第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
建筑排水塑料管的简便水力计算 近十几年来，在我国硬聚氯乙烯管材和管件的生产技术和施工技术以及配套的防火措施都有了很大发展。其用量日趋增加，特别是《建筑排水硬聚氯乙烯管道设计规程》(CJJ29-89)简称“规程”的实施，进一步促进了硬聚氯乙烯塑料管的应用。 由于“规程”的编写距今已有10年，其在实施过程中尚存在下列问题： (1)对塑料排水立管通水能力的确定值，近年来提出不同观点和结论，但仍然停留在理论分析上。只有今后在有条件的情况下，结合水工试验才能有完善的结论。本文亦不进行该方面的讨论。 (2)在塑料横管的水力计算方面，“规程”中提供的方法是无可非议的，但由于出版过程的疏忽，横管计算图附图2.3和2.4的适用管径颠倒。再加上4幅水力计算图制版印刷较粗糙，造成内插不便。 另外，有些设计人员忽视了硬聚氯乙烯管和排水铸铁管的水力计算的前提条件n值和约束条件i值的差异，直接使用排水铸铁管的水力计算图表，使其结果失真。 鉴于上述情况，本文就硬聚氯乙烯排水横管提出比较精确的计算方法。 1 理论根据 1.1 计算公式 v＝1／nR2／3i1／2 （1） Q＝vA (2) 式中 Q——流量，m3/s； v——流速，m/s； n——塑料管的粗糙系统，n＝0.009； R——水力半径，m； i——水力坡度；
A——水流断面积，m2。 qn＝0.12αNp1／2＋qmɑx(3) 该式的各项的含义及其公式的适用范围详见“规程”。 1.2 计算公式的约束条件 “规程”中确认的管径、最小坡度和最大计算充满度见表1。 表1 “规程”中确定的管径、最小坡度、最大充满度 管道坡度的一般取值，“规程”推荐为0.026，在该推荐i值情况下，其对应流速见表2。 从表2可见，后两种管径的相应流速都高于有防噪要求的管道的规定范围。这两种较大口径的排水管多用于高层建筑中的管道转折层中或埋地，作为横管使用时存在天然的防噪音条件，又能兼顾到减小转折层的高度及埋深变化较小的客观要求，故一般情况下仍能使用 表2 推荐i值对应的流速 排水铸铁管和硬聚氯乙烯排水管都有最小坡度的限制(约束条件)，最小坡度的确定都是根据式(1)计算的流速不得小于排水管的最小允许流速0.6m/s为前提。 由排水铸铁管的通用坡度，根据式(1)不难导出其不同管径、充满度时相应的流速，其值见表3。 表3 不同管径、充满度时铸铁管相应的流速
建筑给排水系统设计方法和步骤 1．根据建筑物的性质及给定的设计依据。确定室内与室外的给排水方案。 2．在建筑图上布置给排水立管位置。(原则：沿柱、墙角、墙面布置）布置给水干管位置。 3．在建筑图中从给水立管引水到各用水点。从各用水点将排水引入排水立管。 4．在建筑图上布置消火栓箱、消防立管、水平干管及连接消防栓管道和连接消防水泵接合器；消防水箱；消防水泵出水管。 5．绘制给水、消防管网的总系统图和排水、雨水系统图；绘制给排水详图。 6．确定最不利点的配水点及最不利点消火栓。 7．绘制计算简图——总系统图，删去部分连接管。（使得环状管网变成枝状管网计算） 8．确定计算管路，进行管段编号和确定管段流量。 9．列表进行水力计算: 10．确定系统的总水压：H=△Z+∑h+hч 11．排水(雨水)管径按最小管径法和负荷流量法(负荷面积法)查表确定。最后将计算结果标注于图纸上。並按规定布置灭火器。 12．选择生活及消防水泵，满足：Qp>Qx;Hp>H 并使工作点落在高效区内。 13．确定生活及消防水箱容积Vx=10min的室内消防水量（住宅≥6立方米；一般高层≥12立方米；大于50米的高层≥18立方米）並绘制水箱配管图。 14．确定消防水箱的高度（可提供给土建参考）若水箱出口到最不利点消火栓出口高差（高层＜7m；超高层＜15m）需要增设加压稳压设备（泵）。 消火栓系统Q≤5L/S,H——满足最不利点消火栓的灭火要求； 自喷系统Q≤1L/S， H——满足最不利点喷头出水要求。
15．确定生活水池容积；消防水池容积V=(Q内+Q外) X T 並绘制水池配管图 注：Q内—室内消防水量 Q外—室外消防水量 T—火灾持续时间 16．作水泵房工艺设计：①作平面布置②绘制管路系统图③统计材料表④写设计说明 17．整理设计图纸，统计总材料表，编写给排水工程设计说明及图纸目录。 18．整理设计计算说明书。 相关规范：《建筑给排水设计规范》；《建筑设计防火规范》
