供水管道安裝工程沖洗水量計(jì)算

1、.供水管道安裝工程沖洗水量計(jì)算俞良協(xié)胡子剛涂立?。ㄎ錆h市水務(wù)集團(tuán)有限公司管網(wǎng)管理部430034 ） 摘要 在現(xiàn)行的給水工程設(shè)計(jì)手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中沒(méi)有管道沖洗水量計(jì)算的具體方法，本文根據(jù)實(shí)際供水管道安裝工程中管道沖洗消毒采用的方式， 結(jié)合水力學(xué)理論原理，推導(dǎo)出了管道沖洗消毒水量的基本計(jì)算公式， 通過(guò)對(duì)管道沖洗水量計(jì)算的實(shí)例分析， 說(shuō)明了在制定管道沖洗消毒方案中應(yīng)注意的問(wèn)題， 提出了應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)供水管道沖洗水量計(jì)算及沖洗消毒工程項(xiàng)目信息管理的方法。 關(guān)鍵詞 供水管道沖洗消毒沖洗水量計(jì)算方法沖洗水量管理一、概述在新裝管道、維修管道、 新裝水表工程完工時(shí)， 都要對(duì)新裝管道進(jìn)行沖洗消毒，每年用于供水管道沖

2、洗消毒的水量在管網(wǎng)總供水量中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，由于供水管道安裝工程的特點(diǎn)，難以在施工過(guò)程中安裝水表 （管道沖洗時(shí)流速超出水表技術(shù)參數(shù)范圍）或計(jì)量裝置來(lái)計(jì)量管道沖洗消毒時(shí)所消耗的自來(lái)水用量，影響了供水企業(yè)在統(tǒng)計(jì)供水管網(wǎng)漏損水量的準(zhǔn)確性。按城市供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（ CJJ 92-2002 ）統(tǒng)計(jì)要求，管道沖洗用水量列入到有效供水量中，管道沖洗水應(yīng)按放水管直徑及管道壓力推算。如何推算管道沖洗水量？在現(xiàn)行的給水工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中沒(méi)有給出具體的計(jì)算方法，需要根據(jù)水力學(xué)基本原理來(lái)推導(dǎo)計(jì)算。供水管道安裝工程中所消耗的水量可分為試壓水量、沖洗水量、消毒水量和泄空水量。 試壓水量是在安裝完工后，

3、新裝管道試壓時(shí)消耗的水量；沖洗水量是指管道交付使用前 （管道并網(wǎng)運(yùn)行前） 沖洗新裝安裝或維修管道時(shí)消耗的水量；消毒水量是指管道沖洗后進(jìn)行含氯水浸泡消毒時(shí)消耗的水量；泄空水量是指供水管道安裝及維修工程時(shí)引起正在運(yùn)行中的管道停水（如新舊管道連接、 維修時(shí)的關(guān)閘管段），將停水管道系統(tǒng)內(nèi)存水放空時(shí)的水量。.二、計(jì)算模型根據(jù)工程流體力學(xué) 理論，管道沖洗水流運(yùn)動(dòng)屬恒定有壓流自由出流問(wèn)題，管道沖洗時(shí)進(jìn)水端接有壓水源管道，水流經(jīng)過(guò)沖洗管道后水頭損失下降，在管道出水端放水， 其出水端流量計(jì)算可按管嘴出流公式計(jì)算，沖洗管道沿程水頭損失可按達(dá)西公式計(jì)算。管道沖洗水量計(jì)算公式推導(dǎo)過(guò)程如下：（ 1）管道兩端水壓和管道水

