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在长距离输水管道工程中，水力计算是设计和运行管理的重要依据，其核心在于合理选用水力计算公式，以准确估算管道沿程水头损失和局部水头损失。常用的水力计算公式包括达西魏斯巴赫公式、谢才公式、曼宁公式、海曾威廉公式等，不同公式适用于不同的管材、流态及工程条件。

达西魏斯巴赫公式适用于各种流态（层流、紊流）和管材类型，计算精度高，是理论上较为严谨的公式，尤其适用于钢管、铸铁管等光滑管道的水力计算。谢才公式结合曼宁系数，广泛应用于明渠及粗糙管道的计算，适用于水泥类管材或自然河道输水系统。海曾威廉公式则多用于水力光滑管道，尤其是塑料管材（如PE管、PVC管），在城市供水工程中应用广泛。

在实际工程中，应根据管道材质、水流状态、设计精度要求及运行条件，合理选择水力计算公式。同时，还需考虑局部损失（如阀门、弯头等）对总水头损失的影响，以确保水泵选型、能耗估算及运行调度的准确性。合理选用水力计算公式对于提高输水效率、降低能耗和保障系统安全运行具有重要意义。

谢才（chezy）公式：

（2）

（3）

λ―――沿程阻力系数

l――管段长度，m

R―――水力半径，m

Q―――管道流量m/s2

其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。

规范中水力计算公式的规定

查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1：

表1 各规范推荐采用的水力计算公式

达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。

柯列勃洛可公式 (Δ为当量粗糙度,Re为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

布拉修斯公式是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000

该式于1775年由CHEZY提出,实际是达西公式的一个变形,式中谢才系数C一般由经验公式计算得出,其中时称为曼宁公式,y值采用(n为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用范围均较广.就谢才公式本身而言,它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区,但由于计算谢才系数C的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n和水力半径R,而没有包括流速及运动年度,也就是与雷诺数Re无关,因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m≤R≤3m;0.011≤n≤0.04.

通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材大多推荐采用达西公式.

在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公式的相关条文,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ值采用的经验公式.由于舍维列夫公式是建立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上,然而现在一般采用的钢或铸铁材质管道,内壁通常需进行防腐内衬,经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管,旧铸铁管内壁光滑得多,也就是Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.

表2 常见管材粗糙度相关系数参考值

5.管径对选择计算公式得影响

市政道路管道工程施工组织设计根据雷诺数计算公式,雷诺数与流速v,管径d成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.

与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完全足够了.

6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.