)；h j —管线局部水头损失(m)。
1.2管线沿程水头损失沿程水头损失采用谢才公式：H i =LV 2C 2R C=1nR 16式中：L —管道长度(m)；C —谢才系数；n —糙率系数；R —水力半径(m)；Q —设计流量(m 3/s)；v —平均流速(m/s)。
1.3局部水头损失计算h j =∑ζv 22g式中：v —管道水流平均流速(m/s)；ζ—局部水头损失系数。
局部水头损失系数依据水力计算手册、给排水手册等介绍的公式、图表计算或选用。
水管阻力计算公式
水管阻力计算公式是流体动力学中一个重要的概念，用于计算水管中的阻力损失。
在给定的水流速和管道条件下，通过这个公式可以精确地计算出水头损失，从而为水力设计提供依据。
在计算水管阻力时，我们需要考虑两种类型的阻力：沿程阻力和局部阻力。
沿程阻力是由于水流在管道中流动时，受到管壁的摩擦和黏滞力的作用而产生的阻力。
这种阻力与管道的长度、直径、流速、水的密度和黏滞性等因素有关。
局部阻力则是指水流在通过管道中的各种管件、阀门、弯头等局部障碍物时所产生的阻力。
这种阻力与局部障碍物的形状、尺寸、水流方向改变的程度等因素有关。
沿程阻力的计算公式是R=λ/D*(ν^2*γ/2g)，其中ν表示流速，λ表示阻力系数，γ表示密度，D表示管道直径，P表示压力，R表示沿程摩擦阻力。
这个公式是经过严格的理论推导和实验验证得出的，它可以比较精确地计算出给定条件下水流的沿程阻力。
局部阻力的计算公式是ΔP=λ*v^2/(2*g)，其中ΔP表示局部阻力，λ表示局部阻力系数，v表示水管水流速，g表示重力加速度。
这个公式也可以通过理论推导和实验验证得出，用于计算水流通过局部障碍物时的阻力损失。
在进行水力设计时，我们需要考虑水管的总阻力损失。
总阻力损失的计算公式是h(Pa)=R*l+∑ΔP*A，其中R表示单位管长直管段的沿程阻力（简称比摩阻），l表示直管段长度，A表示管段截面积。
通过这个公式，我们可以根据具体的水管长度、直径、流速和水质条件等参数，计算出总的水头损失，从而为水力设计提供依据。
在进行水力设计时，我们还需要考虑其他因素对水流阻力的影响。
例如，水质条件对水流的黏滞性和阻力系数有一定的影响；管道材料和粗糙度也会影响水流的阻力；此外，管道中的弯头、阀门等局部障碍物的数量和类型也会影响水流的局部阻力。
因此，在计算水管阻力时，需要综合考虑各种因素，以获得更加准确的结果。
综上所述，水管阻力计算公式是水力设计中一个重要的概念，它可以帮助我们精确地计算出水头损失，从而为水力设计提供依据。
长距离输水管道水力计算公式的初探
长距离输水管道水力计算公式的初探在输水工程施工过程中，水流从管道经过时造成的水力损失是一个需要重点解决的问题，使用公式的合理性直接影响到设计方案的合理性及经济性，同时对水锤防护和泵型选择具有重要意义，基于此本文对长距离输水管道水力计算公式的选用进行探讨。
标签：长距离输水管道水力计算公式1长距离输水管道水力计算的公式长距离输水管道一般根据均匀流进行水力计算，当前主要使用的公式有：（1）谢才公式：V=C■（2）达西公式：hf=λ■■（3）海澄威廉公式：hf=■在公式中，沿程损失为hf，单位为m，管道长度为l，单位为m，沿程阻力系数为λ，管道计算内径为d，单位为m，重力加速度为g，单位为m/s2，谢才系数为C，水力坡降为i，水力半径为R，管道流量为Q，m3/s，流速为v，m/s。
海澄威廉系数为Ch。
在以上三个公式中，对于明渠水力和管道使用谢才公式和达西公式比较适用，由于海澄威廉公式对参数造成比较少，在计算管网系统时使用的比较多。
2选择的管道材料对计算公式造成的影响由于管道材质不同和工艺不同，管道表面的粗糙程度差异性较大。
长距离输水过程中，管道越粗糙，管道输送时产生的能耗就越大。
工程设计过程对于直径相同但是粗糙程度不同的管道，相同流速下管道中的水处于的紊流状态是不同的，当水流状态超过了使用的水力计算公式的适用范围，就会提高计算误差，而这一误差的出现会导致无法预计的后果出现。
大多数的管材使用达西公式进行计算，只有混凝土管道建议使用谢才公式。
新版《室外给水设计规范》中，将舍维列夫公式的有关条文取消，只是笼统的对达西公式进行使用，没有明确指出计算λ值时需要使用的经验公式，考虑到舍维列夫公式是在就铸铁管和旧钢管的基础上建立起来的，当前使用的铸铁材料或钢质管道通常会对管道的内壁进行防腐处理，经过处理后的钢管内壁比较光滑，摩擦力很小，如果仍然使用维列夫公式进行计算就会出现比较大的误差，所以对这些管道进行计算时，使用舍维列夫公式并不合适。
管道沿程水头损失三种计算方法
管道沿程水头损失三种计算方法管道沿程水头损失是指流体在管道中由于摩擦阻力和其他因素导致的能量损失。
在工程设计中，准确计算管道沿程水头损失十分重要。
下面将介绍三种常用的计算方法：Darcy-Weisbach法、Hazen-Williams法和Manning公式。
1. Darcy-Weisbach法：Darcy-Weisbach法是一种经验公式，被广泛用于计算流体在管道中的摩擦阻力。
根据该法，管道沿程水头损失可以通过以下公式计算：hf = f * (L/D) * (V^2/2g)其中，hf表示管道沿程水头损失，f为阻力系数，L为管道长度，D 为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
阻力系数f可以通过Colebrook-White公式计算，但是该公式存在迭代过程，计算较为复杂。
因此，在实际工程中，一般使用基于Darcy-Weisbach法的Moody图或以f为参数的简化公式进行计算。
2. Hazen-Williams法：Hazen-Williams法是一种简化计算方法，适用于水力学设计中对于流速和水头损失的估算。
该方法假设水头损失仅与流速成线性关系，忽略了管道内的摩擦阻力。
根据该法，水头损失可以通过以下公式计算：hf = 10.67 * (Q/C)^1.852 * (L/D^4.87)其中，hf表示管道沿程水头损失，Q为流量，C为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径。
摩擦系数C是由管道材料和粗糙度等参数决定的，可以通过经验公式或实验数据查表获得。
Hazen-Williams法适用于流量变化较小的情况，具有计算简便的优点。
3. Manning公式：Manning公式是一种适用于自然河流和管道流动的方法，根据河床粗糙度和比水深等参数计算流体在河道或管道中的摩擦阻力。
hf = [(1.49/n^2) * (V^2/2g)] * (R^(4/3)) * (S^(1/2))其中，hf表示管道沿程水头损失，n为曼宁粗糙系数，V为流速，g 为重力加速度，R为水力半径，S为水力坡度。