1．一住宅建筑给水系统，经计算总水表通过的设计流量为52m3/h，欲选用LXL-DN80mm的水表，其最大流量为100 m3/h，额定流量为60m3/h，试计算水表的水头损失。 2．某办公楼建筑给水系统，水泵从贮水池抽水，其吸水管和压水管总长为50m，至贮水池最低水位 0.00m，至水管最高水位为30.00m，已知该管路水头损失为5.16mH2O,试计算水泵所需总扬程。 3．已知某城市最高日用水量标准为100l/人.d的办公楼一座共五层，每层洗手间内设冲洗水箱大便器3个，污水池一个，普通水龙头5个。求该楼引入管中的设计秒流量以及横支管的设计秒流量。 4．某建筑物拟定设气压给水设备供水方式，已知住宅楼共100户，每户平均4人，用水量定额为160ｌ／人．ｄ，时变化系统Ｋｈ＝4.5，Ｐｍｉｎ＝280ＫＰａ，Ｐｍａｘ＝400ＫＰａ，求隔膜式气压罐的总容积。 5．某旅馆建筑给水系统选用的给水方式为自动启动水泵供水到管网和水箱，此种工况的水泵出水量ｑｂ＝15ｍ３／ｈ，试求水箱静容积。 6．某办公楼建筑给水系统，水泵的吸水管和压水管总长为40ｍ，自-0.30最低水位压水到水箱+32.00最高水位，已知该管路水头损失为5.16ｍＨ２Ｏ试求： ●水泵所应具有的总扬程； ●若水泵不从贮水池吸水而从室外给水管网吸水，若室外自来水管网最小的水压为 20ｍＨ2Ｏ时，则此种工况水泵扬程为多少？ 7．一办公楼共十层，层高不超过3.5m，已知外网水压为28mH2O，试确定其合理的给水方式。 8．某集体宿舍的厕所间及浴洗间共设高位水箱大便器8个，小便槽3.0m，洗脸盆12个， 9．某公共建筑物三层。按照建筑物消防规定，该建筑物为中危险级，设有湿式自动喷水灭火系统，选用Ф15玻璃球型喷头，其管网轴测图如下所示，若管路总的沿程水头损失为200ＫＰａ，试按作用面积法和特性系数法计算各管段的流量并确定水泵的出水量和扬程。
给排水管道高程测量计算方式 一、主管、主井： 1、原地面高程：施工图纸上有，没有的由施工员提供。 2、基底高程：管内底标高-垫层-管壁厚。检查井基底=设计给的井底标高-垫层-底板。 3、垫层高程：参照图集，看多大的管子是多厚的垫层，再在基底高程上加上垫层的厚度。 4、管道基础：看设计图纸要求的是多少度的基础。比如180°砂砾石基础，D800的管子，就需要在垫层的高程上加上480mm（管子的一半加壁厚）。 5、管道铺设就抄管内底标高，图纸上有。 6、管道回填：看回填到哪个位置，一般设计要求管顶50cm填砂砾石，做一次回填。以上至结构层下填素土，做一次回填资料。如都是填砂砾石，就做一次回填就好。填筑顶面：管顶50cm就需在垫层的高程基础上+管子大小+两个壁厚+50cm。填到结构层下的填筑顶面：路中设计顶标高-结构层厚度。回填深度：填筑顶面标高-基底高程。 7、检查井回填：看设计要求井室周围用什么土质的材料填多宽。填筑顶面标高：设计给的井底标高+埋深深度-结构层厚度。回填深度：填筑顶面标高-基底高程。 二、支管、支井： 1、原地面高程：由施工员提供。
2、基底高程：=支管管内底标高-垫层-壁厚(设计图纸上给的支管管内底标高是指接入主井内支管的管内底标高)，接入支井内的支管管内底标高=设计图纸上给的支管管内底标高+支管长度*坡度（支井向主井流水的加，主井向支井流水的减）。管内底标高-垫层-管壁厚=基底高程。检查井基底=设计给的井底标高-垫层-底板。 3、垫层高程：参照图集，看多大的管子是多厚的垫层，再在基底高程上加上垫层的厚度。 4、管道基础：看设计图纸要求的是多少度的基础。比如180°砂砾石基础，D800的管子，就需要在垫层的高程上加上480mm（管子的一半加壁厚）。 5、管道铺设就抄管内底标高，图纸上有。 6、管道回填：看回填到哪个位置，一般设计要求管顶50cm填砂砾石，做一次回填。以上至结构层下填素土，做一次回填资料。如都是填砂砾石，就做一次回填就好。填筑顶面：管顶50cm就需在垫层的高程基础上+管子大小+两个壁厚+50cm。填到结构层下的填筑顶面：路中设计顶标高-结构层厚度。 7、检查井回填：看设计要求井室周围用什么土质的材料填多宽。填筑顶面标高：设计给的井底标高+埋深深度-结构层厚度（若支井在道路外面，不存在结构层就不需要减结构层厚度）。回填深度：填筑顶面标高-基底高程。 感谢您的支持与配合，我们会努力把内容做得更好！
第6章建筑屋面雨水排水系统 6.3 雨水排水系统的水力计算
屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关，屋面径流系数一般取ψ＝0.9。 1．设计暴雨强度q 设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面积较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。
2．汇水面积 F 屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。对于有一定坡度的屋面，汇水面积不按实际面积而是按水平投影面积计算。 考虑到大风作用下雨水倾斜降落的影响，高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。 同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1／2折算汇水面积。
