浅析多水源管井群的水力计算及水泵选型

巨杨

陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西西安 710001

摘要 供水工程中常常存在多个水源地，本文以陕西省汉中市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，文章以连续方程和能量方程确定管井群水力计算的办法分析有压恒定流管流计算。

文章以陕西省汉中市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

0  前言

汉中航空智慧新城供水工程中共布置20眼管井，其中文川河西岸水厂左侧布置10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X1#～X6、1#～4#管井的抽水钢管，该线路从X1#井汇集点开始，沿文川河西岸河滩地向东南布置，分别在X2#～X6#、1#～4#管井处接抽水钢管，管线行至汇流节点H，，总长5.39km，设计流量为0.029m3/s～0.102 m3/s，管径DN150mm～DN500mm。管线沿途合流抽水钢管10处，抽水钢管总长112.1m，管径DN150。

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#沿西南方向布置横穿文川河后沿西岸防护堤外空地布置，分别在6#～14#管井处接抽水钢管，管线行至汇流节点H，总长4.83km，设计流量为0.034m3/s～0.306 m3/s，管径DN150mm～DN500mm。管线沿途穿河一次，合流抽水泵出水钢管10处，抽水钢管总长408.65m，管径DN150。

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183.17m进入文川河西岸水处理厂配水池。该输水总管设计流量0.405 m3/s，设计管径DN600mm。

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,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

位置	管段	管道流量（m3/s)	管径（mm）	流速（m/s)
左侧输水管	Z0+000～Z0+206.25	0.029	150	1.64
	Z0+206.250～Z0+898.29	0.052	250	1.06
	Z0+898.29～Z1+287.29	0.083	300	1.17
	Z1+287.29～Z1+750.24	0.112	350	1.16
	Z1+750.24～Z2+642.86	0.138	400	1.10
	Z2+642.86～Z3+307.96	0.181	450	1.14
	Z3+307.96～Z4+499.00	0.208	500	1.06
右侧输水管	Y0+000～Y0+343.37	0.032	150	1.81
	Y0+343.37～Y1+105.45	0.062	250	1.26
	Y1+105.45～Y1+762.26	0.088	300	1.24
	Y1+762.26～Y1+806.34	0.122	350	1.27
	Y1+806.34～Y2+259.20	0.158	400	1.26
	Y2+259.20～Y2+603.68	0.183	450	1.15
	Y2+603.68～Y4+534.29	0.221	500	1.13
输水总管	汇0+000～汇0+124.67	0.429	600	1.52

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X1#～X6#、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16用4备，共20眼井。

2.2抽水泵站

（1）基本参数

为保证所有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

匹配理想的泵，无法使所有工作点都在水泵高效区内，此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不同，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所有功能需要，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/D4S程＝10.3×L/D5.33*n2H总=H净+SQ²

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。基本参数见表2。

X1#～14#群井抽水泵站计算成果表

表2

管井 编号	设计 流量（m3/s）	配水池 水位(m)	静水位(m)	动水位（m）	泵后支管长（m）	泵后母管长（km）	净扬程(m)	总扬程(m)
X1#	0.029	491.92	482.7	470.88	28.72	1.93	21.04	37.13
X2#	0.029	491.92	479.19	467.27	28.53	1.43	24.65	35.18
X3#	0.035	491.92	481.12	469.11	28.33	0.99	22.81	31.59
X4#	0.042	491.92	490.13	478.03	19.21	0.57	13.89	29.83
X5#	0.037	491.92	479.93	467.68	19.21	0.3	24.24	30.76
X6#	0.043	491.92	478.17	465.77	27.58	0.94	26.15	36.28
1#	0.041	491.92	478.43	470.67	28.63	1.93	21.25	37.34
2#	0.039	491.92	479.15	467.15	28.55	1.43	24.77	36.23
3#	0.038	491.92	480.53	469.07	28.49	0.99	22.85	32.3
4#	0.042	491.92	487.26	478.16	19.41	0.57	13.76	29.45
5#	0.036	491.92	483.25	467.52	19.41	0.3	24.4	30.91
6#	0.043	491.92	482.47	465.32	27.37	0.94	26.6	36.33
7#	0.039	491.92	479.23	466.06	27.39	1.44	25.86	38.55
8#	0.038	491.92	478.48	465.62	27.14	2.11	26.3	47.13
9#	0.032	491.92	477.02	464.31	27.01	2.46	27.61	51.46
10#	0.037	491.92	476.78	463.99	26.86	2.83	27.93	56.65
11#	0.033	491.92	477.32	464.3	345.37	2.87	27.62	60.29
12#	0.033	491.92	486.08	472.82	25.98	3.97	19.1	59.27
13#	0.038	491.92	484.7	471.33	25.77	4.52	20.59	63.3
14#	0.032	491.92	483.97	470.52	25.58	4.99	21.4	68.54

（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X1#～14#生产井共选用5台250JC130-32/4型潜水泵、8台250JC130-40/5型潜水泵、1台250JC130-48/6型潜水泵,2台250JC130-56/7型潜水4台250JC130-64/8型潜水泵，其中4台备用泵为相互备用，泵站总装机功率539.50kW。具体各泵站选型参数特性见表3。

X1#～14#群井抽水泵站型号表

表3

管井编号	水泵型号	扬程（m）	流量（m3/h）	电机功率（kw）	备注
X1#、X2#、X6#、1#～3#、6#、7#	250JC130-40/5	40	130	25	2台泵随机互为备用
X3#～X5#、4#、5#	250JC130-32/4	32	130	18.5
8#	250JC130-48/6	48	130	30
9#、10#	250JC130-56/7	56	130	34.5
11#～14#	250JC130-64/8	64	130	37

3  参考文献

[1]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.

[2]  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.

[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.