4、頭損失的關(guān)系為：式中 Hi 、Hj 管道進(jìn)、出水兩端的水壓（米水柱）hij 管道水頭損失（米水柱）（ 2）管道沿程水頭損失可按達(dá)西公式計(jì)算：式中 阻力系數(shù)2g重力加速度（ m/s ）d1沖洗管道口徑（ m）3Q流量（ m/s ）（ 3）出水端流量計(jì)算按管嘴出流式中 流量系數(shù)（圓柱形外管嘴取值為0.82 ）d2出水（放水）管道口徑（m）（ 4）管道沖洗水量：3式中 Qc管道流量（ m/s ）T管道沖洗時(shí)間 (s)管道沖洗水量按放水管口徑及管道壓力推算，將（2-1 ）、（ 2-2 ）、（ 2-3 ）代.入（ 2-4 ）式后，可得出以水壓Hi 為自變量的管道沖洗水量公式為：（ 5）試壓水量、消毒水量

5、、泄空水量等于管道的容積：式中：D管道口徑（ m）L管道長(zhǎng)度（ m）三、參數(shù)確定（ 1）阻力系數(shù) 管道沿程水頭損失計(jì)算的達(dá)西公式中 值由柯?tīng)柌蹇耸角蟪觯菏街?k 絕對(duì)粗糙度Re雷諾數(shù)求 值的柯?tīng)柌蹇斯綖殡[函數(shù)式，手工運(yùn)算較為復(fù)雜， 宜于用計(jì)算機(jī)求解，計(jì)算方法可采用牛頓迭代法和枚舉法。牛頓迭代法在筆者實(shí)際求解 值方程中發(fā)現(xiàn)，其收驗(yàn)速度變化較大，收驗(yàn)區(qū)間呈跳躍性變化，求解過(guò)程有時(shí)不夠穩(wěn)定；枚舉法求解 值在計(jì)算機(jī)上容易實(shí)現(xiàn)， 對(duì)于枚舉多個(gè) 值，使得柯?tīng)柌蹇朔匠淌阶罱咏?0 的 值即為求解值。在柯?tīng)柌蹇斯街校?絕對(duì)粗糙度 k 值主要與管材有關(guān)， 通過(guò)規(guī)定對(duì)照表就可查.出 k 值。供水管網(wǎng)

6、中的雷諾數(shù)的范圍一般為 5×1044×106，計(jì)算中取平均值時(shí)的結(jié)果見(jiàn)表 3-1 。（ 2）管道長(zhǎng)度 L試壓、沖洗、消毒水量計(jì)算中的新裝管道長(zhǎng)度與管道工程的來(lái)源密切相關(guān)，管道工程來(lái)源分為用戶(hù)工程和基建工程，用戶(hù)工程中的私人用戶(hù)工程的管道長(zhǎng)度一般為 10 米，單位用戶(hù)工程和基建工程的管道長(zhǎng)度按供水管道試壓驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中試壓管段長(zhǎng)度要求， 并結(jié)合閥門(mén)設(shè)置間距綜合取定管道工程計(jì)算長(zhǎng)度。一般情況下的管道工程計(jì)算長(zhǎng)度如表3-2 。.（ 3）沖洗時(shí)間 T管道沖洗時(shí)間通過(guò)收集近年來(lái)實(shí)際發(fā)生的報(bào)裝用戶(hù)管道工程完工后管道沖洗時(shí)間的記錄資料和跟蹤基建工程并網(wǎng)前沖洗消毒的工程實(shí)例確定如表3-3 。四

7、、沖洗水量計(jì)算按上述確定的計(jì)算參數(shù)和（ 2-5 ）、（2-6 ）公式，在放水管口徑和新裝沖洗管道口徑相同時(shí)， 可計(jì)算出在提供沖洗水量來(lái)源的供水管網(wǎng)壓力不同情況下的管道沖洗水量和試壓消毒水量， 例如 DN300的管道沖洗水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4-1 。.圖 4-1 DN300 的管道沖洗水量與壓力關(guān)系圖上述的沖洗水量計(jì)算中管長(zhǎng)、 沖洗時(shí)間、放水管口徑是在單根供水管道工程下計(jì)算出的沖洗水量作為管道沖洗消毒時(shí)的參照。在實(shí)際管道沖洗消毒過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)各項(xiàng)管道安裝工程的管道安裝長(zhǎng)度、具體沖洗時(shí)間、 不同管道口徑串并聯(lián)沖洗情況、 沖洗進(jìn)水管和放水管口徑、放水點(diǎn)數(shù)布置情況計(jì)算沖洗水量，計(jì)算時(shí)要反復(fù)組合運(yùn)用公式（2