水力计算公式选用
长距离输水管道水力计算公式的选用1． 常用的水力计算公式：供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:达西（DARCY ）公式：gd v l h f 22**=λ（1）谢才（chezy ）公式：i R C v **= （2）海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式：87.4852.1852.167.10dC lQ h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，mλ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，md-----管道计算内径，mg----重力加速度，m/s 2C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，mQ ―――管道流量m/s 2v----流速 m/sC n ----海澄――威廉系数其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。
海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。
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3． 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1：表1 各规范推荐采用的水力计算公式4． 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公式，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λ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，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ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*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21λλ+∆*-=d (Δ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λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000<Re<108.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,该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式25.0Re 316.0=λ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4000<Re<105,一般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,式中谢才系数C 一般由经验公式y e R n C *=1计算得出,其中61=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (n 为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,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n 和水力半径R,而没有包括流速及运动年度,也就是与雷诺数Re 无关,因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m 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-威廉系数Ch 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.此公式适用范围为光滑区至部分粗糙度区,对应雷诺数Re 范围介于104-2*106.通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它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的相关条文,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ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Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.PVC-U,PE 等塑料管道,或者内衬塑料得金属管道,因为其内壁Δ值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区得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得计算结果.因此, 《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理得且与《室外给水设计规范》并不矛盾. 海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道得水力计算,其中海澄-威廉系数Ch 得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得内防腐涂层得管道,其海澄-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-威廉公式计算,不同管材得差异均表现在 管内壁表面当量粗糙程度得不同上,各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重要因素.值得一提得是,同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得粗糙度也可能有所差异,这一因素在设计过程种也应重视(常用管材得粗糙度系数参考值见表2) 表2 常见管材粗糙度相关系数参考值5.管径对选择计算公式得影响 根据雷诺数计算公式vVdRe ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.