大口径pvc管道技术经济分析

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1、大口径PVC-U管道应用的技术经济分析吴永刚13833019005摘要：给水工程设计过程中通过方案比选能达到降低投资和运行成本，从而达到降低供水价格的目的。给水工程寿命期内的费用，由建设初期投资和经营期运行成本组成，建设期投资少，但运行成本高的方案，不一定寿命期内的总费用低；同样建设期投资多，但运行成本低的方案，也不一定是最经济的方案。即给水工程设计方案比选应根据实际情况对筛选出的方案进行动态的经济计算，不仅比较工程建设期投资（静态费用），同时应考虑给水工程投产后的长期运行费用（动态费用），通过全面的分析，作出最经济的选择即选择费用（考虑初期投资和运行成本）最低的方案为实施方案。PVC

2、-U管材因其重量轻、水力条件好、使用寿命长、安装简单等优点在各种供水管网中应用日益普及。但是，大口径PVC-U管材与传统管材相比因价格较高，建设期投资较多，而当今工程方案比选往往忽略动态费用（例日常运行费用等），影响了其推广应用。为此，通过对PVC-U管材与传统管材的技术经济比较，为大口径PVC-U给水管的推广应用创造条件。关键词：PVC-U管道方案比选现值费用运行成本一、引言以传统管材（球墨铸铁管、混凝土管道）为计算准则，在传统管材最优实用流速下，以相同输水能力为基准，结合同规格PVC-U管材进行分析比较。原始数据：管线流量取Q总=50000m3/d=0.5787m3/s；管材选择：

3、球墨铸铁管材DN800（K9级）；混凝土管DN800PVC-U管材Φ800×19.6mm管线长度：L=20000m参考依据：《室外给水设计规范》中华人民共和国国家标准《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》中国工程建设标准化协会标准二、管道的技术可行性分析1、流速计算：式中di:管材内径（m）u：管内水的平均流速（m/s）Q：管材输水量（m3/s）球墨铸铁管DN800（K9级）流速=1.15m/s混凝土管DN800流速=1.15m/sPVC-U管材流速Φ800×19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米/秒结果表明,三种管材流速均在经济流速范围之内,是可行的。2、水力计算：l球墨铸铁

4、管水力计算球墨铸铁管内流速＜1.2m/s时，单位水头损失可由下式计算。式中:：每米管道的水头损失(米)：管材内径（m）：管内水的流速（m/s）代入得水力坡降系数=0.0029ml钢筋混凝土管水力计算流速系数C可按下式计算式中:：每米管道的水头损失(米)；：管材内径（m）；R：水力半径满流取d/4；：管内水的流速（m/s）；C：流速系数。代入得单位水头损失=0.00222mlPVC-U管材水力计算塑料管的沿程损失可计算如下：水力摩阻系数λ由下式计算先确定管内流体的雷诺数Re=966216式中Re：管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u：管内水的流速（m/s）υ：水在20℃下的粘度=1×1

5、0-6（m2/s）故Φ800×19.6mm管材λ=0.011沿程水头损失由下式计算：=0.0012米水柱结果表明，PVC-U管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于同口径铸铁管材或混凝土管，可有效降低水泵的扬程，节约运行成本。3、水锤压力计算：对停泵水锤压力增值可由以下公式计算：其中压力波回流速度式中：水锤压力（m）：流速变化，取平均流速a：压力波回流的速度（m/s）：水的重力密度取10×103N/m3K：水的体积模量取2200×106N/m2Ep：管材的弹性模量，PVC-U管材取3000×106N/m2，球墨铸铁管材取160000×106N/m2，混凝土管取206000×106N/

6、m2di：管材内径en：管材壁厚压力波回流速度计算：球墨铸铁管材=889.8m/s则水锤压力增值=104.4米水柱钢筋混凝土管=1374m/s则水锤压力增值=161米水柱PVC-U管材Φ800×19.6mm：=267m/s水锤压力增值=35米水柱计算结果表明：因为PVC-U管材较球墨铸铁管材、钢筋混凝土管材具有更低的弹性模量，水锤压力的增值明显降低，可有效防止水锤压力波动对管材本身造成的危害，提高管道运行的安全性能。4、PVC-U管材最大埋深计算管道在外压荷载作用下的竖向变形计算公式：式中DL：变形滞后系数，取1.2Kb：管底弧型土基的基床系数，当土基支撑角≥90°时,一般采用0.1E

7、P：管材弹性系数，取3KN/mm2IP：管壁单位长度惯性矩e3/12（e为管材壁厚）Ed：回填土综合变形模量，取3×10-3KN/mm2D：管材外径mmr0：PVC管计算半径(D-e)/2mmW：作用在管顶的最大土载荷KN/mγ：土的容重取18×10-9KN/mm3H：管顶最大埋深mmF：作用在管顶的最大动载荷，当埋深大于3米时不考虑动载荷塑料管材在外压载荷作用下的竖向变形量不宜大于管直径的5%，当计算管材的最大埋深时，取F=0，计算Φ800×