雨水量可按以下两个公式计算： 3. 雨水量计算公式 10000Fqs Q ψ=（6-1） 3600Fqs Q ψ=（6-2） 式中 ψ ——径流系数，屋面取0.9； Q ——屋面雨水设计流量，L/s ； F ——屋面设计汇水面积，m 2； q s ——当地降雨历时5min 时的暴雨强度， L/s ·104m 2； h s ——当地降雨历时5min 时的小时降雨深度， mm/h ；
gh Dh Q 2μπ= 雨水斗的泄流量与流动状态有关，重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢流堰公式计算 1. 雨水斗泄流量 式中 Q ——通过雨水斗的泄流量， m 3 /s ； μ——雨水斗进水口的流量系数，取0.45； D ——雨水斗进水口直径， m ； h ——雨水斗进水口前水深， m 。 （6-3）
给排水管道工程工程量计算及定额应用技巧 （一）给排水管道界线划分 1、给水管道（如图4-1） （1）室内管道与室外管道的划分界线，是以建筑物外墙皮外1.5m为界，如果入口处设阀门者以阀门为界。 （2）室外管道与市政管道划分界线，是以水表井为界，如无水表井，以与市政管道碰头点为界。 2、排水管道（如图4-2）
（1）室内管道与室外管道的划分界线，是以出户第一个排水检查井为界。 （2）室外管道与市政管道的划分界线，是以室外管道与市政管道碰头点为界。 由以上的划分规定，把给排水工程划分为三部分：室内给排水工程、室外给排水工程、市政给排水工程。由于市政给排水工程属于市政工程预算的范围，本课程不涉及，下面我们就围绕室内外给排水工程预算的编制进行讲解。 （二）给排水管道安装的工程量计算及定额应用(以全国统一安装工程基础定额为参考） 1、室内给水管道安装工程量计算及定额应用 （1）工程量计算 室内给水管道安装工程量均应区分不同材质、连接方式、接头材料（铸铁管）、公称直径分别按施工图所示管道中心线长度以“m”为单位计算，不扣除阀门及管件（包括减压器、疏水器、水表、伸缩器等组成安装）所占的长度。
管道长度的确定：水平敷设管道，以施工平面图所示管道中心线尺寸计算；垂直安装管道，按立面图、剖面图、系统轴测图与标高尺寸配合计算。 （2）室内给水管道安装预算定额套用 1）定额子目范围：8-87～8-168 2）定额已包括以下工作内容： ①管道及接头零件安装； ②水压试验或灌水试验； ③室内DN32以内（包括DN32）的钢管包括了管卡及挂钩制作安装； ④钢管包括弯管制作安装（伸缩器除外）； ⑤穿墙及过楼板铁皮套管安装人工。 3）定额中不包括以下工作内容，应另行计算。 ①室内外管道沟土方及管道基础，应执行土建工程预算定额； ②管道安装中不包括法兰、阀门及伸缩器的制作安装，按相应定额子目另计； ③室内外给水铸铁管安装，包括接头零件所需人工，但接头零件价格另计； ④DN32以上的钢管支架按管道支架另计； ⑤过楼板的钢套管的制作、安装，按室外钢管（焊接）项目计算。 4）未计价材：管子为未计价材。 2、室内排水管道安装工程量计算及定额应用 （1）室内排水管道工程量计算 管道安装工程量区分不同材质、连接方式、公称直径、接头材料分别以“m”计算，不扣除管件所占长度。 （2）室内排水管道预算定额套用 铸铁排水管、雨水管及塑料排水管均包括管卡及托吊支架、臭气帽、雨水漏斗制作安装。室内外雨水铸铁管，包括接头零件所需人工，但接头零件价格另计；
1.给水当量、分质给水方式、流出水头、设计秒流量、水表节点、给水系统中的设计秒流量、引入管、给水附件、卫生器具额定流量 2.充实水柱、喷水强度 3.器具通气管、排水当量、水舌、自清流速、终限流速 4.直接加热方式、间接加热方式、直接加热、热水循环流量 给水当量：以安装在污水盆上直径15mm的配水龙头的额定流量0.2L/s作为一个当量，其它卫生器具的额定流量与它的比值，即该卫生器具的给水当量。 分质给水方式：根据不同用途所需的不同水质，分别设置独立的给水系统。 流出水头：各种配水装置为克服给水配件内摩阻、冲击及流速变化等阻力，而放出额定流量时所需要的最小静水压力，此压力就叫配水点前所需的流出水头（或最低工作压力）。 设计秒流量：按瞬时最大给（排）水量制订的用于设计建筑给（排）水管道系统的流量。水表节点：是指安装在引入管上的水表及其前后设置的阀门和泄水装置的总称。 给水系统中的设计秒流量：建筑内卫生器具配水最不利情况组合流出时的瞬时高峰流量。引入管是将室外给水管引入建筑物或由市政管道引入至小区给水管网的管段。 给水附件：管道系统中调节水量、水压，控制水流方向，改善水质，及关断水流，便于管道、仪表和设备检修的各类阀门和设备。 卫生器具额定流量：满足卫生器具和用水设备用途要求而规定的其配水装置在单位时间内的出水量。 充实水柱：从喷嘴出口至射流90%的水量穿过直径380mm圆圈为止一端的射流长度。 喷水强度：在单位时间内向保护区域的单位面积上或保护对象的单位长度上所喷洒的最小水量。 器具通气管：卫生器具存水弯出口端接出的通气管道。
