计算流速,流量.doc

0 前言

设计秒流量的计算是管网水力计算的基础，设计秒流量计算正确才能保证整个系统的正常运行。设计秒流量计算偏大，就会导致管径偏大、水泵流量偏大，造成经济上的浪费；同时，管网中的流速偏小，容易导致细菌繁殖，微粒沉积。而如果设计秒流量过小，则会使所选管径过小，造成水头损失过高，浪费能量，严重时出现断流，不能保证用水可靠性。所以，选择一个正确的设计秒流量计算方法至关重要。

1．设计秒流量计算方法概述

目前，用于管道直饮水系统设计秒流量的计算方法大致有三种：

（1） 算法一（传统公式算法）

即采用建筑生活给水管道设计秒流量计算公式

（1）

取=1.02，=0.0045，公式（1）成为：

（2）

其中为设计秒流量（l/s），为当量总数，此公式为水工业工程设计手册《建筑和小区给水排水》[1]所采用。

（2） 算法二（改造传统公式算法）

根据1981年出版的《室内给排水工程》[2]，住宅生活用水秒不均匀系数与平均日用水量的关系为：

（3）

则

（4）

其中，为秒不均匀系数，为平均日用水量（m3/d）。

（3）算法三（概率公式算法）

关于概率公式算法，首先要引入一个重要概念——龙头使用概率。根据有关资料〔3〕，龙头使用概率可表示为：

（5）

——最高峰用水时龙头连续两次用水时间间隔（s）；

——期间龙头放水时间（s）。

有了龙头的使用概率之后，可以用概率统计的方法计算出同时用水龙头数量，个龙头额定流量之和便是管道设计秒流量。

、和可用以下方法计算得到。设用水高峰期为下班后的某个半小时内，且此时段内的放水时间均匀分布，则此时龙头的使用概率为：

（6）

——高峰期用水定额，l/s;

——管段负荷龙头总数；

——龙头负荷用水人数；取3.5~5人；

——饮水龙头额定流量，取0.05l/s；

由于目前还没有高峰期用水定额的有关标准，建议用日用水量的百分数表示。

可用二项式计算同时用水龙头数量 ：

（7）

——用水保证率，可取0.99。

则 （8）

2．三种计算方法的比较

以横坐标表示管道负荷龙头总数（个），纵坐标表示管段设计秒流量（l/s），以上三种计算方法的计算结果可用图1表示：

从图中可以看出，算法一比算法二的结果大得多，且随着管段负荷龙头数的增加，差距进一步加大；算法三则依龙头用水概率的不同出现多种结果。=0.10时，算法三的计算结果介于算法一与算法二之间，且随着管段负荷龙头数的增加，与算法一进一步接近，与算法二差距加大；=0.05时，算法三在曲线开始阶段小于算法二，当管段负荷龙头数³100时，算法三开始大于算法二。

总而言之，概率公式算法的曲线斜率大于另外两种算法，曲线增长速度比另两种算法大。随着管段负荷龙头数的增加，概率法计算值越来越接近传统公式法，改造传统公式法计算值则显得越来越小。并且可以看到，即使当量总数、最高日用水量相同时，概率算法也会有不同结果，也就是说，概率算法可以根据龙头的实际用水概率调整设计秒流量计算值。

3．对三种算法的分析

算法一所用公式为，该公式目前是我国建筑给水系统设计秒流量的计算依据，但其适用性还没有在管道直饮水系统中得到证实。由于直饮水系统的用水量小、龙头数量少、水龙头流量小等特点，该公式不一定能适用，关于这点已有少文章做过论述[4、5]，此处不再赘述。

算法二所用公式的推导过程中用了一个非常重要的经验式，而此式本身就是从生活用水规律中推导出来的，在实际中很难满足，所以，此公式的结构、所用参数还需要在实践中进一步的完善。最早采用此公式的深圳某直饮水工程，至今开通时间还不到5年，已出现水阻明显偏大、供水量不足、水泵扬程不够的现象。

算法三则涉及的参数较多，反映了龙头额定流量、高峰期用水定额、高峰时段历时、用水保证率、管段负荷龙头数、龙头负荷用水人数、龙头放水的随机性、小区居住群体的组成等诸多因素，它能更全面、更广泛地反映瞬时高峰用水流量规律。至于算法的应用，可先确定龙头用水概率，再依靠电脑应用软件将曲线用公式表达出来，之后就可很方便地应用。广州近两年已完工工程及正施工工程，大多采用此计算方法（实际操作中比公式简单，加入了一些人为估计值，但缺乏理论根据），目前仍未发现有供水量不足的案例。

4．结语

管网的水力计算过程中设计秒流量的计算究竟选用哪一种算法、哪个计算公式是决定整个系统是否计算正确的基础，选用时勿必慎重。笔者认为，概率算法是一种较为合适的方法，它反映了影响高峰期流量的诸多因素，可以根据不同的用水习惯调整设计参数。由于目前没有直饮水高峰期用水定额的有关标准，此参数应根据实际用水情况进行统计得出，不同地区、面向不同层次的用户可采用不同的参数