常淑卿 鞠秀娟 高乃云 范瑾初
(蓬菜市自來水公司) (同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院)

　　摘 要：本文結(jié)合蓬萊市自來水公司測流與測壓的實(shí)踐，分別介紹了測壓點(diǎn)的布置和測流點(diǎn)的選擇；測壓與測流的方法和測得的數(shù)據(jù)的整理及其應(yīng)用。
　　給水管網(wǎng)的測流測壓工作對保證供水服務(wù)質(zhì)量、校核管網(wǎng)水力分析的計(jì)算結(jié)果、合理進(jìn)行管網(wǎng)的改造和擴(kuò)建以及提高管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度水平等都存在著不可忽視的影響。測流測壓工作已經(jīng)引起了國內(nèi)各自來水公司的重視，但對這項(xiàng)工作的量測方法與原理，以及結(jié)果分析與應(yīng)用等有必要進(jìn)行深入地探討。

一、管網(wǎng)的測壓

1、測壓點(diǎn)位置的選擇
　　管網(wǎng)中的測壓點(diǎn)應(yīng)分布均勻且具有代表性，并能反應(yīng)整個管網(wǎng)供水壓力的全貌。當(dāng)出現(xiàn)管網(wǎng)壓力分布不合理時，能及時調(diào)度各水廠的供水量和揚(yáng)程，經(jīng)濟(jì)有效地調(diào)整供水壓力分布。也只有這樣布置的測壓點(diǎn)，才有助于提高管網(wǎng)調(diào)度的業(yè)務(wù)質(zhì)量，使管網(wǎng)壓力能夠適應(yīng)用戶的需要，不致壓力過高或過低，造成供水量不足或浪費(fèi)供水電耗。城市管網(wǎng)中的控測點(diǎn)應(yīng)設(shè)測壓點(diǎn)。所測壓力通常是用水高峰時水量調(diào)度的重要指標(biāo)，累積這些數(shù)據(jù)又是給水系統(tǒng)改造和擴(kuò)建的必需資料。
　　在多水源給水系統(tǒng)中，設(shè)置在供水分界線附近的測壓點(diǎn)應(yīng)該稍多一些，使其能更明顯的反映出分界線推移的變化，為合理調(diào)整供水分區(qū)提供依據(jù)。
　　一般情況下，測壓首先是為了觀察、分析整個給水管網(wǎng)現(xiàn)有的輸水能力，制訂經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)整方案，并為今后的管網(wǎng)改造與規(guī)劃提供數(shù)據(jù)，故測壓點(diǎn)宜設(shè)置在大管徑干管的交叉點(diǎn)附近。同時，測壓也為了考察配水管網(wǎng)的供水能力，提供供水的服務(wù)質(zhì)量，故還應(yīng)在確保供水的地區(qū)、經(jīng)常發(fā)生水壓不足的地區(qū)或能考察調(diào)度質(zhì)量的地區(qū)設(shè)置測壓點(diǎn)。這時測壓點(diǎn)一般設(shè)置在中、小管徑的配水管網(wǎng)上。
　　為了全面系統(tǒng)地掌握管網(wǎng)壓力的分布情況，校對管網(wǎng)水力分析時原始資料是否符合實(shí)際情況，每年或每季度特別是每年用水量最大的這一天應(yīng)進(jìn)行比平時測壓點(diǎn)更多的全面普測。這樣除了原設(shè)的永久性測壓點(diǎn)外，根據(jù)需要和人力物力條件，在規(guī)定的時間(一般不宜超過兩個小時)內(nèi)增設(shè)若干臨時測壓點(diǎn)進(jìn)行同時測壓。
2、測壓方式及注意事項(xiàng)