排水当量：以污水盆的配水龙头的额定流量0.33L/s作为一个当量，其它卫生器具的额定流量与它的比值，即该卫生器具的排水当量。 水舌：水流在冲激流状态下，由横支管进入立管下落，在横支管与立管连接部短时间内形成的水力学现象。 自清流速：不同性质的污废水在不同管径和最大计算充满度的条件的最小流速。 终限流速：立管在水膜流状态下，当水膜所受向上的管壁摩擦力与重力达到平衡时水膜的下降速度和水膜厚度不再发生变化，这时的流速叫终限流速。 直接加热方式：冷水在锅炉中直接加热；或者将蒸气或热水直接与被加热的冷水混合的加热方式。 间接加热方式：热媒通过水加热器传热面传递热量加热冷水的方式叫间接加热方式。 直接加热：是利用燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉，把冷水直接加热到所需热水温度。或者是将蒸汽或高温水通过穿孔管或喷射器直接与冷水接触混合制备热水。 热水循环流量：热水供应系统中，当全部或部分配水点不用水时，将一定量的水流回重新加热以保持热水供应系统中所需水温。此流量称为热水循环流量。 1.流速式水表口径是如何确定的？ 2.高层建筑给水系统需解决低层管道中静水压力过大，需采取什么样的措施？有哪几种形式？ 3.给水方式及其适用条件。 4.当生活（生产）、消防共用水池时，有什么措施保证消防水不被动用及生活（生产）水不被污染。给排水设计中，管线综合的原则是什么？ 5.防止管道振动的措施有哪些？ 6.给水管道布置有哪些基本要求？ 7.水质污染的现象及主要原因有哪些？
长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852 .1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数
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。 2．规范中水力计算公式的规定 3．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
4． 公式的适用范围： 3．1达西公式 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）公式均是 针对工业管道条件计算λ值的着名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (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 给排水、采暖、燃气工程工程量计算规则： （一）管道安装 说明： 1、本定额适用于室内外生活用给水、排水、雨水、采暖热源管道，法兰、套管、伸缩器等的安装。 2、界线划分 （1）给水管道 1）室内外界线以建筑物外墙皮1.5m为界，入口处设阀门者以阀门为界； 2）与市政管道界线以水表井为界，无水表井者，以与市政管道碰头点为界。 （2）排水管道 1）室内外以出户第一个排水检查井为界； 2）室外管道与市政管道界线以与市政管道碰头井为界。 （3）采暖热源管道 1）室内外以入口阀门或建筑物外墙皮1.5m为界； 2）与工业管道界线以锅炉房或泵站外墙皮1.5m为界； 3）工厂车间内采暖管道以采暖系统与工业管道碰头点为界； 4）设在高层建筑内的加压泵间管道与本定额项目的界线，以泵间外墙皮为界。 3、本定额包括以下工作内容： （1）管道及接头零件安装。 （2）水压试验或灌水试验。 （3）室内DN32以内钢管包括管卡及托钩制作安装。 （4）钢管包括弯管制作与安装（伸缩器除外），无论是现场煨制或成品弯管均不得换算。 （5）铸铁排水管、雨水管及塑料排水管，均包括管卡及托吊支架、通气帽、雨水漏斗制作安装。（6）穿墙及过楼板铁皮套管安装人工。 4、本定额不包括以下工作内容： （1）室内外管道沟土方及管道基础，应执行《全国统一建筑工程基础定额》。 （2）管道安装中不包括法兰、阀门及伸缩器的制作、安装，按相应项目另行计算。 （3）室内外给水、雨水铸铁管包括接头零件所需的人工，但接头零件价格应另行计算。 （4）DN32以上的钢管支架，按本定额管道支架另行计算。 （5）过楼板的钢套管的制作、安装工料，按室外钢管（焊接）项目计算。 