8、-1 ）、（ 2-2 ）、（2-3 ）、（ 2-4 ）聯(lián)立成方程組求解，方程組為非線性方程組，難以手工計(jì)算，宜用計(jì)算機(jī)求解出管道沖洗水量，利用計(jì)算機(jī)上開(kāi)發(fā)出的程序計(jì)算供水管道沖洗水量時(shí)，只需按規(guī)定格式填寫(xiě)管道沖洗水量時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)（如分段管徑、管長(zhǎng)、實(shí)際沖洗時(shí)間等現(xiàn)場(chǎng)記錄），計(jì)算機(jī)可自動(dòng)完成沖洗水量、 試壓消毒水量的計(jì)算， 并將計(jì)算結(jié)果保存到?jīng)_洗水量歷史檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中如圖4-2 ，數(shù)據(jù)庫(kù)具備按時(shí)間、區(qū)域等不同查詢(xún)條件統(tǒng)計(jì)總的沖洗水量，為供水管網(wǎng)漏損率的月度統(tǒng)計(jì)和年度統(tǒng)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源,利.用供水管道沖洗水量計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)功能，還可以對(duì)預(yù)定的多種沖洗方案進(jìn)行模擬，指導(dǎo)管道安裝工程中管道沖洗消

9、毒方案的制定。圖 4-2 沖洗管道工程沖洗水量管理例如某項(xiàng)新裝管道工程如圖4-3 ，準(zhǔn)備接原 DN500管道水沖洗新裝管道，沖洗水排放點(diǎn)選在新裝管道末梢節(jié)點(diǎn)6。在計(jì)算機(jī)上計(jì)算， 輸入表 4-4 基本數(shù)據(jù)，計(jì)算出的結(jié)果見(jiàn)表4-5 。.圖 4-3 某項(xiàng)新裝管道工程沖洗方案示意圖從表 4-5 中可看出 DN300管道的沖洗流速為0.85 米/ 秒，未到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的管道沖洗消毒的流速須大于1 米/ 秒的規(guī)定，說(shuō)明預(yù)選方案不合理，須調(diào)整沖洗方案， 在節(jié)點(diǎn) 2 處增加沖洗排放點(diǎn) （節(jié)點(diǎn) 2 原為消火栓， 在消火栓出水口上接臨時(shí)軟管排放到市政雨水井）后，計(jì)算出 DN300管道的沖洗流速為2.29.米

10、/ 秒， DN150管道的沖洗流速?gòu)?3.39 米 / 秒降為 2.95 米 / 秒，說(shuō)明改進(jìn)的沖洗方案合理。五、結(jié)束語(yǔ)在推導(dǎo)管道沖洗水量計(jì)算公式的過(guò)程中，沿程水頭損失具體計(jì)算中采取了柯?tīng)柌蹇斯剑?沿程水頭損失計(jì)算公式還有舍維列夫公式、巴甫洛夫斯基公式、海曾威廉公式等， 在現(xiàn)行的一些給水規(guī)范中所推薦的水頭損失計(jì)算公式也不一致，例如室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ 1997 年版）中指定沿程水頭損失計(jì)算公式為舍維列夫公式，埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程（CJJ 101-2004 ）中推薦柯?tīng)柌蹇斯?，建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50015-2003）和建筑給水聚乙烯管道工程技術(shù)規(guī)程（CJJ/T 98-2003 ）采用海曾威廉。筆者在計(jì)算管道沖洗水量過(guò)程中， 曾嘗試過(guò)分別采用這些公式計(jì)算管道沖洗水量，其計(jì)算結(jié)果略有不同，但總體趨向一致。實(shí)際新裝供水管道工程中規(guī)模都各不相同，管道沖洗水量的