常淑卿 鞠秀娟 高乃云 范瑾初
(蓬菜市自來水公司) (同濟大學環境工程學院)

　　摘 要：本文結合蓬萊市自來水公司測流與測壓的實踐，分別介紹了測壓點的布置和測流點的選擇；測壓與測流的方法和測得的數據的整理及其應用。
　　給水管網的測流測壓工作對保證供水服務質量、校核管網水力分析的計算結果、合理進行管網的改造和擴建以及提高管網的技術經濟調度水平等都存在著不可忽視的影響。測流測壓工作已經引起了國內各自來水公司的重視，但對這項工作的量測方法與原理，以及結果分析與應用等有必要進行深入地探討。

一、管網的測壓

1、測壓點位置的選擇
　　管網中的測壓點應分布均勻且具有代表性，并能反應整個管網供水壓力的全貌。當出現管網壓力分布不合理時，能及時調度各水廠的供水量和揚程，經濟有效地調整供水壓力分布。也只有這樣布置的測壓點，才有助于提高管網調度的業務質量，使管網壓力能夠適應用戶的需要，不致壓力過高或過低，造成供水量不足或浪費供水電耗。城市管網中的控測點應設測壓點。所測壓力通常是用水高峰時水量調度的重要指標，累積這些數據又是給水系統改造和擴建的必需資料。
　　在多水源給水系統中，設置在供水分界線附近的測壓點應該稍多一些，使其能更明顯的反映出分界線推移的變化，為合理調整供水分區提供依據。
　　一般情況下，測壓首先是為了觀察、分析整個給水管網現有的輸水能力，制訂經濟合理的調整方案，并為今后的管網改造與規劃提供數據，故測壓點宜設置在大管徑干管的交叉點附近。同時，測壓也為了考察配水管網的供水能力，提供供水的服務質量，故還應在確保供水的地區、經常發生水壓不足的地區或能考察調度質量的地區設置測壓點。這時測壓點一般設置在中、小管徑的配水管網上。
　　為了全面系統地掌握管網壓力的分布情況，校對管網水力分析時原始資料是否符合實際情況，每年或每季度特別是每年用水量最大的這一天應進行比平時測壓點更多的全面普測。這樣除了原設的永久性測壓點外，根據需要和人力物力條件，在規定的時間(一般不宜超過兩個小時)內增設若干臨時測壓點進行同時測壓。
2、測壓方式及注意事項
　　國內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在測壓點上，連續記錄該測點的水壓，每天定時調換水壓記錄紙，根據各測壓點的連續水壓記錄，整理統計出全市的水壓分布情況。第二種是持測壓點的水壓用有線或無線的方式及時和連續地傳至調度中心，作為水量調度和機泵開停的主要參考依據。以上兩種測壓方式多用在永久性測點上。大、中型自來水公司基本上都采用第二種方式且采用微機調控。第三種是人工量測的方式。工人用壓力表在規定時間內測定指定的消火栓內的瞬時水壓，有時也可測定用戶水龍頭上的水壓作為該點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，同時應注意壓力表的壓力單位、量程和精度級數，及時記錄下量測者姓名、壓力表編號、量測時間和地點等情況，以備查詢。
3、測壓數據的整理與應用
　　(1)測壓數據在供水調度方面的應用
　　不論是永久性測壓點還是臨時性測壓點．必須預先測得測壓點上連接壓力表處的高程，特別是對高程變化較大的城鎮更為重要。只有這樣才能根據各測壓點在同一時間內的壓力值進行管網分析，以及正確判斷測壓點所在地區的服務壓力的大小，因為我們讀得的水壓數值為測壓點上壓力表處的水壓。
　　測壓點水壓數據的同時性甚為重要。如果臨時性測壓點的瞬時壓力值不在規定時間內的話，應按該點附近的自動壓力表上記錄的壓力變化值來修正臨時測點的瞬時值。
　　遠傳式水壓信息，是調度人員及時檢查當前調度方案是否滿足本市用水要求的重要依據，當出現某處遠傳水壓值不能滿足要求，或市內用戶打來電話報告本區水壓異常時，調度人員憑借以往經驗對水廠二級泵站和管網中的增壓泵站的機組開停、以及干管上的閥門啟閉發出調度命令。
　　自動壓力記錄儀記錄下來的水壓數據與遠傳水壓值是否達到計劃指標，結合到當天的供水電耗就能考查調度人員的調度質量，根據這些水壓資料也能對水廠的供水能力和管網的輸水能力，以及小區的配水能力作出一般的了解。
　　(2)利用測壓數據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測得的水壓折算成為規定時刻的水壓值，并從永久測點中提出該時刻的水壓值，繪制出一定比例的管網等水壓線圖(見圖1)，該圖可用來校核該時管網現狀水力分析的平差結果，從而修正管網阻力系數以節點測量的計算，以調整平差結果，使其更進一步接近實際情況。通過最大用水時普測水壓的等壓線圖能夠發現現有給水系統的薄弱環節，如供水區域分布的不合理，某些管線負荷過大，某些管線又未充分發揮作用等等，一般，通過某一管段的等壓線過密，就表示該管段負荷太大，即管徑大小。從而可在管網改造擴建或給水系統規劃中提出切合實際的改進方案。
　　管網等水壓線示意圖如圖1所示

