管道建设方案通常是在区域用水需求的基础上做出的。在用水量确定了之后,就要考虑到管道直径和设计流速的问题。流量、流速和管径之间的换算关系如下所示:

式中,D为管道的直径,Q为设计流量,v为设计流速。
由上面的公式我们可以知道,管道直径不仅和设计流量有关,而且和设计流速有关。即使管道的设计流量已知(通常是下游区域的规划用水量),但是设计流速未定,管道的直径还是无法确定。因此,在确定管径之前必须要先选定设计流速,通过设计流速,计算出管道直径,然后选取工程中常用的管道口径,进而校核管道设计流速是否满足相关要求以及是否经济。
在工程上,我们一般寻求设计流速与管道直径之间的最优解,以此来寻求管道投资费用和运行费用之和为最低,以此确定的管径叫做经济管径,以此采用的设计流速叫做经济流速。经过人们多次的实验和长期的实践发现,按下表所示取值流速时,管道的投资通常较为经济,表格见下:
管径(mm) |
平均经济流速(m/s) |
管径(mm) |
平均经济流速(m/s) |
100~400 |
0.6~0.9 |
≧400 |
0.9~1.4 |
在平时审核新建小区图纸的时候,校核管径是一项重要的工作。在校核过程中我们发现,有的小区为充分保证用水安全,人均用水量取值较大,同时设计流速取值较小,室外给水管道直径相应的增加,由此带来的好处是水头损失小,可以充分保障多层居民用水的水量水压需求。相反有的小区为了节省投资,将室外给水管道和生活泵房进水管道设计的偏小,这样可能造成多层水压得不到保证、用水高峰期生活水池出水不足等影响。当然,管道直径也不宜太大,管径太大一方面增加不必要的投资,另一方面,管道水流流速慢、水力停留时间长,消耗了水中余氯,造成管道中微生物的二次繁殖,导致水质变差,这在长距离管道设计时须格外注意。
(技术部 赵志鹏)