顶山144km玻璃钢供水管道工程设计总结（3）(1)

摘要：顶山供水管道工程是为解决北疆供水工程施工、运行而兴建的一项附属工程，设计流量384m3/h，最大日供水量9000m3/d。该工程的特点是水位差大，总可利用水头达143m，是一个可以充分利用地形实现122km管道重力输水的供水工程，输水干管总长达144km，水泵扬水部分占22km。本文简要介绍该管道工程设计遇到主要问题及解决对策。

关键词：玻璃钢管道 长距离 供水 设计 总结

　2.5 管道设计

　　2.5.1 水力学计算

　　进行管道水力学分析计算时，重点研究水头损失、水锤现象。本次玻璃钢管水力计算采用《玻璃钢加砂管道》中介绍的公式计算，即先计算雷诺数，然后根据公式进行判断，是属于水力光滑区，还是粗糙区，还是混合摩擦区，最后按不同的公式计算水力坡降和水头损失。

　　① 节点流量及管段流量计算：按供水区段流量沿渠线长的线形分布进行计算，管段流量根据流进节点的流量等于流出节点的流量进行计算。

　　② 管道基本水力学计算：本工程管内的水流为压力管流，其过水能力按压力管道公式进行计算：q=μω（2gz）1/2，式中q—过水流量(m3/s)，ω—过水断面面积(m2)，z—进出口水位差，即总水头损失(m)，μ—流量系数，与管内沿程摩擦损失及局部阻力损失有关。最关键的参数为管径、总水头等参数，选定一种管材后，糙率确定，试算管径、流速，直至得到合适的管径、流速。

　　③ 雷诺数、当量粗糙度、水力摩阻系数计算：按水力学有关公式计算雷诺数、当量粗糙度，根据雷诺数、当量粗糙度判别水流状态，选择不同公式计算水力摩阻系数

　　④ 计算水力坡降：管道水力坡降计算按压力管道计算公式进行计算，即j=λ/d*（v2/(2g)），j—管道水力坡降，λ—管道水力摩阻系数，d—管径(m)，v—管内流速(m/s)，g—重力加速度(m/s2)。

　　⑤ 管道水头损失计算：管道总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和，管段沿程水头损失按计算出的管道水力坡降计算，局部水头损失初估为沿程水头损失的10%，等管线布置完成后再根据阀门、弯头等详细计算。

　　⑥ 管道水压计算：按照最不利供水节点的控制自由水压取10.0m计，自由水压为水压标高减去地面标高，水压标高应从最不利供水节点向水源点或供水点计算。为工程运行安全计，全供水管道水压按各段静水压选取管道，即当管道下游关闭止回阀时，由泵站扬水所形成的最大水压。

　　⑦ 水锤防护计算：凡是有泵及压力管道的地方就会有水锤，因此水锤是长距离输水工程的一个重要的技术问题，也是造成工程事故的一个主要原因。扬水泵站及压力最高段管道是水锤防护的重点，设计主要是分析出现水锤的可能性，研究出现水锤现象时管道的承受能力，并考虑合适的工程措施加以解决。当有压管路中某一点管路中的工作部件工作状态的改变，会引起管内流速的急剧变化，从而引起流体压强大幅度的改变，这种水击压强的升高和降低，可以达到很高的数值，有时甚至会引起管道严重变形，或发生管壁破裂等严重事故。

　　水锤现象计算公式参考水力学，主要计算公式如表3。按不同壁厚计算本工程不同压力发生水锤时的最大流量及流速变化如表4。设计要求0.85≤v≤3.0 m/s，从计算结果分析，均可以满足要求。为安全起见，在一级扬水泵站出口处加设液控缓闭止回阀，防止过大水击压力破坏管道及水泵。

　　表3                   有压长输管道水锤计算公式

　　表4                  不同壁厚压力管道发生水锤时流速增量变化

　　2.5.2 结构计算

　　玻璃钢管道参考以往工程经验、投资、以及管线制造特点，根据设计压力分为两类：工压大于1.0mpa采用纯聚酯玻璃钢管道，工压小于等于1.0mpa采用玻璃钢夹砂管道，刚度均为s_n5000。按照jc552-94及jc/t838-1998玻璃钢设计标准规范进行管道结构设计，并由厂家进行管道壁厚分析计算，同设计管道壁厚进行分析比较，重点研究管道设计工作年限、管道环向失效应力、刚度等参数。厂家根据设计参数进行铺层设计,确定参数后进行生产，并按规范要求进行生产。该项设计的主要目的是确定管道壁厚。

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