　　國內(nèi)常用的測壓方式可歸納為三種。第一種是將自動水壓記錄儀設(shè)在測壓點(diǎn)上，連續(xù)記錄該測點(diǎn)的水壓，每天定時調(diào)換水壓記錄紙，根據(jù)各測壓點(diǎn)的連續(xù)水壓記錄，整理統(tǒng)計(jì)出全市的水壓分布情況。第二種是持測壓點(diǎn)的水壓用有線或無線的方式及時和連續(xù)地傳至調(diào)度中心，作為水量調(diào)度和機(jī)泵開停的主要參考依據(jù)。以上兩種測壓方式多用在永久性測點(diǎn)上。大、中型自來水公司基本上都采用第二種方式且采用微機(jī)調(diào)控。第三種是人工量測的方式。工人用壓力表在規(guī)定時間內(nèi)測定指定的消火栓內(nèi)的瞬時水壓，有時也可測定用戶水龍頭上的水壓作為該點(diǎn)附近的水壓參考資料。
　　人工量測水壓時，必須注意將消火栓內(nèi)空氣排盡。在量測時消火栓的支管上無用水或很少用水，壓力表與消火栓的連接處不漏水，同時應(yīng)注意壓力表的壓力單位、量程和精度級數(shù)，及時記錄下量測者姓名、壓力表編號、量測時間和地點(diǎn)等情況，以備查詢。
3、測壓數(shù)據(jù)的整理與應(yīng)用
　　(1)測壓數(shù)據(jù)在供水調(diào)度方面的應(yīng)用
　　不論是永久性測壓點(diǎn)還是臨時性測壓點(diǎn)．必須預(yù)先測得測壓點(diǎn)上連接壓力表處的高程，特別是對高程變化較大的城鎮(zhèn)更為重要。只有這樣才能根據(jù)各測壓點(diǎn)在同一時間內(nèi)的壓力值進(jìn)行管網(wǎng)分析，以及正確判斷測壓點(diǎn)所在地區(qū)的服務(wù)壓力的大小，因?yàn)槲覀冏x得的水壓數(shù)值為測壓點(diǎn)上壓力表處的水壓。
　　測壓點(diǎn)水壓數(shù)據(jù)的同時性甚為重要。如果臨時性測壓點(diǎn)的瞬時壓力值不在規(guī)定時間內(nèi)的話，應(yīng)按該點(diǎn)附近的自動壓力表上記錄的壓力變化值來修正臨時測點(diǎn)的瞬時值。
　　遠(yuǎn)傳式水壓信息，是調(diào)度人員及時檢查當(dāng)前調(diào)度方案是否滿足本市用水要求的重要依據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)某處遠(yuǎn)傳水壓值不能滿足要求，或市內(nèi)用戶打來電話報(bào)告本區(qū)水壓異常時，調(diào)度人員憑借以往經(jīng)驗(yàn)對水廠二級泵站和管網(wǎng)中的增壓泵站的機(jī)組開停、以及干管上的閥門啟閉發(fā)出調(diào)度命令。
　　自動壓力記錄儀記錄下來的水壓數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)傳水壓值是否達(dá)到計(jì)劃指標(biāo)，結(jié)合到當(dāng)天的供水電耗就能考查調(diào)度人員的調(diào)度質(zhì)量，根據(jù)這些水壓資料也能對水廠的供水能力和管網(wǎng)的輸水能力，以及小區(qū)的配水能力作出一般的了解。
　　(2)利用測壓數(shù)據(jù)繪制等水壓線圖和等自由水壓繪圖
　　普測水壓后將臨時測壓點(diǎn)測得的水壓折算成為規(guī)定時刻的水壓值，并從永久測點(diǎn)中提出該時刻的水壓值，繪制出一定比例的管網(wǎng)等水壓線圖(見圖1)，該圖可用來校核該時管網(wǎng)現(xiàn)狀水力分析的平差結(jié)果，從而修正管網(wǎng)阻力系數(shù)以節(jié)點(diǎn)測量的計(jì)算，以調(diào)整平差結(jié)果，使其更進(jìn)一步接近實(shí)際情況。通過最大用水時普測水壓的等壓線圖能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有給水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，如供水區(qū)域分布的不合理，某些管線負(fù)荷過大，某些管線又未充分發(fā)揮作用等等，一般，通過某一管段的等壓線過密，就表示該管段負(fù)荷太大，即管徑大小。從而可在管網(wǎng)改造擴(kuò)建或給水系統(tǒng)規(guī)劃中提出切合實(shí)際的改進(jìn)方案。
　　管網(wǎng)等水壓線示意圖如圖1所示