大多说供水工程得设计按照水温10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/s 得条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径得影响.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100mm 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得适用范围,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500mm ,流速1.5 m/s 时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克得结果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得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,大口径管得负误差达5%以上.因此笔者认为,大口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波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式,或应通过试验等对其进行修正.与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m 时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完全足够了.海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS 和HAZEN 在大量工业管道现场或试验测量或得的.该公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制.由此可见,对于口径大于2m 得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式计算,大量试验结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好,水力条件适用范围广,虽然运用该式需要进行多次迭代计算才能得到λ值,较为麻烦,不过运用计算机简单编程既能方便地得到较为准确地结果,手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.。
管路长度压力损失计算公式
管路长度压力损失计算公式在工程领域中，管路长度压力损失是一个重要的参数，它可以帮助工程师们准确地计算管路系统的性能和能耗。
管路长度压力损失是指流体在管路中流动时由于管道摩擦和弯头、阀门等元件的阻力而导致的压力损失。
在设计和运行管路系统时，准确地计算管路长度压力损失对于保证系统的正常运行和提高系统的效率非常重要。
管路长度压力损失的计算公式是基于流体力学和流体动力学的理论基础而建立的，它可以通过管道的长度、流速、管道直径、流体密度和粘度等参数来计算。
通常情况下，管路长度压力损失可以用以下的公式来表示：ΔP = f (L/D) (ρv^2/2)。
其中，ΔP表示管路长度压力损失，f表示摩擦阻力系数，L表示管道长度，D表示管道直径，ρ表示流体密度，v表示流速。
在这个公式中，摩擦阻力系数f是一个重要的参数，它是根据流体在管道内的流动状态和管道壁面的粗糙度来确定的。
通常情况下，可以通过查表或者使用经验公式来计算摩擦阻力系数。
管道长度L、管道直径D、流体密度ρ和流速v都是可以通过实际测量或者计算得到的参数。
通过上述公式，我们可以看到管路长度压力损失与管道长度、管道直径、流速和流体密度等参数都有关系。
在实际工程中，我们可以根据具体的管路系统参数来计算管路长度压力损失，从而为系统的设计和运行提供重要的参考依据。
在工程实践中，准确地计算管路长度压力损失对于保证管路系统的正常运行和提高系统的效率非常重要。
首先，管路长度压力损失的准确计算可以帮助工程师们合理地选择管道的直径和长度，从而减小管道系统的能耗和运行成本。
其次，管路长度压力损失的准确计算也可以帮助工程师们预测管道系统的性能，从而及时地发现和解决系统中可能存在的问题。
在实际工程中，为了准确地计算管路长度压力损失，工程师们需要充分考虑管道系统的实际情况，包括管道的布置方式、管道材质、流体的物性参数等。
此外，工程师们还需要使用适当的计算方法和工具来进行计算，以确保计算结果的准确性和可靠性。
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hf
=
10.67 ∗ C 1.852
h
Q1.852 ∗ ∗ d 4.87
l
（3）
式中 hf------------沿程损失，m
λ―――沿程阻力系数
l――管段长度，m
d-----管道计算内径，m
g----重力加速度，m/s2
C----谢才系数
i----水力坡降；
R―――水力半径，m
Q―――管道流量 m/s2
PVC-U,PE 等 塑 料 管 道 , 或 者 内 衬 塑 料 得 金 属 管 道 , 因 为 其 内 壁 Δ 值 很 低 , 一 般 处 于
0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区得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得计算结果.因此, 《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技
表 2 常见管材粗糙度相关系数参考值
管材类型 焊接钢管(新) 铸铁管(新) 水泥砂浆衬里金属 管 镀锌钢管
粗糙系数 n 0.011 0.012
0.011-0.012
0.016
海澄-威廉公式 Ch 145 130
140
120
当量粗糙度Δ/mm 0.045-0.09 0.25
0.3
0.15
钢筒混凝土管(离心
术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理得
且与《室外给水设计规范》并不矛盾.
海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道得水力计算,其中海澄-威廉系数 Ch 得取值应
根据管材确定.对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑得内防腐涂层得管道,其海澄-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.
