浅析多水源管井群水力计算及水泵选型

巨杨冯虎虎

陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

摘要：供水工程中常常会有多水源地，本文以汉中航空智慧新城供水工程水源管井群的水力计算及水泵选型为例，文章分析有压恒定流管流，以连续方程和能量方程确定管井群水力计算的办法。文章以陕西汉中智慧新城供水工程为例，研究多水源地供水工程中各水源井选泵方法和过程。首先通过分析有压恒定流特点，根据达西公式计算管路沿程损失，再根据百分比确定管路总损失，得到各水源井内水泵流量和扬程参数，从而完成水泵选型。为此类工程水力计算和水泵选型提供参考。

关键词：多水源；管井群；水力计算；特性曲线

前言

汉中航空智慧新城供水工程中共布置14眼管井，其中文川河西岸水厂左侧布置4眼管井，水厂右侧布置10眼管井，井深均为135m左右，单井出水量100-120m3/h。管线总体布置沿文川河西岸滩地直线布置。左、右侧输水管汇集于节点H，沿输水总管输送至水厂配水池。左、右侧输水管的具体布置如下：

1）左侧输水管：该干管接收1#～4#管井的抽水钢管，从1#井汇集点开始，沿文川河西岸河滩地向东南布置，接2#、3#与4#管井的抽水钢管，管线行至汇流节点H，总长1.93km，设计流量为0.034m3/s～0.102m3/s，管径f200mm～f300mm。抽水钢管总长114m，管径DN200。

2）右侧输水管：该干管接收5#～14#管井的抽水钢管，右干管线路从姚家庄处的14#井汇集点开始，沿西南方向布置约4.99km，横穿文川河后沿西岸防护堤外空地布置，分别接13#、12#、11#、10#、9#、8#、7#、6#与5#管井的抽水钢管，管线行至汇流节点H，总长4.99km，设计流量为0.034m3/s～0.306m3/s，管径f200mm～f500mm，抽水钢管总长587m，管径DN200。

3）输水总管：输水总管从左侧输水管与右侧输水管的汇流节点H点引出，向西沿乡路布置124.67m进入文川河西岸水处理厂配水池。该输水总管设计流量0.405m3/s，设计管径f600mm。

1水力计算

1.1水力计算公式

根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）及《给水排水设计手册》（第3册）规定，不同管材沿程水头损失计算公式不同，本次管材计算公式如下：

铸铁管或钢管：

以上各式中：

—管道流速（m/s）；

—单位管长水头损失（水力坡降）；

—管道计算内径（m）。

1.2输水管设计流量

根据文川河西岸水源地水量计算确定，2020年文川河西岸水厂日处理规模为3.2万m3确定，考虑水厂自用水损失，进入水厂配水池的日供水量按3.5万m3确定。按照文川河西岸水源地工程的总体布置，由末端管井抽水流量依次向上游进行叠加，在汇流H点处分左、右两条输水管及H点至配水池一条输水总管，输水总管按照日供水量3.5万m3计算。局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。

1.3水力计算成果

根据以上计算原则、计算方法，经多次调整复核计算，最终确定左输水管、右输水管及总输水管的设计管径结果详见下表1。

输水管水力计算表

表1

2群井抽水泵站设计

2.1管井数量确定

水源地管井的数量根据《文川河西岸水源地水文地质勘察报告》单井出水量及最大日供水量确定工作井数，备用井数按工作井数的10%～20%考虑，水源地1#～11#井、12#～14#井单井出水量分别为0.032～0.043m3/s、0.033～0.038m3/s。设置12用2备，共14眼井。

2.2抽水泵站

（1）基本参数

为保证1#～14#井都能单独输送至配水池，需对每眼井进行抽水泵站设计。在泵站供水系统中，用户用水量发生变化，水泵工作参数随之改变。用户用水量变化越大，选泵工作越复杂，往往难以选到理想的泵，无法使所有工作点都在水泵高效区内工作，这时选泵应着重使出现几率较多的工作点在高效区内。针对本工程，取水水源较多，每个水源对应的水泵静扬程又不一样，且每个水源距离受水点的管长也不一样，同一种泵型无法满足功能需要，只能选用不同的泵型或者不同的级数，使得每个水泵工作点都在高效区。

管路损失曲线采用公式：

S局＝0.083×ζ/D4

S程＝10.3×L/D5.33*n2

H总=H净+SQ²

其中S局—局部摩阻S程—沿程摩阻

ζ—局部损失系数D—管道直径

L—管长n—糙率

H总—总扬程H净—净扬程

S—S局和S程之和Q—流量

用图解法求出每个水泵的工作点，然后选用合适的水泵。

结合《文川河西岸水源地供水水文地质勘察报告》中单井出水量及水厂的需水量综合确定。1#～14#井群抽水泵站基本参数见表2。

（2）水泵型号选择

根据以上成果，采用水泵特性曲线和管路损失特性曲线的图解法确定1#～14#生产井共选用1台250JC130-32/4型潜水泵、6台250JC130-40/5型潜水泵、2台250JC130-48/6型潜水泵，3台250JC130-56/7型潜水2台250JC130-64/8型潜水泵，其中2台备用泵为相互备用，泵站总装机功率406kW。具体各泵站选型参数特性见表2。

1#～14#群井抽水泵站计算成果及抽水泵站型号表表

表2

参考文献：

[1]李晋平.薛岔水源地供水工程集水1干管水力计算分析[J].地下水，2017，03：153-154.

[2]王吉春.地下水源地供水的水力计算与配泵.[J].地下水，2012，03：112-178.

[3]李子富，王晏平.多水源管网水力计算的新方法[J].给水排水，1994，03：12-15.