　　臨時測點(diǎn)水壓用相似折算成指定時刻的水壓值，所謂相似法是我們姑且認(rèn)為在規(guī)定的不長時間間隔（兩小時）臨時測壓點(diǎn)的水壓變化值與鄰近永久測點(diǎn)的水壓變化值相似。根據(jù)臨時測點(diǎn)與鄰近兩年永久測點(diǎn)之間的位置可分為外延法與內(nèi)插法。
　　圖2為外延法求給水干線A--B的水壓線變化圖。點(diǎn)A為永久測壓點(diǎn)，而點(diǎn)B為臨時測壓點(diǎn)。Aa1與Bb1為點(diǎn)A與點(diǎn)B在8：30時的水壓值。根據(jù)點(diǎn)A在指定時刻9：30時的水壓值A(chǔ)a2畫出a1b1的平行線即能得出臨時測壓點(diǎn)B在9 ：30時的水壓值Bb2。

　　圖3為內(nèi)插法求得給水干管A一B一C的水壓線變化示意圖。在10：00測得臨時的水壓值為Bb1，查得鄰近永久測點(diǎn)A、C連續(xù)記錄上的10：00時水壓值分別為Aa₁與Cc₁，所以干管A—B—C在10：00時水壓線應(yīng)為a₁—b₁—c₁。如果我們現(xiàn)在要求指定時刻9：30時刻時測壓點(diǎn)B的水壓值?？上炔榈?：30時鄰近的永久測壓點(diǎn)A與C的水壓值分別為Aa2和Cc2，可分別畫a1b1與b1c1的平行線得a₂b₂＇與b₂＂c₂，則各點(diǎn)在9：300時的水壓成下列近似比例關(guān)系：
　　b2＇b2=b2b2＇·AB/BC
　　按照作圖原則不難用數(shù)學(xué)方法推算出臨時測點(diǎn)在9：30時的水壓值b2。

二、管網(wǎng)的測流

1、管網(wǎng)的測流點(diǎn)選鋒
　　(1)將測流點(diǎn)布置在需測定的某干線上的前端，測定其負(fù)荷狀況。
　　(2)將測流點(diǎn)設(shè)在任壓區(qū)域的有關(guān)連接管或卡脖子管段處可兼測其水壓。
　　(3)測流孔要設(shè)在直管段上，前后管段的長度為30~50倍直徑范圍內(nèi)不應(yīng)有支管、彎頭、閥門、排氣閥等。
2、測流裝置及方法
　　測流目的在于掌握管段內(nèi)水的流向、流速和流量。
　　測流一般采用畢托管，也可采用其它流量計(jì)。圖4為畢托管。它有兩個彎頭，安裝時一上對準(zhǔn)水流方向，另一個背對水流方向。畢托管的另一端接出的兩根橡膠管分別接到U形壓差計(jì)上，根據(jù)U形管內(nèi)出現(xiàn)的壓力差，求出流速V ：
　　V＝K［2gh(P＇g—1)］^0.5　　（m/s ）
　　式中　K—畢托管系數(shù)；
　　　　　p＇——壓差計(jì)中液體密度，g／cm3；一般采用四氯化碳溶液；
　　　　　h——U形管中液面的差值，直接測得(m)；
　　　　　g——重力加速度（m/s2）。

　　由于管段中流速是沿直徑變化的，除求得管中心處最大流速外，還應(yīng)將管道沿半徑分成若干份，分別測量流速，然后取其平均值。用管中平均流速乘以管道斷面積，即得管中流

3、測流數(shù)據(jù)的應(yīng)用
　　管道結(jié)垢后，有時管徑變化比粗糙系數(shù)變化對流量的影響更大。通過測流可以了解管線的粗糙系數(shù)和管徑的變化。為決定管線是否需要刮管和涂襯提供重要資料，也為管網(wǎng)進(jìn)行微觀分析提供必需資料。這時應(yīng)按管網(wǎng)中管段和管徑、管材、埋設(shè)年限、管內(nèi)壁是否有涂襯，以及所處地區(qū)輸送的水質(zhì)等條件進(jìn)行分類，并在每類中挑選數(shù)處設(shè)測流點(diǎn)，以便獲得有代表性的粗糙系數(shù)和管徑變化值。
　　若管線的實(shí)測流速小于本地區(qū)經(jīng)濟(jì)流速，表明該管段有輸水潛力，如下游供水區(qū)壓力又不足，則可有計(jì)劃增添加壓泵站來增強(qiáng)其輸水量，或改善聯(lián)絡(luò)管將其他負(fù)荷較大的干管流量分一部分由該管輸送。實(shí)測流速過高的管線，可通過聯(lián)絡(luò)管引至其他管線、或適當(dāng)增設(shè)平行管線以分擔(dān)其負(fù)荷。實(shí)測流速如白天很高而晚上甚低，以致相差懸殊的大型管線，則應(yīng)考慮在其下游增設(shè)水庫泵站的技術(shù)可能性和經(jīng)濟(jì)合理性。
　　當(dāng)干線上兩點(diǎn)間的壓力差過大，超過正常水頭損失時，應(yīng)該考慮兩點(diǎn)間是否有閘門關(guān)閉情況。如果在此管段上同時進(jìn)行測流，則其間流速大時說明管段的負(fù)荷過大：其間流速很少時說明該管段間必有閘門關(guān)閉或有其他原因的堵塞。
　　在刮管涂襯和排設(shè)新管等工程措施后，均應(yīng)進(jìn)行測流測壓，以便評價(jià)該項(xiàng)工程的效果。這時測流點(diǎn)的設(shè)置地點(diǎn)應(yīng)視工程需要而定。

參考文獻(xiàn)

1、楊欽，《給水外管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算》，建筑工程出版社出版，1957年。
2、周善生主編，《水力學(xué)》，人民教育出版社，1981年。