球墨鑄鐵管系統水力設計

有壓球墨鑄鐵管輸水系統的水力計算包括恒定流計算與非恒定流計算。其中，恒定流計算包含管道水頭損失、水力坡降線及管道過流能力等內容；非恒定流計算即水力過渡過程計算，應結合啟閉閥門、事故停泵、正常啟泵、流量調節及壓力調節等運行控制工況，經計算合理設置水錘防護方案。

正常運行工況下，壓力管道頂部應有不少于2.0m的水柱壓力。

恒定流計算

球墨鑄鐵管道的總水頭損失，可按以下公式計算：

h_z=h_y+h_j

式中

h_z----管道總水頭損失，m；

h_y----管道沿程水頭損失，m；

h_j----管道局部水頭損失，m。

管道沿程水頭損失宜采用海曾-威廉公式或謝才公式進行計算。

1海曾-威廉公式：

i=h_y/L=10.67q^1.852/C_h^1.852d_j^4.87

式中

i----單位長度管道的水頭損失（水力坡降），m/m；

L----管段長度，m；

q----設計流量，m³/s；

C_h----海曾-威廉系數；

d_j----計算內徑，m，采用以下公式計算。

d_j=DE-2（e_nom+e_c）

式中     

d_j----計算內徑，mm；

DE----插口外徑，mm；

e_nom----公稱壁厚，mm；

e_c----內襯厚度，mm。

2謝才公式：

i=h_y/L=v²/C²R

式中

v----管道斷面水流平均速度，m/s；

C----謝才系數；      6

R----水力半徑，m，對于有壓圓管道，R=d_j/4.

其中，謝才系數C采用曼寧公式計算：

C=R^1/6/n

式中 

n----管道的粗糙系數，可參照下表取值。

                           球墨鑄鐵管阻力系數推薦值

管道的局部水頭損失可按公式下式計算。

h_j=∑ζv²/2g

式中

ζ----管道系統局部水頭損失系數；

g----工程所在地重力加速度，m/s²。

球墨管道水力坡降線及過流能力等其他恒定流計算均應結合管道水頭損失及邊界條件進行。

非恒定流計算

對于設計流速和運行壓力較低且管道較短的簡單有壓重力流球墨鑄鐵管輸水系統，水錘分析及防護設計可采用水錘經驗計算公式或參照同類工程進行；對于管道較長的球墨鑄鐵管輸水系統，水錘分析及防護設計應進行水力過渡過程數值模擬計算分析，確定水錘防護措施；對于重要的或復雜的長距離輸水系統，還應進行對比分析計算，確定水錘防護措施。

有壓球墨管輸水系統經水錘計算分析采用水錘防護措施后，瞬態特性參數應滿足下列要求：

1包括最不利工況下水錘壓力的球墨管道設計壓力不宜超過1.3至1.5倍管道工作壓力。

2有壓球墨鑄鐵管輸水管道任何部位不應出現水流汽化、液柱分離現象。