　　臨時測點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為在規定的不長時間間隔（兩小時）臨時測壓點的水壓變化值與鄰近永久測點的水壓變化值相似。根據臨時測點與鄰近兩年永久測點之間的位置可分為外延法與內插法。
　　圖2為外延法求給水干線A--B的水壓線變化圖。點A為永久測壓點，而點B為臨時測壓點。Aa1與Bb1為點A與點B在8：30時的水壓值。根據點A在指定時刻9：30時的水壓值Aa2畫出a1b1的平行線即能得出臨時測壓點B在9 ：30時的水壓值Bb2。

　　圖3為內插法求得給水干管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A、C連續記錄上的10：00時水壓值分別為Aa₁與Cc₁，所以干管A—B—C在10：00時水壓線應為a₁—b₁—c₁。如果我們現在要求指定時刻9：30時刻時測壓點B的水壓值。可先查得9：30時鄰近的永久測壓點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，則各點在9：300時的水壓成下列近似比例關系：
　　b2＇b2=b2b2＇·AB/BC
　　按照作圖原則不難用數學方法推算出臨時測點在9：30時的水壓值b2。

二、管網的測流

1、管網的測流點選鋒
　　(1)將測流點布置在需測定的某干線上的前端，測定其負荷狀況。
　　(2)將測流點設在任壓區域的有關連接管或卡脖子管段處可兼測其水壓。
　　(3)測流孔要設在直管段上，前后管段的長度為30~50倍直徑范圍內不應有支管、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。圖4為畢托管。它有兩個彎頭，安裝時一上對準水流方向，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形壓差計上，根據U形管內出現的壓力差，求出流速V ：
　　V＝K［2gh(P＇g—1)］^0.5　　（m/s ）
　　式中　K—畢托管系數；
　　　　　p＇——壓差計中液體密度，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、測流數據的應用
　　管道結垢后，有時管徑變化比粗糙系數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，也為管網進行微觀分析提供必需資料。這時應按管網中管段和管徑、管材、埋設年限、管內壁是否有涂襯，以及所處地區輸送的水質等條件進行分類，并在每類中挑選數處設測流點，以便獲得有代表性的粗糙系數和管徑變化值。
　　若管線的實測流速小于本地區經濟流速，表明該管段有輸水潛力，如下游供水區壓力又不足，則可有計劃增添加壓泵站來增強其輸水量，或改善聯絡管將其他負荷較大的干管流量分一部分由該管輸送。實測流速過高的管線，可通過聯絡管引至其他管線、或適當增設平行管線以分擔其負荷。實測流速如白天很高而晚上甚低，以致相差懸殊的大型管線，則應考慮在其下游增設水庫泵站的技術可能性和經濟合理性。
　　當干線上兩點間的壓力差過大，超過正常水頭損失時，應該考慮兩點間是否有閘門關閉情況。如果在此管段上同時進行測流，則其間流速大時說明管段的負荷過大：其間流速很少時說明該管段間必有閘門關閉或有其他原因的堵塞。
　　在刮管涂襯和排設新管等工程措施后，均應進行測流測壓，以便評價該項工程的效果。這時測流點的設置地點應視工程需要而定。

參考文獻

1、楊欽，《給水外管網的設計與計算》，建筑工程出版社出版，1957年。
2、周善生主編，《水力學》，人民教育出版社，1981年。