无压和有压管道设计流量及管径计算

无压和有压管道设计流量计算及管径计算

一、管道设计流量计算

1、输水管设计流量。由取水水源至配水管网的输水管设计流量Q，一般按配水管网最大需水量进行设计，管网设计时还应加上输水管的漏失水量。输水管的漏失水量应根据管道的选用材质、接口形式、系统布置以及管道长度加以确定。若无资料统计，漏失水量一般按最大用水量的5%～15%考虑。

2、配水管网设计流量。考虑下列三种工况：

1)正常流量。配水管网设计正常流量应按管网内各用水处最大

流量计算。必要时可加上管网的漏失水量，漏失水量取值方

法同输水管。

2)配水管网若设计为环状管网，设计完成后，应按最不利管段

发生事故时工况进行校核，校核水量Q SK可按最大用水量的

70%计算。

Q SK=0.7Q(l/s)

3)消防流量。城镇供水管道还应考虑消防流量，此时应在正常

设计流量上加上消防流量。消防流量可按《建筑设计防火规

范》（GB50016-2010）的规定选用。

二、无压和有压管道的管径计算

管道设计流速应控制在经济流速0.9～1.5m/s范围内，超出此范围时应经技术经济比较确定。经济流速选择可参考以下经验值: 100mm＜D＜400mm时，V=0.6～0.9m/s；

D≥400mm时，V=0.9～1.4 m/s。

管道容许的最大流速，一般为2.5～3.0 m/s。

1、对非满流输水管（无压流）的管径选择，应根据管道埋设坡度（纵坡）和容许的流速确定。

根据经济流速计算所得的管径为非市场销售标准管径时，应将其标准化。标准管径选用的界限可参考表-1。

表-1 标准管径选用的界限 单位：mm

2、管道为满流或压力流时，计算管径的确定，可按下列公式计

算：

D=πυ

d

Q 4

式中：D —管道内径（m ），金属管的标称直径为内径，塑料

管的标称直径为外径（含壁厚）；

Q d —输水管计算流量（m 3

/s ）；

v — 管道经济流速（m/s ），根据选用管材及当地的

敷管单价和动力价格，通过计算确定，不同管径的经济流速也不相同，大直径管道的经济流速大于小直径管道。

管径标准化。输配水系统各管段直径应经技术经济比较确定，并可按沿程水头损失不变的原则，将同一管段设计成略大于和略小于计算管径的市场销售标准管径两段，按下式计算大管径设计长度占全管段设计长度的比例：

χ=b b b

b D D D D ------2

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式中：χ—大管径设计长度占全管段设计长度的比例；

D —计算管径（mm ）；

D1 —略大于计算管径的市场销售标准管径（mm）；

D2—略小于计算管径的市场销售标准管径（mm）；

b—沿程水头损失中的管径指数，由表-2选取。

表-2 管道沿程水头损失中的管径指数值

注：n—糙率系数；d—管径；Re—为雷诺数。

三、有关规范的规定

1、摘自《低压管灌工程技术规范》（GB/T20203-2006）管道系统各管段的直径，应通过技术经济计算确定；在初估管径时，可按表-3选择管内流速。

表-3 管道流速表单位：m/s

注：管道过混水时流速不应小于0.6 m/s。

2、摘自《微灌工程技术规范》（GB50085-2009）

1)主过滤器以下至田间的管道应采用塑料管与管件，管道公称压力应满足设计要求。

2)管道应能抗老化、施工方便、连接可靠，铺设在地表的管道不应透光。

3)支管及以上管道的首端应设控制阀，在埋设管道的阀门处设阀门井。

4)干支管的末端、低点处应设置洗排水阀和阀门井。 5)在首部最高处、管道起伏的高处、顺坡管道上端阀门的下游、逆止阀的上游均应设进排气阀。进排气阀通气面积的折算直径不应小于管道直径的1/4。

6)在直径大于50mm 的管道末端以及变坡、转弯、分岔和阀门处均应设置镇墩。当地面坡度大于20%或管径大于65mm 时，宜每隔一定距离增设支墩。

7)管道埋深应结合土壤冻层深度、地面荷载、机耕深度和排水条件确定。

3、摘自“喷灌工程技术规范”（GB/T50085-2007） 1)喷灌系统设计流量按下列公式计算：

Q=G n i p p

q η/1∑=

式中：Q —喷灌系统设计流量（m 3

/h ）；

q p —设计工作压力下的喷头流量（m 3

/h ）； n p —同时工作的喷头数目；

ηG —管道系统水利用系数，取

0.95～0.98。

2)机压喷灌系统支管以上各级管道的直径，应通过技术经济分析确定。

3)自压喷灌系统干管输水段的长度和直径，应根据管道材料、流量，地面坡度和喷灌需要的工作压力水头等因素，经技术经济分析确定。

4)校核设计计算时，管道最小设计流速不应低于0.3m/s，最大流速不宜超过2.5m/s。