工程量计算规则： （1）各种管道，均以施工图所示中心长度，以“m”为计量单位，不扣除阀门，管件（包括减压器、疏水器、水表、伸缩器等组成安装）所占的长度。 （2）镀锌铁皮套管制作以“个”为计量单位，其安装已包括在管道安装定额中，不得另行计算。（3）管道支架制作安装，室内管道公称直径32㎜以下的安装工程已包括在内，不得另行计算，公称直径32㎜以上的，可另行计算。 （4）各种伸缩器制作安装，均以“个”为计量单位，方形伸缩器的两臂，按臂长的两倍合并在管道长度内计算。 ”为计量单位，不扣除阀门、管件所m管道消毒、冲洗、压力试验，均按管道长度以“）5（．占的长度。 输水管道水力计算公式 1．常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中 h f -----------沿程损失，m λ----------沿程阻力系数 l -----------管段长度，m d-----------管道计算内径，m g-----------重力加速度，m/s 2 C-----------谢才系数 i------------水力坡降； R-----------水力半径，m Q-----------管道流量m/s 2 v------------流速 m/s C n -----------海澄―威廉系数 其中达西公式、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。 2．规范中水力计算公式的规定 3．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 3．1达西公式 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。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用较广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21 λ λ+?*-=d (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 住宅套内给水排水管道水力计算 专业--给排水常识2010-05-26 18:06:18 阅读21 评论0 字号：大中小订阅 1 入户管管径计算 《住宅建筑规范》[1]第5.1.4条规定：“卫生间应设置便器、洗浴器、洗面器等设施或预留位置；……。”这是现阶段住宅内卫生器具配置的最低要求，从《建筑给水排水设计规范》[2]中可知普通住宅Ⅱ、Ⅲ类符 合此项要求。 以普通住宅Ⅱ类为计算算例，表1-1为普通住宅Ⅱ类最高日生活用水定额及小时变化系数，表1-2为住宅常见卫生器具的给水额定流量、当量和连接管公称管径。表1-3为生活给水管道的水流流速要求值。 普通住宅Ⅱ类常见户型配置情况：所有户型配置均配置一间厨房，一套洗衣设施，以卫生间间数不同，分为一卫户（一间卫生间的户型）、二卫户（二间卫生间的户型）和三卫户（三间卫生间的户型）。表1-4 为常见户型卫生器具不同组合的当量数。 以PP-R管道和PAP管道作为典型管材进行水力计算。三通分水连接方式常用的建筑给水用无规共聚聚丙烯（PP-R）管道，当冷水管工作压力≤0.6MPa时，常选用S5系列，S5系列计算内径较大；分水器分水连接方式常用的铝塑复合（PAP）管道，铝塑复合（PAP）管道采用对接焊型，计算内径较小。表1-5为住宅常见户型入户管水力计算表。由表1-5可知，普通住宅Ⅱ类常见户型入户管公称管径应为DN25～DN32；如入户管管径采用小一级的，首先流速不满足规范要求，其次同样长度的入户管水头损失比满足流 速要求管径的水头损失大3倍左右。 表1-1 最高日生活用水定额及小时变化系数[2] 注：（1）流出水头[7] 是指给水时，为克服配水件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而能放出的额定流量的 水头所需的静水压。 （2）最低工作压力[2] 是指在此压力下卫生器具基本上可以满足使用要求，它与额定流量无对应关系。 住宅入户管上水表的水头损失取0.010[2]～0.015MPa[4]。笔者以水表本层出户集中布置方式（水表距楼面1.0m），常见户型厨房、卫生间和阳台用水点为算例，根据管件采用三通分水或分水器分水的连接情况，经过管道、配件沿程和局部水头损失计算后，加上卫生器具的最低工作压力和水表的水头损失不同组合，表前最低工作压力在0.10～0.15MPa。对分水器集中配水连接方式水头损失较小，对应的表前最低工 作压力可采用较小的数值。 现代住宅给水支管设计常常只到水表后（或在室内预留一处接口），表前最低压力值的大小关系到住户将来装修后的正常用水，对于这一点应加以重视。