城市供水管網(wǎng)漏損的動態(tài)因素分析

1、<p>　　城市供水管網(wǎng)漏損的動態(tài)因素分析</p><p>　　摘要：城市供水管網(wǎng)的漏損問題十分重要且相當復(fù)雜。為了更加清晰地分析和更好的解決供水管網(wǎng)的漏損問題，對影響管道漏損的因素作進一步的深入分析是非常有必要的。這樣不僅可以為以后的施工和運行維護積累經(jīng)驗，還可以盡量避免日后漏水事故的發(fā)生。 </p><p>　　造成給水管網(wǎng)漏損的原因有很多，本文簡單介紹造成城市給水管網(wǎng)漏損的

2、動態(tài)因素。 </p><p><b>　　關(guān)鍵詞： </b></p><p><b>　　管網(wǎng)漏損水壓水錘 </b></p><p>　　中圖分類號：TU833文獻標識碼： A </p><p>　　1.供水管網(wǎng)漏損與水壓的關(guān)系 </p><p>　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展，給水

3、管網(wǎng)的規(guī)模也在不斷地擴大，隨著用水戶的增加，管網(wǎng)的供水壓力也越來越高。眾所周知，供水壓力的增高除了對管道強度的要求會相應(yīng)提高外，管道的漏損量也相應(yīng)隨之增加。 </p><p>　　如圖1-1所示，同一漏子在不同的供水壓力下漏損程度相差很大。那么供水管網(wǎng)中的壓力狀況對城市供水管網(wǎng)的漏損量究竟有什么影響呢？ </p><p>　　圖1-1 同一漏子在不同壓力下的漏水量圖 </p>

4、<p>　　通過統(tǒng)計分析表明區(qū)域內(nèi)漏水量與壓力、管長等的關(guān)系如下式： </p><p><b>　?。ㄊ?-1 ） </b></p><p><b>　　—管網(wǎng)漏水量 </b></p><p><b>　　—漏失常數(shù) </b></p><p><b>　　

5、—管網(wǎng)長度 </b></p><p><b>　　—管網(wǎng)平均壓力 </b></p><p>　　—壓力漏損指數(shù)，建議取α=1.18 </p><p>　　α的取值范圍為1.10～1.17，并建議取值為1.12。 </p><p>　　通過計算機模擬管網(wǎng)漏損與壓力的關(guān)系，認為主干管管網(wǎng)的漏損可以用OS參數(shù)來描述

6、。當OS＞4時孔口水頭占主導(dǎo)，OS＜0.2時土壤水頭損失占主導(dǎo)。 </p><p>　　OS—孔口/土壤系數(shù) </p><p>　　K—水力參數(shù)（m3/s/㎡） </p><p>　　A—通過的土壤面積（㎡） </p><p>　　Ao—孔口面積（㎡） </p><p>　　L—管道長度（m） </p>

7、<p><b>　　Cd—出口系數(shù) </b></p><p>　　Q—管中流量（m3） </p><p>　　hs—土壤水頭（m） </p><p>　　ho—孔口水頭（m） </p><p>　　管網(wǎng)漏損的形式看作是孔口出流，則孔口處漏損水量與壓力的關(guān)系： </p><p>　?。ㄊ?

8、-3）式中：v—水流速度 </p><p><b>　　Cd—漏損系數(shù) </b></p><p><b>　　P—孔口處壓力 </b></p><p><b>　　g—重力加速度 </b></p><p>　　L—單位時間的漏損水量 </p><p>&

9、lt;b>　　A—孔口面積 </b></p><p>　　經(jīng)測試PE和PVC管道進行實驗證明上述關(guān)系式是成立的，同時得出孔口面積也與壓力有關(guān)。若孔口面積隨壓力呈線性變化，此時管道上的裂縫向一個方向開裂，則漏損率L與P1.5成正比；若管道上的裂縫向兩個方向開裂，則孔口面積與P2.0呈正比，漏損率與P2.5成正比。Cd的取值并非常數(shù)與流體運動狀態(tài)相關(guān)，管中的流體運動狀態(tài)不同，雷諾數(shù)（R）也就隨之變化

10、，從而Cd值在各種狀態(tài)下也就不相同，漏水量比與壓力比成N次方關(guān)系： </p><p><b>　　（式1-4） </b></p><p>　　L1，L2—管網(wǎng)漏水量 </p><p>　　P1，P2—管網(wǎng)壓力 </p><p>　　N 1—漏損指數(shù)，取決于管道的管徑、管網(wǎng)材質(zhì)及漏損情況等 </p><

11、p>　　根據(jù)實驗結(jié)果，提出了在不同情況下N1的不同取值，可得壓力比與漏水量比的指數(shù)關(guān)系如圖所示： </p><p>　　圖1-2 壓力比與漏水量比的關(guān)系 </p><p>　　漏水量與管道供水壓力還有如下關(guān)系式： </p><p><b>　　（式1-5） </b></p><p><b>　　式中—滲漏

12、系數(shù) </b></p><p><b>　　—滲漏指數(shù) </b></p><p>　　—滲漏量（m3/s） </p><p><b>　　—管道壓力（m） </b></p><p>　　對等號兩邊取對數(shù)： </p><p><b>　?。ㄊ?-6） &l

