排水系統(tǒng)水力計(jì)算排水定額

建筑內(nèi)部排水定額有兩個(gè)：一個(gè)是以每人每日為標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是以衛(wèi)生器具為標(biāo)準(zhǔn)。每人每日排放的污水量和時(shí)變化系數(shù)與氣候、建筑物內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備完善程度有關(guān)。由于建筑內(nèi)部給水量散失較少，所以生活排水定額和時(shí)變化系數(shù)與生活給水相同。生活排水平均時(shí)排水量和最大時(shí)排水量的計(jì)算方法與建筑內(nèi)部的生活給水量計(jì)算方法相同，計(jì)算結(jié)果主要用來(lái)設(shè)計(jì)污水泵、化糞池等。

衛(wèi)生器具排水定額是經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)得來(lái)的。主要用來(lái)計(jì)算建筑內(nèi)部各管段的排水設(shè)計(jì)秒流量，進(jìn)而確定各管段的管徑。某一管段的設(shè)計(jì)流量與其接納的衛(wèi)生器具類(lèi)型、數(shù)量及使用頻率有關(guān)。為了便于累加計(jì)算，與建筑內(nèi)部給水一樣，以污水盆排水量0.33L/s為一個(gè)排水當(dāng)量，將其他衛(wèi)生器具的排水量與0.33L/s的比值，作為該種衛(wèi)生器具的排水當(dāng)量。由于衛(wèi)生器具排水具有突然、迅速、流率大的特點(diǎn)，所以一個(gè)排水當(dāng)量的排水流量是一個(gè)給水當(dāng)量額定流量的1.65倍。

建筑內(nèi)部排水設(shè)計(jì)秒流量有三種計(jì)算方法：經(jīng)驗(yàn)法、平方根法和概率法。當(dāng)前，我國(guó)生活排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式有兩個(gè)。

①住宅、集體宿含、旅館、醫(yī)院、療養(yǎng)院、幼兒園、養(yǎng)老院、辦公樓、商場(chǎng)，會(huì)展中心、中小學(xué)教學(xué)樓等建筑用水設(shè)備使用不集中，用水時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)排水百分率隨衛(wèi)生器具數(shù)量增加而減少。

其設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式為：

q_p=0.12

式中 q_p—計(jì)算管段排水設(shè)計(jì)秒流量，L/s；

N_p—計(jì)算管段衛(wèi)生器具排水當(dāng)量總數(shù)；

q_max—計(jì)算管段上排水量最大的一個(gè)衛(wèi)生器具的排水流量，L/s；

表1 根據(jù)建筑物用途而定的系數(shù)

②工業(yè)企業(yè)生活間、公共浴室、洗衣房、職工食堂或營(yíng)業(yè)餐廳的廚房、實(shí)驗(yàn)室、影劇院、體育場(chǎng)、候車(chē)（機(jī)、船）等建筑的衛(wèi)生設(shè)備使用集中，排水時(shí)間集中，同時(shí)排水百分率高。其排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式為：

q_p=

式中 q_p—計(jì)算管段排水設(shè)計(jì)秒流量，L/s；

q₀—同類(lèi)型的一個(gè)衛(wèi)生器具排水流量，L/s；

n₀—同類(lèi)衛(wèi)生器具數(shù)；

b—衛(wèi)生器具同時(shí)排水百分?jǐn)?shù)，沖洗水箱大便器按12%計(jì)算，其他衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)。

對(duì)于有大便器接入的排水管網(wǎng)，因衛(wèi)生器具較少，大便器的同時(shí)排水百分?jǐn)?shù)定的較少（如沖洗水箱大便器僅定為12%），按上式計(jì)算的排水設(shè)計(jì)秒流量可能會(huì)小于一個(gè)大便器的排水量。這時(shí)，應(yīng)按一個(gè)大便器的排水量作為該管段的設(shè)計(jì)秒流量。

橫管的水力計(jì)算 橫干管和橫支管的設(shè)計(jì)計(jì)算需要滿足下列規(guī)定：

（1）充滿度：建筑內(nèi)部排水橫管按非滿流設(shè)計(jì)，以便使污水釋放出的有毒有害氣體能自由排除；調(diào)節(jié)排水管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力；接納意外的高峰流量。排水管的最大設(shè)計(jì)充滿度見(jiàn)表2。

表2 排水管道的最大計(jì)算充滿度

注：排水溝最大計(jì)算充滿度為計(jì)算斷面深度的0.8。

（2）自凈流速：污水中含有固體雜質(zhì)，如果流速過(guò)小，固體物會(huì)在管內(nèi)沉淀，減小過(guò)水?dāng)嗝娣e，造成排水不暢或堵塞管道，為此規(guī)定了一個(gè)最小流速，即自凈流速。自凈流速的大小與污廢水的成分、管徑、設(shè)計(jì)充滿度有關(guān)。建筑內(nèi)部排水橫管自凈流速見(jiàn)表3。

表3 各種排水管道的自凈流速值

（3）管道坡度：管道設(shè)計(jì)坡度與污廢水性質(zhì)、管徑和管材有關(guān)。污度水中含有的污染物越多，管道坡度應(yīng)越大。建筑內(nèi)部生活排水管道的坡度有通用坡度和最小坡度兩種， 通用坡度為正常條件下應(yīng)予保證的坡度；最小坡度為必須保證的坡度，一般情況下應(yīng)采用通用坡度。當(dāng)橫管過(guò)長(zhǎng)或建筑空間受限制時(shí)，可采用最小坡度。標(biāo)準(zhǔn)的塑料排水管附件（三通、彎頭）的夾角為91.5°，所以塑料排水橫管的通用坡度均為0.026。

