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大管径压力管道输水工程水力计算分析_范勇锋

1、工程简介:本工程为北疆地区长距离调水项目,其中扬水压力管道主要布置在泵站与隧洞之间,设计流量为13 m3/s,泵站设计扬程186 m。压力管道总长11.16km,采用双根管布置,管径为DN2400 mm,最大工作压力1.98 MPa。前段高压管采用涂塑钢管,管线长7.34 km,后段低压管采用PCCP管,管线长3.82 km

    其中计算沿程阻力系数入时,当量粗糙度△取值很关键,其取值介绍如下:
    (1)高压段涂塑钢管。
    ①《水力计算手册》中提到有关钢管当量粗糙度值见表1

    ②国外有关钢管粗糙度的数据见表2}
    ③论文《管道内壁粗糙度的确定》和《管道绝对当量粗糙度的取值及其影响分析》中分析建议设计中钢管粗糙度采用0.01 mm是比较可靠的值。
    综上,本计算中,涂塑钢管粗糙度取0.01 mm}

    (2)低压段PCCP管。
    ①《水力计算手册》中提到“光滑的混凝土管”粗糙度值为(0.301.33 )mm。
    ②论文《南水北调中线PCCP管道的摩阻损失计算分析》。其中计算采用天津市水科所的试验结论:PCCP管当量粗糙度为0.128 mm}
    本次计算参考其取值亦为0.128 mm}
    采用达西公式计算结果见表3}
 

    (1)高压段涂塑钢管。
    由于工程实例中大口径涂塑钢管应用较少,根据管道生产厂家涂塑钢管产品经中国水科院试验测糙率值在(0.008 10.009 1) o
    另外通过与达西公式比较,采用沿程阻力系数等效原则,换算得当量粗糙度取10 N.,m时相当于糙率值为0.010
    目前与本工程管径相当的涂塑钢管糙率数据很少,基于偏保守安全,计算中涂塑钢管糙率取值为0.010
    (2)低压段PCCP管。
    ①根据《预应力钢筒混凝土管道技术规范))ESL702-2015,规范中建议PCCP管道糙率取值为n=0.0100.0125。
    ②我国己建PCCP管道工程的糙率值,见表4}

    从以上表中数据可以看出,目前,PCCP糙率最小设计值(0.0110.012 5)之间。
    ③新疆引额济乌一期一步工程中,3个泉倒虹吸工程中采用双根DN2800 PCCP管,长科院通过对历年工程运行资料分析,进行糙率反演计算,得到PCCP管材糙率为(0.010 0一 0.013 0 ),平均可取为0.011 5。
    综上所述,在进行水力设计时,基于保守安全计算,PCCP管的糙率取n=0.012
    采用曼宁公式计算结果见表5}