8.5 管道设计考虑

2021-05-11 14:09 irripro

259

如第8.3和8.4节所述，所选管道必须能够承受系统上可能施加的系统总压力。在设计主管系统时应考虑以下几点：

管道内的流速应限制在5 ft/sec。

对于PVC管道系统，操作压力不应超过规定管道压力额定值的72%。

管道各顶点应安装空气真空释放阀。这些阀门在启动期间释放空气，从而降低潜在的喘振压力。它还允许空气在关闭期间重新进入管道，从而防止真空管道塌陷的可能性。表8.6中列出了空气真空释放阀的建议最小尺寸，用于流速小于等于5 ft/sec的管道。

Table 8.6 Air-Vacuum Release Valve Sizing表8.6空气真空进排气阀尺寸
Pipe Diameter 管道直径	Minimum Air-Vacuum Release Valve Diameter 最小空气真空进排气阀
up to 4”	1½”
5” – 8”	2”
10” – 12”	3”

对于重力供水灌溉系统，应在进水口处安装进风口，以便在进水口堵塞时允许空气进入。

应在结冰危险区域的所有低点安装排水管或利用泵排水装置。

应使用止回阀防止水回流到水泵内。建议使用弹簧加载止回阀，因为它们将在反向流动开始前关闭，从而减少可能的压力波动。

如果水锤压力过大，应使用垫圈接头以允许管道膨胀。

如果同时操作多个分支，设计者应计算最远点的摩擦水头损失。

管道安装

管道应在固定支架之间适度弯曲，以允许膨胀和收缩。当管道处于预期工作温度的几度以内时，可以通过管道安装将温度问题降到最低。当由于温度变化或陡坡可能发生过度移动时，需要锚定管道。

埋地管道铺设后应立即回填（不包括接头）至一英尺深。这会使热膨胀或收缩均匀分布在管道上。它还可以在最终回填过程中保持管道对齐。管道部分回填后应进行压力试验，以便观察所有接头和配件。

沟槽

灌溉沟渠应具有以下条件：

没有岩石和冻土

深度足以保护管道免受表面荷载的影响，或在未提供排水管的情况下，保护管道不受霜冻的影响。表8.7 给出了建议的管道深度，假设没有霜冻影响。

管沟底部的垫层材料应在其整个长度上均匀支撑管道。

沟渠应无水。

管沟的弯曲度不应超过要埋设的特定管道的建议允可值。

Table 8.7 Recommended Pipe Installation Depths – Excluding Frost Requirements 表8.7建议管道安装深度-不包括防霜冻要求
Nominal Pipe Diameter 公称直径		Pipe Depths 管道埋深
[in]	[mm]	[ft]	[m]
½ – 2	12 – 63	1.5	0.45
2 – 4	63 – 100	2	0.6
> 4	> 100	2.5	0.8

镇墩

在管道方向发生任何变化或流速发生显著变化时，可能需要止推块（镇墩）。止推块必须支撑管道以抵抗水压和动量变化引起的力。这是通过增加埋地管道的土壤承载面积或通过块的重量或表面管道的锚固来实现的。止推块的尺寸和位置取决于管道尺寸、管道压力、配件类型、土壤类型和弯曲程度。溶剂焊接的小于3“的PVC管通常不需要止推块。

下表可用于确定止推块（镇墩）尺寸。

Nominal Pipe Diameter Pipeline Thrust 公称直径及管道镇墩推力[lb/psi]
[in]	[mm]	Dead Ends Tees堵头及三通	90o Elbows 弯头	45o Elbows 弯头	22.5o
[in]	[mm]	Dead Ends Tees堵头及三通	90o Elbows 弯头	45o Elbows 弯头	Elbows 弯头
1.5	38	2.94	4.16	2.25	1.15
2	50	4.56	6.45	3.5	1.8
2.5	63	6.65	9.4	5.1	2.6
3	75	9.8	13.9	7.51	3.8
4	100	16.2	23	12.4	6.31
5	127	24.7	35	19	9.63
6	150	35	49.2	26.7	13.5
8	200	59	83.5	45.2	23
10	250	91.5	130	70	35.8
12	300	129	182	98.5	50.3
16	400	201.1	284.4	153.8	78.6

Source: ASAE Standards 1987 来源：ASAE标准

Table 8.9 Bearing Strength of Soils 表8.9 土壤承载强度
Soil Type 土壤类型	Safe Bearing Load 安全承载力[lb/ft2]
Muck 淤泥	0
Soft clay 软质粘土	1,000
Medium clay – can be spaded 中等粘土-可铲	2,000
Coarse and fine compact soil 粗细密实土	3,000
Cemented gravel and sand – difficult to pick 胶结砾石和砂-难以开挖	4,000
Sound shale 完好页岩	10,000
Source: ASAE Standards 1987 来源：ASAE标准1987

压力下的管道在每个偏转的联接处施加有向外的推力。通常夯实的土壤足以防止管道发生任何侧向移动。但是，如果存在软土条件，则可能需要止推块，尤其是垫圈接头。表8.10 可用于计算止推块尺寸，以限制侧向推力。

Table 8.10 Pipeline Thrust 管道推力 F
Nominal Pipe Diameter公称直径		Side Thrust 侧向推力
[in]	[mm]	[lb/psi/degree deflection度偏转]
1.5	38	0.05
2	50	0.08
2.5	63	0.12
3	75	0.17
4	100	0.28
5	127	0.43
6	150	0.61
8	200	1.03
10	250	1.6
12	300	2.25
16	400	3.49

Source: ASAE Standards 1987 来源：ASAE标准1987

例如，在125 psi和10度偏转条件下运行的 8“管道的侧向推力为1.03 lb/psi/度x 10度x 125 psi=1287 lb（来自表8.10）。应评估土壤条件，以确定本示例中计算的侧向推力是否需要止推块（镇墩）。表8.11可作为确定止推镇墩在线式阀门的必要性的指南。

Table 8.11 Anchoring of In-Line Valves 表8.11在线式阀门的锚固
Working Pressure 工作压力[psi]	Valve Size Requiring Anchorage 需要锚固的阀门尺寸
50 – 100	12” and up
100 – 150	8” and up
150 – 200	all sizes所有尺寸

镇墩安装

推荐的推力块（镇墩）由计算抗压强度至少为2000磅/平方英寸的混凝土组成。建议的混凝土混合料是一份水泥、两份冲砂和四份砾石。

图8.1显示了推力块如何用于地面主管安装。

图8.2提供了埋地管道推力块定位的细节。

镇墩-1.png