村镇供水中取水水源若处在高处,水源水位与水厂处理构筑物水位的高差足够时,可利用水源水位向水厂重力输水。

对此情况,水源输水量Q和水头H为已知条件,可据此选定管(渠)的大小及口径。

以下研究重力供水时,由n条平行管线组成的输水管系统在事故时所能供应的流量。

设水源水位为Z,水厂入口处所需水位为Z。,这时的水位差H=Z-Z。,称为位置水头,该水头用以克服输水管的水头损失。

假定输水量为Q,平行的输水管线为n条,则每条管线的流量为Q/n。设平行管线的管材、直径和长度均相同,则该系统的水头损失为:

式中s — 每条管线的摩阻。

当一条管线损坏时,该系统使用其余管线运行时的水头损失为:

式中Qa — 管线损坏时的流量或允许的事故流量。

由于重力输水系统的位置水头已定,所以下沉时和事故时位置水头相等,即h = ha由式(4-8)、式(4-9)可得事故时的流量为:

当平行管线数n = 2时,则Qa =(2- 1) /2Q=0.5Q,这样事故流量只有正常供水量的一半。

实践中为了提高供水可靠性,常采用在平行管线之间增设连接管的方式。当某管线损坏时,无需整条管线全部停止运行,而只需用阀门隔离损坏的一段进行检修。

图4 - 6表示采用两条输水管线平行供水,其中设有两个连接管,各给水管直径和长度相等,每一段管线的摩阻均为S′。图4-6(a)表示正常工作时的情况,图4-6(b)表示某一段给水管损坏时的水流情况。

正常工作时水头损失为:

某一段损坏时水头损失为:

由于h = ha,因此事故时的流量与正常工作时的流量比例为:

GBJ 13—86《室外给水设计规范》规定,输水干管的事故供水量应为设计水量的 70%以上,即a≥0.7。从上例可以看出,为使输水管损坏时的事故流量满足要求,应敷设两条平行管线,并用两条连接管将平行管线按总长度等分成3段。