公式得适用范围,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 500mm ,流速 1.5 m/s 时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比 柯列波列克得结果低 11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得修正 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 径管得负误差达 5%以上.因此笔者认为,大口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波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式,或应通过试验 等对其进行修正. 与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于 2m 时则不采用曼宁公式计算谢才 系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到 12m,对一般输水工程管道已完全足 够了. 海澄-威廉公式的数据基础是 WILLIAMS 和 HAZEN 在大量工业管道现场或试验测量或得的.该 公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该 公式编制.由此可见,对于口径大于 2m 得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全. 6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管 道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响. 大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式计算,大量试验 结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好,水力条件适用范围广,虽然运用该式需 要进行多次迭代计算才能得到λ值,较为麻烦,不过运用计算机简单编程既能方便地得到较 为准确地结果,手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.
了整个过渡粗糙区,该公式在国外得到及为广泛的应用.
布拉修斯公式 λ
=
0.316 Re 0.25
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
4000<Re<105,一般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,式中谢才系数 C 一般由经验公式
因此,无论采用达西公式,谢才公式或者海澄-威廉公式计算,不同管材得差异均表现在 管
内壁表面当量粗糙程度得不同上,各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重
要因素.值得一提得是,同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得粗糙度也可能
有所差异,这一因素在设计过程种也应重视(常用管材得粗糙度系数参考值见表 2)
长距离输水管道水力计算公式的选用
1． 常用的水力计算公式：
供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计
算公式有:
达西（DARCY）公式：
hf
= λ l ∗v2 d ∗2g
谢才（chezy）公式：
（1）
v =C∗ R∗i
（2）
海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS）公式：
C = 1 R ∗ e y 计 算 得 出 , 其 中 y = 1 时 称 为 曼 宁 公 式 ,y 值 采 用
n
6
y = 2.5 n − 0.13 − 0.75 R ( n − 0.1) (n 为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,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 n 和水力半径 R,而 没有包括流速及运动年度,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
通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材 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的相关条文,笼统采用达西公式,但未明 确要求计算λ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Δ值小得多,采用舍维列夫公式显 然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列 勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.
应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.
大多说供水工程得设计按照水温 10℃,运动粘度 1.3*10-5 m2/s 得条件考虑,因此雷诺数实际
受流速及管道口径得影响.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
100mm 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
法),预应力混凝土管 0.013-0.014 135
0.36
钢筒混凝土管(立式
震捣法)
0.011
140
聚氯乙稀管
0.009
150
聚乙烯管
0.009
150
玻璃钢管
0.009-0.01
150
0.18
0.0015-0.007 0.01-0.015 0.01
5.管径对选择计算公式得影响
根据雷诺数计算公式 Re = Vd ,雷诺数与流速 v,管径 d 成正比,与运动粘度成反比,因此对 v
v----流速 m/s
Cn----海澄――威廉系数
其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参
数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。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
3． 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 1：
式的适用条件为 n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为 0.1m≤R≤3m;0.011≤n≤ 0.04. 3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m 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-威廉系数 Ch 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.此公式适用范围为光滑区至 部分粗糙度区,对应雷诺数 Re 范围介于 104-2*106.
表 1 各规范推荐采用的水力计算公式
序号 推荐公式
1
达西公式
参数（参数计算公式） λ（舍维列夫公式）
适用管道 旧钢管，旧铸铁管
2
谢才公式
C（漫宁公式，巴浦洛夫斯基公 混凝土管和钢筋混凝土管 式）
规范名称
《室外给水设计规 范》GBJ14-87,已废 止。
3
达西公式
λ
塑料管
4
谢才公式
C（漫宁公式，巴浦洛夫斯基公 混凝土管渠及采用砂浆内衬的 《室外给水设计规
8
海澄－威廉公式 Ch
各种管材
《建筑给水排水设 计规范》 （GB50015-20039达西公式来自λ夜相流的各种管道
《工业金属管道设 计规范》 （GB50316-2000
4． 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公式，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λ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，布拉修斯公式及柯列勃洛克 （C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算λ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*10-6 m2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管, 紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广.
式
金属管
范
》
5
海澄－威廉公式 Ch
输配水管道及配水管网水力平 （GB50013-2006 差
6
达西公式
λ (修正的布拉修斯公式）
硬聚氯乙烯给水管
《埋地硬聚氯乙稀 给水埋地管道工程 技术规程》 （CECS17:2000)
7
达西公式
λ (柯列勃罗克公式）