城市供水管網(wǎng)漏損的動(dòng)態(tài)因素分析

1、<p>　　城市供水管網(wǎng)漏損的動(dòng)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(dāng)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(duì)影響管道漏損的因素作進(jìn)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(yùn)行維護(hù)積累經(jīng)驗(yàn)，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(jiǎn)單介紹造成城市給水管網(wǎng)漏損的

2、動(dòng)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(hào)：TU833文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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?cái)U(kuò)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(duì)管道強(qiáng)度的要求會(huì)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(duì)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(jì)分析表明區(qū)域內(nèi)漏水量與壓力、管長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)算機(jī)模擬管網(wǎng)漏損與壓力的關(guān)系，認(rèn)為主干管管網(wǎng)的漏損可以用OS參數(shù)來描述

6、。當(dāng)OS＞4時(shí)孔口水頭占主導(dǎo)，OS＜0.2時(shí)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(zhǎng)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(shí)間的漏損水量 </p><p>&

9、lt;b>　　A—孔口面積 </b></p><p>　　經(jīng)測(cè)試PE和PVC管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明上述關(guān)系式是成立的，同時(shí)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(shí)管道上的裂縫向一個(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)，管中的流體運(yùn)動(dòng)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>　?。ㄊ?-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(shí)驗(yàn)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>　?。ㄊ?-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(duì)等號(hào)兩邊取對(duì)數(shù)： </p><p><b>　?。ㄊ?-6） &l

13、t;/b></p><p>　　可見流量和壓力取對(duì)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(duì)于用水量與損失水量都有著很大的影響。當(dāng)壓力過高時(shí)，會(huì)增加漏失，從而增加損失水量；當(dāng)壓力不足時(shí)，又會(huì)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(qiáng)過低又會(huì)導(dǎo)致管子的癟塌，還會(huì)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(shí)間與水錘波到達(dá)時(shí)間的大小關(guān)系，水錘分為直接水錘和間接水錘：當(dāng)閘門或水泵站內(nèi)逆止閥的關(guān)閉時(shí)間小于水錘波到達(dá)的時(shí)間， 產(chǎn)生直接水錘。 即： </p><p>　　T—?jiǎng)幼鲿r(shí)間 （S） </p><p>　　L—管段長(zhǎng)度 （m） </p><p>　　C—水錘波的傳播速度 （m/s） </p><p&

16、gt;　　當(dāng)閘門或水泵站內(nèi)逆止閥的關(guān)閉時(shí)間大于水錘波到達(dá)時(shí)間的情況下， 則稱為間接水錘。 即： </p><p>　　水錘產(chǎn)生壓強(qiáng)的計(jì)算公式為: </p><p><b>　?。ㄊ?-3） </b></p><p>　　—水錘壓強(qiáng)（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(shí)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(qiáng)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(duì)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(qiáng)較強(qiáng)；反之亦然。管道越長(zhǎng)，閥門關(guān)閉速度越快，水錘引發(fā)的壓強(qiáng)越大，而且在管道摩阻或氣蝕的影響下，實(shí)際產(chǎn)生的水錘壓強(qiáng)值可能要高出計(jì)算值很多，在這種巨大的壓強(qiáng)作用下，管道會(huì)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(shí)際生產(chǎn)中，并非只有一個(gè)水廠給供水管網(wǎng)供水，當(dāng)不同水廠的供水在管道某處交匯時(shí)容易產(chǎn)生多水源水錘波共振水錘，此時(shí)，水錘產(chǎn)生的壓強(qiáng)將成倍增加，后果會(huì)更加嚴(yán)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(zhǎng)距離輸水管道

21、的高起部位都應(yīng)設(shè)自動(dòng)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(cuò)誤操作或雨天雷電引起突然斷電、水泵機(jī)組突然發(fā)生機(jī)械故障等原因，造成開閥停車時(shí)，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(yùn)行時(shí)在水泵的管路中不會(huì)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(dòng), 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(huì)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(dá)到減少和消除水錘的效果，但因閥門動(dòng)作時(shí)有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>

23、;　　[1] Thomas walski,william bezts.Modeling leakage reduction through pressure control </p><p>　　[J].The American Water Works Association,2006,98(4):147-155. </p><p>　　[2] 田林，張宏偉，牛志廣，等.應(yīng)用自動(dòng)閥控制給水

24、管網(wǎng)漏損的研究[J].中國(guó)給水排水，2004，20(3):12一14. </p><p>　　[3] Khadam M A.Water losses from municipal utilities and their impacts[J].Water International,1991,16:254-261. </p><p>　　[4] Ashcroft A.Taylor D.The

25、 ups and downs of flows and pressure[J].Supveyor, 1983,162:16-18. </p><p>　　[5] Lambert A. What do we know about pressure:leakage relationships in distribution . </p><p>　　[6] Thornton J.Managin