同时必须指出，目前大部分水箱供水方式，水箱设置高度难以满足顶上1～3层表前最低工作压力(卫生器具的最低工作压力)的要求，这一点在设计时应特别注意。 3 排水横支管管径计算 排水横支管设计排水流量（通水能力）是按照重力流（不满流）进行计算，同管径的排水横支管设计排水流量远小于排水立管的设计排水流量。表3-1 为住宅常见卫生器具排水的流量、当量和排水(连接)管的 管径。 以常用的建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道（公称外径50～110mm）作为计算算例。表3-2为水力 计算参数、计算过程和计算结果。 表3-1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径[2] 第7章建筑屋面雨水排水系统 7.3 雨水排水系统的水力计算 7.3雨水排水系统的水力计算 7.3.1 雨水量计算 屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关， 屋面径流系数一般取ψ＝0.9。 1．设计暴雨强度q 设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般 性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面积 较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降 雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。 工业企业特征P(年) 1生产工业因素 生产和机械设备不会因水受损害 生产可能因水受损害，但机械设备不会因水受损害生产不会因水受影响，但机械设备可能因水受损害生产和机械均可能因水受损害0.5 1.0 1.5 2.0 2土建因素 房屋最低层地板标高低于室外地面标高 天窗玻璃位于天沟之上低于10cm 屋顶各方面被房屋高出部分包围，妨碍雨水流动0.5 0.5 0.5 工业建筑雨水设计重现期 １．设计暴雨强度雨水设计流量是雨水排水系统最基本的参数，按降雨强度计算，各地区的气候条件不同，降雨强度计算公式不同：式中q ——设计降雨强度，L/s·ha ；P ——设计重现期，a ；t ——降雨历时，min ； A 、c 、n 、b ——当地的降雨参数，根据统计方法确定。 n b t P c A q ) ()lg 1(167++= 各地的降雨强度公式可以在室外排水设计手册中查出。如当地无降雨强度公式时，可以根据当地雨量记录进行推算，或借用邻近地区的降雨强度公式进行计算。 北京地区的设计降雨强度可按下式计算：70.0) 8()lg 85.01(2111++=t P q 建筑给排水中水力计算及其优化 摘要：作为建筑的重要保障系统，建筑给水排水系统担负着保 障居民生产、生活用水，以及消防安全用水的重要职责。进一步优化建筑给水排水水力计算，科学进行给水排水计算，对保障居民生产、生活安全意义十分重大。水力计算是给水排水管网设计的基础，水力计算采用的计算公式或参数依管材和截面形状而异，随着给水排水管材类别和规格的增多，水力计算工作越来越繁重。本文归纳了水头损失的计算公式，对建筑给排水水力计算中的要点进行了分析，最后提出了优化计算和设计的措施。 关键词：建筑；给排水；水力计算；给水管网；优化 abstract: as an important guarantee of the building system, building water supply and drainage system charged with the safeguard residents of production, domestic water, water for fire safety important duty. further optimization of building water supply and drainage hydraulic calculation, scientific water supply and drainage, to protect the residents of production, life safety is of great significance. hydraulic calculation is the basis for the design of water supply and drainage network, the hydraulic calculation formula or parameters differ depending on the pipe and the cross-sectional shape, with an increase in water supply and 第2章建筑内部给水系统 2.4给水管网的水力计算 在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径： 给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。 