7.2 水力计算

7.2.1 关于管道水头损失计算的规定。

管道总的水头损失计算，通常把沿程损失和局部水头损失分别计算，而后把二者进行叠加，即为管道总的水头损失。

7.2.2 关于管道沿程水头损失计算的规定。

改革开放以来给水工程所用管材发生很大变化。灰口铸铁管逐步淘汰，塑料管材 ( 如热塑性的聚氯乙烯管和聚乙烯管，以及热固性的玻璃纤维增强树脂夹砂管等 ) 品种愈来愈多，规格愈来愈齐全，在给水工程中得到了愈来愈广泛的应用。近年来我国成功引进了大口径预应力钢筒混凝土管道生产技术，其管材已广泛应用在输水工程上。此外，应用历史较长的钢管的防腐技术有了进展，已较普遍采用水泥砂浆和涂料做内衬。这样原规范中所采用的以旧钢管和旧铸铁管为研究对象建立的舍维列夫水力计算公式的适用性愈来愈小。现行国家标准《建筑给水排水设计规范》 GB 50015 对原采用的水力计算公式进行了修正，明确采用海曾—威廉公式作为各种管材水力计算公式。各种塑料管技术规程也规定了相应的水力计算公式。

欧美国家采用的水力计算公式和配水管网计算软件，一般多用海曾-威廉公式。该公式也在国内的一些工程实践中应用，效果较好。基于上述原因，本次修编对原规范采用的水力计算公式进行了修改和补充。

由于各种管材的内壁粗糙度不同，以及受水流流态 ( 雷诺数 Re) 的影响，很难采用一种公式进行各种材质管道沿程水头损失计算。根据国内外有关水力计算公式的应用情况和国内常用管材的种类与水流流态的状况，并考虑与相关规范 ( 标准 ) 在水力计算方面的协调，本次修订制定了 3 种类型的水力计算公式。

1 塑料管的沿程水头损失计算采用魏斯巴赫-达西公式，即 。魏斯巴赫-达西公式是一个半理论半经验的水力计算公式，适用于层流和紊流，也适用于管流和明渠。塑料管材的管壁光滑，管内水流大多处在水力光滑区和紊流过渡区，所以沿程阻力系数入的计算，应选择相应的计算公式。《埋地聚氯乙烯给水管道技术规程》CECS 17 规定水力摩阻系数λ按勃拉修斯公式 计算。《埋地硬聚乙烯给水管道工程技术规程》 CJJ 101 规定水力摩阻系数λ按柯列布鲁克-怀特公式计算。此外内衬与内涂塑料的钢管也宜按公式 计算。

2 混凝土管 ( 渠 ) 及已做水泥砂浆内衬的金属管道，采用舍齐公式。该公式可用在紊流阻力平方区的明渠和管流，即 。 y 值的计算可根据水力条件，选用巴甫洛夫公式，即，或者 曼宁公式计算。管道沿程水力计算一般情况下多采用曼宁公式。公式 (7.2.2-2) 国内多用在输水管道。

3 输配水管道以及配水管网水力平差可采用海曾—威廉公式 (7.2.2-5) 计算。另外，现行国家标准《建筑给水排水设计规范》 GB 50015 和国内管网平差水力计算软件也采用海曾-威廉公式。

几种沿程水头损失计算公式都有一个重要的水力摩阻系数 (n、C_h、△ ) 。摩阻系数与水流雷诺数 Re 和管道的相对粗糙度有关。也就是管道的摩阻系数与管道的流速、管道的直径、内壁光滑程度及水的粘滞度有关。近些年来国内制管工艺、技术、设备都有较大的进步，管材内壁光滑程度也有很大提高，因此摩阻系数呈逐渐减小的趋势。有些工程检测值比较过去国内有关资料的推荐值都小。

为了使设计人员在进行水力计算时能选取恰当的摩阻系数，根据日本土木学会编制的《水力公式集》、前苏联 A.M 库尔干诺夫和 H·ф非得诺夫编的《给水排水系统水力计算手册》、武汉水利电力学院编的《水力计算手册》、《给水排水设计手册》、日本水道协会编的《水道设施设计指南、解说》、美国《混凝土压力管手册》 (M₉)、《建筑给水排水设计规范》 GB 50015 等有关资料，汇编了“各种管道沿程水头损失水力计算参数 (n、C_h、△ ) 值”，见表 9，可供设计人员根据工程的具体情况选用。

7.2.3 关于管道局部水头损失计算的规定。

管道局部水头损失和管线的水平及竖向平顺等情况有关。调查国内几项大型输水工程的管道局部水头损失数值，一般占沿程水头损失的 5％～10％。所以一些工程在可研阶段，根据管线的敷设情况，管道局部水头损失可按沿程水头损失的 5％～10％计算。

配水管网水力平差计算，一般不考虑局部水头损失。