管道建設方案通常是在區域用水需求的基礎上做出的。在用水量確定了之后,就要考慮到管道直徑和設計流速的問題。流量、流速和管徑之間的換算關系如下所示:
式中,D為管道的直徑,Q為設計流量,v為設計流速。
由上面的公式我們可以知道,管道直徑不僅和設計流量有關,而且和設計流速有關。即使管道的設計流量已知(通常是下游區域的規劃用水量),但是設計流速未定,管道的直徑還是無法確定。因此,在確定管徑之前必須要先選定設計流速,通過設計流速,計算出管道直徑,然后選取工程中常用的管道口徑,進而校核管道設計流速是否滿足相關要求以及是否經濟。
在工程上,我們一般尋求設計流速與管道直徑之間的最優解,以此來尋求管道投資費用和運行費用之和為最低,以此確定的管徑叫做經濟管徑,以此采用的設計流速叫做經濟流速。經過人們多次的實驗和長期的實踐發現,按下表所示取值流速時,管道的投資通常較為經濟,表格見下:
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管徑(mm) |
平均經濟流速(m/s) |
管徑(mm) |
平均經濟流速(m/s) |
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100~400 |
0.6~0.9 |
≧400 |
0.9~1.4 |
在平時審核新建小區圖紙的時候,校核管徑是一項重要的工作。在校核過程中我們發現,有的小區為充分保證用水安全,人均用水量取值較大,同時設計流速取值較小,室外給水管道直徑相應的增加,由此帶來的好處是水頭損失小,可以充分保障多層居民用水的水量水壓需求。相反有的小區為了節省投資,將室外給水管道和生活泵房進水管道設計的偏小,這樣可能造成多層水壓得不到保證、用水高峰期生活水池出水不足等影響。當然,管道直徑也不宜太大,管徑太大一方面增加不必要的投資,另一方面,管道水流流速慢、水力停留時間長,消耗了水中余氯,造成管道中微生物的二次繁殖,導致水質變差,這在長距離管道設計時須格外注意。
(技術部 趙志鵬)