某引水工程泵站加压输水段经济管径的确定.pdf

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1、器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineering某引水工程泵站加压输水段经济管径的确定席莉(安徽建筑大学环境与能源学院，安徽合肥230601)摘要：长距离、大流量引水工程是解决城市供水不足问题的一种重要手段，而管网投资占整个工程总投资的比例很大，因此如何合理地选择管道直径变得尤为重要。以龙河El水库一磨墩水库引水工程为例，结合考虑资金的时间价值，以工程初期投资和泵站运行费用之和最小为目标选择出经济管径．可为类似工程的设计提供参考。关键词：引水工程；／Jn／玉．泵站；输水管线；经济管径；经济

2、流速；总投资中图分类号：r11U991．36文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)01—0112—04DeterminationofOptimalDiameterforPressurizedWaterPipeSectionofaPumpStationXi“在长距离输水管网系统中，管道投资占整个工程投资的60％～80％【¨，如果管径选择过大，尽管管道的水头损失小，但会增加泵站和管道工程的初期造价；如果管径选择过小，虽然会减少工程的初期投资，但会大量增加泵站运行费用来克服水头损失。在管道输水系统中，尤其是

3、在管网布置、管材、流量、粗糙系数等确定的情况下，经济管径的选择直接影响到工程建成以后的运行状况和工程总费用【2-31。因此，如何合理地确定管径对长距离输水工程意义重大。1工程概况该工程为龙河口水库向合肥和舒城城市供水工程，供水起点为龙河口水库，经杭埠河、舒城县及丰乐河。终止于肥西县境内磨墩水库。输水管线干管全长50．5km．总设计调水量60万m3／d．全线主要采用预应力钢筒混凝土管(PCCP)单管铺设，穿越河道、公路及地质较差等地段采用钢管。输水管线在利用重力流输水的基础上结合加压泵站输水，其中加压段管路自丰乐河以北

4、约800m处的肥西县界河至磨墩水库，共计18．15km。输水规模为45万m3，d，具体路线走向见图1。根据龙河口供水工程系统方案．对于重力流输水段管径的选择涉及加压泵站的相关投资与运行费用，须考虑沿线可利用地形高差．根据输水管线的布置方案。确定满足重力有压输水的最小管径。对于泵站加压管路肥西县界河一磨墩水库段，其管径的确定直接影响112辛荭投求2015No．1(Jan．)V01．33泵站的投资。对工程建设造价、运行费用有很大影响。因此，笔者仅对加压管段的经济管径进行分析计算。2经济管径的影响因素2．1计算方法的选择经

5、济管径的选择方法主要有经济流速法和动态法。而动态法一般以年值法和净现值法最为常用。1)经济流速法。经济流速法一般适用于管道工程的初选阶段．该方法根据输水方式、管材等选择经济流速范围，然后通过水力计算得出比较经济的管径，结合标准管径进行适当修正加以确定。根据《水力计算手册：》【4】，管道直径计算采用公式(1)：厂丁万一d=1000、／型芝。(1)Vqlrv式中：d为管道直径，mill；13为经济流速，m／s，设计时要考虑不淤流速与最大允许流速；Q为计算管段设计流量，m3／s。2)动态法。通过年值法和净现值法计算经济管径

6、的原理是一样的．都考虑了资金的时间价值．都是经过拟定不同的管径方案进行定量的经济比较来确定管径，只是计算的方式不同[5】。该工程采用净现值法进行计算，即总投资为年运行电费现值与投资现值之和，投资现值主要考虑了管道的建设费用和泵站的投资之和。年运行电费现值计算采用公式(2)：给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineedng图1工程管线走向示意图蹦×pQ叩HT×案等。(2)啊=斋址叔叔R～×fo(3)式中：E为年运行电费现值，元；K为电费综合单价，该工程取0．88元／(kW·h)；p为水的质量密

7、度，k咖3；Q为管网流量，m3／s；T为水泵年工作时间，h；H为水泵扬程，m；田为水泵综合效率；i为收益率，该工程取8．55％；rt为计算年限。该工程取30年。2．2水力计算相关公式选用1)管材粗糙系数的选定。根据GB50013--2006(室外给水设计规范》汇编的各种管道沿程水头损失水力计算参数，综合南水北调等【锄】国内类似工程设计中采用的粗糙系数取值的经验。并结合具体的工程，预应力钢筒混凝土管(PCCP)粗糙系数选取0．011,---，0．0125。2)水头损失与水泵扬程的计算。对于有压输水管网系统。水头损失的大

8、小直接影响水泵的选型及建成以后的运行耗电费用。该工程根据估算可知，局部水头损失占沿程水头损失的3％，小于5％，所以局部水头损失忽略不计。结合曼宁公式和谢才公式，沿程水头损失计算采用公式(3)：式中：啊为沿程水头损失，m；t)为管网流速，m／s；C为1县谢才系数，C=上Ro，其中凡为曼宁粗糙系数；尺为水力n半径，nl；Z为输水管线长度，m。水泵扬