室内消火栓管网阻力损失怎么计算中铁二院大

中铁二院工程集团有限责任公司荣添

本文将以在重庆西站铁路综合交通枢纽工程设计过程中，消火栓管网水力计算部分遇到的问题进行阐述，并说明建立管网模型采用哈代－克罗斯法进行平差计算的方法和过程，以及最终的设计参数。

工程概况

重庆西站位于沙坪坝区原上桥东站（货运）站址，东临内环快速凤中立交，西靠中梁山山脉，南接华岩旅游风景区，北临渝昆高速西环立交。距重庆江北国际机场40ｋｍ，距重庆北站（龙头寺火车站）17ｋｍ，距重庆站（菜园坝火车站）2ｋｍ。

重庆西站铁路综合交通枢纽工程是重庆西站的站前地下综合换乘枢纽，集地铁、公交、长途、出租、旅游、社会车各种交通为一体，建成后将是重庆地区 的客运枢纽系统。含地面及地下３层，建筑高度：－15ｍ，总建筑面积：ｍ２。

计算原理及过程简述

（1）哈代－克罗斯法

哈代－克罗斯法是城市供水管网的常用计算方法，在此不再累述原理。由于实际火灾发生时，往往是某一个地方先着火，而后逐渐蔓延。采用消火栓扑救时，使用的消火栓集中在着火点周围，对于管网而言，用水点集中，这个时候的工况也是最不利的工况。那么，我们就采用当最不利消火栓处着火时的工况作为设计工况。

计算时，首先确定消防泵房及最不利消火栓的位置，然后绘制消防环网并对各节点编号，建立管网模型，取连接最不利消火栓的供水干管及其相邻干管，分配流量进行计算。次计算后，假设环状管网某段断开，校核事故工况。树上鸟教育给排水设计杨老师。

例如图１中，消防泵房位于左上角１处，最不利消火栓则位于右下角４处，假设最不利消火栓附近Ａ点着火，那么消防流量将由管段３－管段４承担，３节点、４节点处各分配一半消防流量，其余各管段起传输作用，剩余节点不再有节点流量。

（2）计算过程

首先在图上确定消防泵房（水源）位置，然后根据消防泵房的位置找到最不利消火栓，以确定输水路径，并进行最不利点平差。然后通过水压等高线绘制，找到数条管网的最不利管段，依次断开各条最不利管段再次进行平差，作为事故工况的校核（见图１）。

工程实例计算

下面以重庆西站铁路综合交通枢纽工程为例计算管网阻力，消火栓管网平面布置如图２所示（本文力求简练，故仅单独计算地下１层）。

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-），本次设计参数为：室内消防设计流量为40Ｌ／，同时使用的水枪数为８支，栓口压力0.25ＭＰａ。

（1）消火栓环网采用ＤＮ管径时管网平差计算

消防泵房位于图中１处，２处则为最不利消火栓，广场长约ｍ，宽约ｍ（见图２）根据管网平差计算，结果如表１所示。

由图１计算可知，当管网所有管段正常工作的时候，采用ＤＮ设计消火栓管网是能满足工程要求的。那么，当某段管道检修的时候，管网的工况又会发生什么变化？哪段管道的停用对管网的工况影响 呢？

于是，根据正常工况时计算出的数据，绘制出了管网压力等高线图，如图３所示。

显然，等压线分布越密集的地方，沿程损失越大，也说明了此段管道负担的流量大，如果此段管道一旦发生故障，对整个管网的影响 。那么，我们就选取图中等压线分布最密集的２处地方断开，校核事故工况。

由图４可知，Ａ段管道断开时，原来流经Ａ段管道的流量全部由Ｂ段管道负担，Ｂ段管道的流量会急剧增大，阻力也随之增大；同理，Ｃ段管道断开时，原来流经Ｃ段管道的流量全部由Ｄ段管道负担，Ｄ段的流量会急剧增大，阻力也随之增大。计算结果如表２。

（2）消火栓环网采用ＤＮ、ＤＮ管径时管网平差计算

本节计算过程同（1），不再赘述，仅列出计算结果见表３和表４

（3）计算结果分析

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-）8.1.8条，消防给水管的流速不宜大于2.5ｍ／ｓ，结合第３章的计算结果，ＤＮ或者ＤＮ的环网皆能满足安全供水的需求，而ＤＮ的环网则由于管网压差过大，水流流速偏快而不采用。又因为ＤＮ的管道相对于ＤＮ管道更加经济，也更节省宝贵的净空空间，故本次设计采用管径为ＤＮ的消火栓环网。

结语

以往的建筑规模小，消火栓管网长度短，结构简单，对管网的阻力计算以估算为主，各类计算方法的误差也不大；改革开放以来，特别是近20年，随着建筑体量的不断增加，室内管网规模逐渐增大，也越来越复杂。那么是不是规模越大的管网阻力损失越大呢？在消防要求越来越严，对消火栓栓口压力要求越来越高的今天，又如何通过计算模拟更加真实的消防工况呢？

通过本文的建模计算，我们对不同管径下、不同工况下的管网阻力变化有了一个初步的认识，也说明了管网的阻力损失并不简单地是与管网的规模正相关的，管网的阻力损失与管网的管径、尺度、复杂程度、消防流量等都有十分密切的联系。为了工程设计更加地精确、严谨，在遇到一些大规模、杂的消火栓管网时，应采用平差的方法科学地计算，在保证环网安全可靠的前提下，尽量提高工程的经济性、美观性、装的便捷性。

本项目的环网干管数量达到了近00ｍ，终经过计算采用ＤＮ管网，比ＤＮ管网节省了一笔可观的费用，同时也降低了管道荷载，节省了宝贵的梁下空间，提高了施工的效率。#给排水设计#

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