13、t;/b></p><p>　　可見流量和壓力取對數(shù)后的呈現(xiàn)線性關(guān)系。 </p><p>　　綜上所述，漏失水量隨著壓力的增加而增多，反之亦然。管網(wǎng)中的壓力分布對于用水量與損失水量都有著很大的影響。當壓力過高時，會增加漏失，從而增加損失水量；當壓力不足時，又會導(dǎo)致缺水，從而引起居民間用水量的不均衡分配。因此供水管網(wǎng)的壓力控制是控制管網(wǎng)漏損的最主要措施。 </p><

14、;p>　　2.供水管網(wǎng)漏損與水錘的關(guān)系 </p><p>　　在有壓供水管路中，由于外界原因造成水流速度突然發(fā)生變化，從而引起管道水壓發(fā)生劇烈變化，而引起的水力沖擊現(xiàn)象稱為水擊或水錘。由于水錘的產(chǎn)生，使得管道中壓力急劇增大至超過正常壓力的幾倍甚至十幾倍。從上節(jié)可知，壓力過高，將引起管道的破裂造成漏損。但是，壓強過低又會導(dǎo)致管子的癟塌，還會破壞元件，導(dǎo)致密封漏水等，影響生產(chǎn)和生活。 </p>&

15、lt;p>　　根據(jù)閘門或水泵站內(nèi)逆止閥的關(guān)閉時間與水錘波到達時間的大小關(guān)系，水錘分為直接水錘和間接水錘：當閘門或水泵站內(nèi)逆止閥的關(guān)閉時間小于水錘波到達的時間， 產(chǎn)生直接水錘。 即： </p><p>　　T—動作時間 （S） </p><p>　　L—管段長度 （m） </p><p>　　C—水錘波的傳播速度 （m/s） </p><p&

16、gt;　　當閘門或水泵站內(nèi)逆止閥的關(guān)閉時間大于水錘波到達時間的情況下， 則稱為間接水錘。 即： </p><p>　　水錘產(chǎn)生壓強的計算公式為: </p><p><b>　　（式2-3） </b></p><p>　　—水錘壓強（Pa） </p><p>　　—水的密度（N/m3） </p><p&

17、gt;　　—水錘波的傳播速度（m/s） </p><p>　　—水錘前的水流速度（m/s） </p><p>　　—水錘時的水流速度（m/s） </p><p>　　其中，水錘波的傳播速度公式為： </p><p><b>　?。ㄊ?-4） </b></p><p>　　其中—聲波在水中的傳播速度

18、(m/s) </p><p>　　—水的彈性模量（Pa），取2.2×103MPa </p><p>　　—管壁的彈性模量（Pa），其取值見表2-1 </p><p><b>　　—管徑（m） </b></p><p>　　—管壁厚度(mm) </p><p>　　表2-1 常用管材彈性模

19、數(shù)（MPa） </p><p>　　式2-3表明，水錘產(chǎn)生的壓強與水錘波的傳播速度成正比，而水錘波傳播速度與管材、管徑和管壁厚度有關(guān)。對于同一種管材來說，水錘波在小管徑、厚管壁的管道中傳播速度較快，水錘產(chǎn)生的壓強較強；反之亦然。管道越長，閥門關(guān)閉速度越快，水錘引發(fā)的壓強越大，而且在管道摩阻或氣蝕的影響下，實際產(chǎn)生的水錘壓強值可能要高出計算值很多，在這種巨大的壓強作用下，管道會發(fā)生很大的變形甚至破裂爆管。我們通常說

20、的水錘是單源波水錘，但在實際生產(chǎn)中，并非只有一個水廠給供水管網(wǎng)供水，當不同水廠的供水在管道某處交匯時容易產(chǎn)生多水源水錘波共振水錘，此時，水錘產(chǎn)生的壓強將成倍增加，后果會更加嚴重。 </p><p>　　給水管道中常見的有氣阻水錘和停泵水錘兩種：氣阻水錘是指高溫狀態(tài)下水揮發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣在管路中積存，影響水泵的真空度，而造成供水不足或中斷的現(xiàn)象。因此要先排除管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道

21、的高起部位都應(yīng)設(shè)自動排氣閥；停泵水錘是指水泵組因電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備突然發(fā)生故障、人為錯誤操作或雨天雷電引起突然斷電、水泵機組突然發(fā)生機械故障等原因，造成開閥停車時，在水泵及管路中水流速度發(fā)生變化而引起的壓力遞變現(xiàn)象。離心泵本身供水均勻, 正常運行時在水泵的管路中不會產(chǎn)生水錘危害。但是突然斷電后，給水管道中的水流在斷電后的最初瞬間, 在慣性作用下以逐漸減慢的速度繼續(xù)向水流方向流動, 直至流速降為零，之后在重力水頭的作用下, 管道中的水開始

22、向水泵方向以逐漸增大的流速倒流,這樣管道中水流速度的變化就會引起水錘。 </p><p>　　為了消除停水泵水錘的危害，減少水頭損失并且節(jié)約電耗，可以取消止回閥。目前常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥以達到減少和消除水錘的效果，但因閥門動作時有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>

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