υπ42d q g =πυg q d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ； d j ——计算管段的管内径，m ； υ——管道中的水流速，m/s 。 （2-12） 当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。而流速过小，又将造成管材的浪费。 考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。但最大不超过2m/s。 工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。 生活给水管道的水流速度 表2-12 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。 １. 给水管道的沿程水头损失 （2-13）——沿程水头损失，kPa； 式中 h y L——管道计算长度，m； i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算： 2.4 给水管网的水力计算 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ； d j ——管道计算内径，m； q g——给水设计流量，m3/s； C h ——海澄-威廉系数： 塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140； 铜管、不锈钢管C h = 130； 衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130； 普通钢管、铸铁管C h = 100。 （2-14） 专题二建筑给水工程 2.1 建筑给水系统设计实例 1. 建筑给水系统设计的步骤 (1) 根据给水管网平面布置绘制给水系统图，确定管网中最不利配水点(一般为距引入管起端最远最高，要求的流出压力最大的配水点)，再根据最不利配水点，选定最不利管路(通常为最不利配水点至引入管起端间的管路)作为计算管路，并绘制计算简图。 (2) 由最不利点起，按流量变化对计算管段进行节点编号，并标注在计算简图上。 (3) 根据建筑物的类型及性质，正确地选用设计流量计算公式，并计算出各设计管段的给水设计流量。 (4) 根据各设计管段的设计流量并选定设计流速，查水力计算表确定出各管段的管径和管段单位长度的压力损失，并计算管段的沿程压力损失值。 (5) 计算管段的局部压力损失，以及管路的总压力损失。 (6) 确定建筑物室内给水系统所需的总压力。系统中设有水表时，还需选用水表。并计算水表压力损失值。 (7) 将室内管网所需的总压力及室外管网提供的压力进行比较。比较结果按2.3.1节处理。 (8) 设有水箱和水泵的给水系统，还应计算水箱的容积；计算从水箱出口至最不利配点间的压力损失值，以确定水箱的安装高度；计算从引入管起端至水箱进口间所需压力来校核水泵压力等。 2. 建筑给水系统设计实例 图2.1为某办公楼女卫生间平面图。办公楼共2层，层高3.6m，室内外地面高差为0.6m。每层盥洗间设有淋浴器2个，洗手盆2个，污水池1个；厕所设有冲洗阀式大便器6套。室外给水管道位置如图2.1所示，管径为100mm，管中心标高为–1.5m(以室内一层地面为±0.000m)，室外给水管道的供水压力为250kPa，镀锌钢管，排水管道采用塑料管材。 1.建筑给水系统设计 (1) 1.1给谁用水定额及时变化系数 (1) 1.2最高日用水量 (1) 1.3最大时用水量 (1) 1.4设计秒流量 (1) 1.5给水管网水力计算 (1) 1.6水表的选择及水头损失计算 (4) 1.6.1水表选择 (4) 1.6.2给水系统所需压力 (5) 2.建筑排水系统设计 (5) 2.1生活排水设计秒流量计算公式 (5) 2.2排水定额 (6) 2.3排水管网的水力计算 (6) 2.3.1横管的水力计算 (6) 2.3.2立管计算 (9) 3.建筑消防系统设计 (11) 3.1消防栓布置 (11) 3.2水枪喷嘴出所需的水压 (11) 3.3水枪喷嘴的出流量 (12) 3.4水带阻力 (12) 3.5消火栓口所需水压 (12) 3.6水力计算 (13) 3.7消防水箱 (14) 1.