單立管排水系統(tǒng)的伸頂通氣管管徑宜與排水立管管徑相同，但在最冷月平均氣溫低于13℃的地區(qū)，為防止通氣管口結(jié)霜，減小通氣管斷面，應(yīng)在室內(nèi)平頂或吊頂以下0.3m處將管徑放大一級(jí)。

通氣管的管徑應(yīng)根據(jù)排水能力、管道長(zhǎng)度來(lái)確定，一般不宜小于排水管管徑的1/2，其最小管徑可按表4確定。

表4 通氣管最小管徑

注：表中同期立管系指專用通氣立管、主通氣立管、副通氣立管。

有些建筑不允許伸頂通氣管分別出屋頂，可用一根橫向管道將各伸頂通氣管匯合在一起，集中在一處出屋頂，該橫向通氣管稱為匯合通氣管。匯合通氣管的斷面積應(yīng)為最大一根通氣管的斷面積加其余通氣管斷面積之和的0．25倍。匯合通氣管管徑可按下式計(jì)算，即

D>

式中 D—匯合通氣管和總伸頂通氣管管徑，mm；

d_max—最大一根通氣立管的管徑，mm；

d_i—其余通氣立管管徑，mm。

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本教材可作為高職高專水利工程、水利水電建筑工程、城市水利、水利工程監(jiān)理、水土保持等專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

水力計(jì)算可以使通風(fēng)空調(diào)，熱水采暖、給排水中流體輸配管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)要求的流量分配，確定管網(wǎng)的各段的管徑和阻力，求得管網(wǎng)特性曲線，為匹配管網(wǎng)動(dòng)力設(shè)備準(zhǔn)備好條件，進(jìn)而確定動(dòng)力設(shè)備的型號(hào)和動(dòng)力消耗；或根據(jù)已定的動(dòng)力設(shè)備，確定保證流量分配的管道尺寸。是流體輸配管網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本手段，是管網(wǎng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的基本保證。

水力計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，可以把給水管網(wǎng)計(jì)算、監(jiān)控、調(diào)度、運(yùn)行、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖有機(jī)地結(jié)合在一起，可隨時(shí)進(jìn)行圖形與數(shù)字信息的轉(zhuǎn)換。

水力計(jì)算管網(wǎng)水力平差計(jì)算

在特定供水條件下根據(jù)連續(xù)性方程和能量方程，求解管網(wǎng)中管段流量、節(jié)點(diǎn)壓力、泵站流量和揚(yáng)程，使管理及決策人員了解管網(wǎng)對(duì)供水需求的符合程度，檢驗(yàn)管網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行質(zhì)量，為泵站設(shè)計(jì)和運(yùn)行、管網(wǎng)運(yùn)行與擴(kuò)建提供依據(jù)。

水力計(jì)算管網(wǎng)水力狀態(tài)實(shí)時(shí)模擬計(jì)算

由于用戶用水量的變化，管網(wǎng)供水量和供水壓力是隨時(shí)間變化的。實(shí)時(shí)模擬的目的是監(jiān)測(cè)管網(wǎng)在一個(gè)時(shí)段內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的總體效益和費(fèi)用，為管網(wǎng)用戶調(diào)度提供決策依據(jù)，評(píng)價(jià)管網(wǎng)總體運(yùn)行效果。實(shí)時(shí)模擬的基本方法是將分時(shí)段變化的用水量作為擬動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)不同時(shí)段（3天，72小時(shí)）的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行平差計(jì)算，最后對(duì)總模擬時(shí)期的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總、評(píng)價(jià)和決策。除此之外，還可以進(jìn)行管網(wǎng)系統(tǒng)的工況校核及可靠性分析。

水力計(jì)算管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度計(jì)算

在不同時(shí)段的供水需求條件下，通過(guò)泵站供水量變化求解二級(jí)泵站供水量，對(duì)各泵站中的水泵進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行組合，調(diào)整各水廠的出水量和出水壓力，幫助制定更為科學(xué)合理的調(diào)度計(jì)劃和調(diào)度方案，改善管網(wǎng)中水流狀況，降低爆管的概率，達(dá)到常年供水動(dòng)力費(fèi)用最小化，提高供水服務(wù)水平。

水力計(jì)算管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算

在建立經(jīng)濟(jì)模型和優(yōu)化計(jì)算數(shù)學(xué)模型，提出多個(gè)約束條件后，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)算法，得出經(jīng)濟(jì)合理的管徑及水泵揚(yáng)程。目的主要是為了進(jìn)行新建或擴(kuò)建管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)，使其達(dá)到在投資（管徑）及常年運(yùn)行費(fèi)用（水泵揚(yáng)程）最小的情況下，滿足用戶對(duì)水量和水壓的要求。

水力計(jì)算用水量預(yù)測(cè)

是根據(jù)過(guò)去用戶用水量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析后找出各個(gè)用戶區(qū)域最主要用水相關(guān)的參數(shù)和時(shí)變特性，建立模型，在此基礎(chǔ)上做出用戶用水量的短期、中期和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，從而編制出用戶日、月和年的用水計(jì)劃。