管道水力计算的任务主要是确定各级管道管径和计算管道水头损失。
8.7.1 管径的选择
(1) 干管管径的确定。 对于规模不太大的喷灌工程, 可用以下经验公式来估算这类管道
的管径。
当Q<120m3/h时 D=13.0Q1/2 (8-9)
当Q≥120m3/h时 D=11.5Q1/2 (8-10)
式中 Q———管道中的流量, m3/h;
D———管道的直径, mm。
根据本喷灌区系统运行方式, 干管通过的流量为Q=3.92×5=19.6m3/h, 主干管通过
的流量为:
Q主干 =3.92×10=39.2 (m3/h)
D干 =13.0Q1/2=13×19.61/2=57.55 (mm)
D主干 =13.0Q1/2=13×39.21/2=81.39 (mm)
根据以上计算结果, 为了减少水头损失, 确定采用规格为?75mm×2.3mm 的 PVC 管
材, 其承压能力为0.63MPa; 主干管选用DN80焊接钢管。
(2) 支管管径的确定。 支管管径的确定, 除与支管的设计流量有关外, 还要满足喷洒均
匀度的要求。 因此, 为了保证同一支管上各喷头实际喷水量的相对偏差不大于20%, 国家
176 第三部分 农田灌溉与排水工程实例标准 《 喷灌工程技术规范》 (GB/T50085—2007) 中规定: 任意两个喷头之间的工作压力
差, 应在喷头设计工作压力的20%以内。 显然, 支管如果在平坦的地面上铺设, 其首、 末
两端喷头间的工作压力差应最大; 如果支管铺设在地形起伏的地面上, 则其最大的工作压力
差并不一定发生在首、 末喷头之间。 考虑地形高差 ΔZ 的影响时上述规定可用式 (8-11)
表示:
hw+ΔZ≤0.2hp (8-11)
式中 hw———同一支管上任意两喷头间支管段的水头损失, m;
ΔZ———两喷头的进水口高差, m, 顺坡铺设支管时, ΔZ 值为负, 反坡铺设支管时,
ΔZ 值为正;
hp———喷头的设计工作压力水头, m。
喷灌管道都是有压管道, 管道水力计算主要是计算管道沿程水头损失和局部水头损失,
其目的是合理选择各级管道的管径和确定系统的设计扬程。 在喷灌系统中, 支管一般为等距
离、 等流量多口出流, 其沿程水头损失可用式 (8-12) 计算:
h'f=fQmLF/db (8-12)
式中 h'f———多口出流管道沿程水头损失, m;
f———沿程的摩阻系数;
Q———管道的设计流量, m3/h;
L———管道的长度, m;
F———多口系数, 见表8-5;
d———管道内径尺寸, mm;
m, b———流量指数和管径指数, 它们与沿程的摩阻损失有关, 部分管材的f、 m、 b值
见表8-6。
表8-5 多口系数F 值
管上出口总数 F
x=1 x=0.5
管上出口总数 F
x=1 x=0.5
1 1.000 1.000 11 0.412 0.384
2 0.651 0.534 12 0.408 0.382
3 0.548 0.457 13 0.404 0.380
4 0.499 0.427 14 0.401 0.379
5 0.471 0.412 15 0.399 0.378
6 0.452 0.402 16 0.396 0.377
7 0.439 0.396 17 0.394 0.376
8 0.430 0.392 18 0.393 0.376
9 0.422 0.388 19 0.391 0.375
10 0.417 0.386 20 0.390 0.375
表8-6 不同管材的f、 m、 b值
管材 f m b
混凝土管、
钢筋混凝土管
n=0.013 1.312×106 2.00 5.33
n=0.014 1.516×106 2.00 5.33
n=0.015 1.749×106 2.00 5.33
旧钢管、旧铸铁管 6.250×105 1.90 5.10
石棉水泥管 1.455×105 1.85 4.89
硬塑料管 0.948×105 1.77 4.77
铝管、铝合金管 0.861×105 1.74 4.71
第8章 喷灌工程规划设计实例 177局部水头损失一般可用式 (8-13) 计算:
hj=ξv2/(2g) (8-13)
式中 hj———各管件局部阻力水头损失, m;
ξ———各管件局部阻力系数;
v———管道中水的流速, m/s;
g———重力加速度, m/s2。
在工程设计中, 为了简化局部水头损失计算, 通常按照沿程水头损失的10%~15%作
为局部水头损失取值。
本喷灌工程的区域地形平坦, h'f应为支管上第一个喷头与最末一个喷头之间的损失。 其中
f=0.861×105、 Q=3.92×4=15.68m3/h、 m=1.74、 b=4.71、 L=72m、 F=0.499、 ΔZ=
0, 则:
h'f=(0.861×105×15.681.74×72×0.499)/d4.71≤0.2×25
解上式得: d=46.64mm, 选取规格为?50mm×1mm×6000mm 薄壁铝合金管材。
