（楚雄州武定县水务局 云南 武定 651600）
【摘 要】并管技术在引水管道工程、特别是农村饮水安全工程中极为常见，但要进行详细的水力计算却存在一些难点。本文结合工程实践，从公式推导到理论运用作了一些探索和剖析，以便他人在具体工作有所借鉴和帮助。
【关键词】水力计算；并管；管道工程
【中图分类号】TU991 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）16-0091-03
1.引言
在平常的工作实践中，我们会遇到这样一种工程类型：原有的一条输水管道因产水量不足或下游供水规模增加，需从中途并入一条新的输水管道以增加供水能力而进行相关的管道改造扩建工程，即当2个水源点及下游调蓄水池位置固定时，在2个水源点以下如何选定一个并入点，以确保并管成功。
2.理论推导
按照上述预案，形成如图所示连接调蓄水池①、②、③的分支管路系统。
设从基准面0-0以上测得各调蓄水池水位分别为H1、H2、H3，且H1>H2>H3，并管处J点的测压管水头为EJ，而EJ一般是待定的。
由图可知：
（1）当H2>EJ时，水池①和水池②的水流向J点，管路3就成为管路1和管路2的合流管，则并管成功。
（2）当H2<EJ时，水池①的水经J点流向水池②和水池③，管路2和管路3就成为管路1的分支管，则并管失败。
假设各管段均较长，即可忽略各管段的局部水头损失及流速水头损失，只计算沿程水头损失。根据基准面0-0，由能量原理和连续原理有下列相关公式：
则：
根据（i）式，选取各管段参数［糙率n（1，2，3）；管内径D（1，2，3）；管长L（1，2，3）］计算EJ。
当H2>EJ时，则是合流，说明并管成功。当H2<EJ时，说明不是合流，则需重新选取各管段参数进行试算，直到满足H2>EJ为止。
3.工程实例
我县某乡集镇供水工程始建1993年，水源为浅表地下水（泉水），引水主管为D150mm铸铁管，长4.5km，设计流量0.0081m3/s。2008年因引水主管老化、漏水严重而进行改造，更换了部分管道，但改造后供水能力增加不大，仅保障力有所提高。2015年因周边农村原有水源枯竭，需由集镇供水工程延伸解决饮水问题。
经研究，决定从附近某小（一）型水库引水并入原引水主管增加供水，解决引水总量不足的问题。本次改扩建工程设计流量0.0216m3/s，原水源点高程1894.27m，控制引流0.005 m3/s左右，不足部分由小（一）型水库供给，该库最低水位1852.30m，原水厂调蓄水池水位1811.52m，为使水流平顺需保持出口自由水头5m，则H3=1816.52m。管1和管2因所在区域地形复杂且多为岩石，故优先选用镀锌钢管，管3因经过农田而可以选用PE80级塑管，试计算各管段参数及流量。
各水池相对位置如前述《并管水力计算简图》，将（e）、（f）、（g）、（h）和（i）式编入Excel电子表格进行试算，直到满足H2>EJ为止，结果如下表。
实际运用时，根据《并管水力计算表》的成果，并管位置J点下移5m，即在1829.7m处用“异三通管”并管，同时，选取管1为镀锌钢管DN80mm，管长1910m；管2为镀锌钢管DN125mm，管长730m；管3为PE80级塑管Ф180mm，管长2590m。工程完工后经试水测量，出口流量大于设计流量，并管取得成功。
4.结论
（1）按本文方法计算得的Q3=0.02267m3/s比用（h）式复核得的Q3=0.02193m3/s多0.00074 m3/s，相差3.33%。这个误差主要是在公式推导过程中采用了全微分近似计算而产生的。
（2）作者曾尝试先假设H2=EJ，即Q2=0，然后由（a）、（c）和（d）式联立方程求出Q1和Q3，如果Q1<Q3时为合流，最后求出EJ和Q2，但因各管段参数不同，未知量更多更难求解。本文推导出的公式虽然复杂，但计算过程方便、明了，管内流速更是接近经济流速，因而具有很强的适用性和可操作性。
（3）当再并入第三股水源时，依然按计算简图列出能量方程和连续方程，但计算过程将更加繁琐，本文略过。
参考文献
[1]吴持恭.成都科技大学水力学教研室.水力学.高等教育出版社,1988.2,ISBN7-04-001487-4/TV-11.
[2]大连工学院水力学教研室.水力学解题指导及习题集.高等教育出版社,1987.8,15010.0588.
[3]同济大学数学教研室.高等数学.高等教育出版社，1986.12,13010.0821.
论文作者:丁荣辉
论文发表刊物:《建筑知识》2017年16期
论文发表时间:2017/7/18
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