流量与压力的关系
能量朗读-数值代数
2023年2月18日发(作者：戏曲人物简笔画)流量与管径、压力、流速的一般关系之邯郸勺丸创作
一般工程上计算时，水管路，压力罕见为0.1--0.6MPa，水在水
管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流
速(立方米/小时)。
其中，管内径单位：mm，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与
水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy公式
Chezy
这里：
Q——断面水流量（m3/s）
C——Chezy糙率系数（m1/2/s）
A——断面面积（m2）
R——水力半径（m）
S——水力坡度（m/m）
根据需要也可以变换为其它暗示方法:
Darcy-Weisbach公式
由于
这里：
hf——沿程水头损失（mm3/s）
f——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）
l——管道长度（m）
d——管道内径（mm）
v——管道流速（m/s）
g——重力加速度（m/s2）
水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在包管用户水
量、水压平安的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适
的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和
局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的
5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
1.1管道经常使用沿程水头损失计算公式及适用条件
管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，分歧的水流
流态，遵循分歧的规律，计算方法也纷歧样。输配水管道水流流
态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与
压强脉动的结果。紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡
区、粗糙区。管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，
一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采取数值做为判别
式，目前国内管道经常采取的沿程水头损失水力计算公式及相应
的摩阻力系数，依照水流阻力特征区划分如表1。
沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1
阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义
水力光滑区
>10
雷诺数
h：管道沿程水头损失
v：平均流速
d：管道内径
γ：水的运动粘滞系数
λ：沿程摩阻系数
Δ：管道当量粗糙度
q：管道流量
Ch：海曾-威廉系数
C：谢才系数
R：水力半径
n：粗糙系数
i：水力坡降
l：管道计算长度
紊流过渡区
10<<500
（1）
（2）
紊流粗糙区
>500
达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经
验的计算通式，它适用于流态的分歧区间，其中摩阻系数λ可采
取柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用范
围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。利用达西公式和柯列
布鲁克公式组合进行管道沿程水头损失计算精度高，但计算方法
麻烦，习惯上多用在紊流的阻力过渡区。
海曾—威廉公式适用紊流过渡区，其中水头损失与流速的
1.852次方成比例（过渡区水头损失h∝V1.75~2.0）。该式计算
方法简捷，在美国做为给水系统配水管道水力计算的尺度式，在
欧洲与日本广泛应用，近几年我国也普遍用做配水管网的水力计
算。
谢才公式也应是管道沿程水头损失通式，且在我国应用时间
久、范围广，积累了较多的工程资料。但由于谢才系数C采取巴
甫洛夫公式或曼宁公式计算确定，而这两个公式只适用于紊流的
阻力粗糙区，因此谢才公式也仅用在阻力粗糙区。
另外舍维列夫公式，前一段时期也广泛的用做给水管道水力
计算，但该公式是由旧钢管和旧铸铁管管材试验资料确定的。而
现在国内采取的金属管道已普遍采取水泥砂浆和涂料做内衬，条
件已发生变更，因此舍维列夫公式也基本不再采取。
1.2输配水管道沿程水头损计算的实用公式
输配水管道沿程水头计算时，先采取判别水流的阻力特征
用，再选择相应的公式计算，科学合理，但操纵麻烦，特别在流
速是待求的未知数时，需要采取试算的方法确定雷诺数（Re）很
不方便。为了使输配水管道水力计算能满足工程设计的需要，又
可以方便的选择计算公式和进行简捷的计算，根据多年来管道水
力计算的经验，《室外给水设计规范》GBJ13-86修编报批稿，依
据管材的分歧和流速的经常使用范围，确定输配水管道沿程水头
损失计算公式如下：
（1）塑料管
（2）混凝土管（渠）及采取水泥砂浆内衬的金属管道
（3）输配水管道、配水管网水力平差计算
2.1管道摩阻系数的属性及应用条件
每个管道沿程水力计算公式都有相应的摩阻系数和确定方
法，表达形式也纷歧样。摩阻系数是一个未知数，应由试验确
定。但实际应用时，一般都依据分歧的管材和其分歧的内壁光滑
程度，参考已有的资料，由设计人员计算时选择采取。该数值非
常重要，但随意性很大，而且取值的结果直接影响水力计算成果
的精度。因此了解和熟悉摩阻系数的属性，掌握取值的方法和技
巧，也同样是做好管道沿程水力计算的关键。
（1）当量粗糙度Δ
当量粗糙度是自然（也有称工业）管道，根据水力试验的成
果，运用达西公式和尼古拉兹公式计算出的理论值。每种管材都
有一个确定的当量粗糙度，且不因流态分歧而改变，在判别水流
流态和选择其他计算公式参数时，经经常使用到当量粗糙度。
（2）摩阻系数λ
摩阻系数λ可应用在分歧的阻力特征区，分歧区间λ的数
值纷歧样。在紊流的光滑区，λ数值仅与雷诺数（Re）有关，且
随雷诺数（Re）的增大而减小；在紊流过渡区，λ与雷诺数
（Re）和相对粗糙度（Δ/d）两个因素有关；在紊流粗糙区仅和
相对粗糙度（Δ/d）有关，只要管材与管径确定（即相对粗糙度
Δ/d确定），在该区λ数值应为定值。
（3）粗糙系数n
粗糙系数n是采取巴甫洛夫公式和曼宁公式计算谢才公式C
时的参数，它适用于紊流的粗糙区，在该区可根据管材内壁光滑
程度，选择相应的n值，但一般情况n的取值范围宜大于
0.010，否则计算成果误差较大。
（4）海曾—威廉系数Ch
海曾—威廉系数适用紊流过渡区，Ch取值范围宜大于120，
否则计算成果误差较大。
2.2相应的紊流阻力特征区内分歧摩阻系数间的对应关系
（1）
（2）紊流粗糙区（其中y采取巴甫洛夫公式计算，若y=1/6
即为曼宁公式，这时）
3.1《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻
系数（△、n、Ch）取值见表2。
管道沿程水头损失（nCh△）值表2
管道种类
n（粗糙
系数）
C
h
（海曾-
威廉系数）
△（mm）（当
量粗糙度）
钢管、铸铁管
水泥砂浆内衬120～130
涂料内衬130～140
旧钢管、旧铸铁管
（未做内衬）
混凝土管
预应力砼管
（PCP）
110～130
预应力钢筒砼管
（PCCP）
120～140
现浇矩形混凝土管（渠）道
化学管材（聚乙烯管、聚氯乙烯
管、玻璃钢夹砂管等），内衬涂
塑管
140～150
结论：沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础，正确的
选用计算公式和采取适宜的摩阻系数，计算成果才干真实的反映
管道的水力特性。为包管输配水管道工程设计质量，提高工程的
经济效益和规范水力计算方法