建筑给水系统设计 1.1给谁用水定额及时变化系数 已知，该办公楼预计工作人员250人，查手册可知办公楼的每人每班最高日用水量为30，小时变化系数Kh 为1.5，使用时数8h 。 1.2最高日用水量 d m d mq Q d d /10/L 10000402503==?==； 式中 d Q --最高日用水量，d m /3； m —用水人数； d q —最高日生活用水定额，L/（人.d ） 1.3最大时用水量 h Q =Q p ·K h=（Q d /T ）·K h=1.875m 3/h 1.4设计秒流量 根据规范，办公楼的生活给水设计秒流量计算公式为： N q g g α 2.0=（L/s ） 其中，α取值1.5，则N q g g 3 .0=， N g 为计算管段卫生器具给水当量总数，0.2L/s 为一个当量。 1.5给水管网水力计算 1、计算步骤 1) 绘制轴测图，根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管道； 2) 以计算管段流量变化处为节点，从最不利配水点开始进行节点编号，将计算 管段划分为计算管段，并标出两节点计算管段的长度； 3) 根据设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量值； 4) 进行给水管网的水力计算； 5) 确定非计算管路各管段的管径。 2、水力计算 、建筑内部给水系统设计计算步骤 1.初步确定系统方案 ⑴给水系统一一生活、生活?生产、生产?消防、 ⑵供水方式：H0 与估算的H 比较确定 H0 > H H0 稍V H H0 V H ⑶管路图式：下行上给、上行下给、中分 ⑷建筑物的性质：重要一一环状、暗装。 不重要——枝状、明装。 2.管道平面布置 地下室、底层、标准层、顶层、屋面、水箱间 内容包括：引入管、干管、立管、支管、卫生设备、水池、水泵、水箱并向建筑、结构、暖通、电气提供地沟、立管位置、水箱位置） 3.绘制计算草图 ⑴ 可不按比例画，但应按实际布置位置情况画； ⑵ 画出水池、水泵、水箱及室外管网示意图： ⑶ 以流量变化为节点，对计算管路编号； 上行下给从最高最远用水点至水箱， 下行上给从最高最远用水点至水水泵或室外管网⑷ 其他管路编号（一张草图上编号不能重）。 ⑸ 标出管长。 4.据建筑物类型确定设计秒流量计算公式及参数 5.列表进行水力计算确定各管段的 计算管路：qg 、DN 、V 、I 、hy 其他管路：qg 、DN 、V 6、求计算管路的沿程水头损失、局部水头损失、水表水头损失。 7、求系统所需压力H 8、校核室外管网资用水头Ho 。最后确定供水方式 9、增压贮水调节设备设计计算（若Ho > H接第10步）水箱：容积、选定型产品、确定水箱的安装高度。水泵：出水量、扬程、选产品类型和数量水池：容积、几何尺寸、标高（最高水位、最低水位）提交给搞结构的。 10、绘制正式平面图 地下室、底层、标准层、顶层、屋面、水箱间 11 、绘制正式系统图标出管径、坡度、管件、附件、标高12、局部放大图 卫生间、水泵房、水箱间13、说明：0.00、图中单位、管材、连接方法、管道固定、穿墙、穿楼板、防腐、施工要求等。 14、材料设备表 序号、名称、规格、型号、单位、数量、重量、生产厂家等 目录 前言 (1) 一、设计原始资料 (2) 1、设计题目 (2) 2、设计技术参数 (2) 3、基本要求 (3) 二、给水系统有关计算 (4) 1.生活给水系统 (4) 2.给水管道水力计算 (4) 三、消防栓系统的计算 (5) 1.消火栓的布置 (5) 2.水枪喷嘴处所需压力 (5) 3.水枪喷嘴的出流量 (5) 4.水带阻力 (5) 5.消火栓口所需的水压 (5) 6.水力计算 (6) 四、建筑排水系统设计计算 (7) 1.系统的选择 (7) 2.排水管道水力计算 (7) 总结 (8) 参考资料 (9) 前言 建筑给排水课程设计是我们给水排水工程的重要的集中性实践环节之一。安排在我们学完大学的全部基础课和部分专业课之后进行的，该课程设计的任务是使我们在掌握给建筑排水系统的基本理论知识的基础上，进一步掌握建筑给排水工艺的设计步骤和设计方法，是我们所学的专业知识加以系统化、整体化、以便于巩固和扩大所学的专业知识。 本课程设计的主要内容是通过所给的某学校宿舍楼的基本资料及周围市政供水管网和污水处理及消防的有关资料，通过有关的设计计算，合理的安排，设计计算出该宿舍楼室内给水系统、排水系统、消火栓系统及灭火器配置.并绘制设计总说明图（含说明、图例及主要材料表、图纸目录等）、首层给排水消防平面图（1:100）二层给排水消防平面图（1:100）、标准层给排水消防平面图（1:100）、系统图及卫生间大样图（含给水系统原理图、排水系统原理图、消火栓系统原理、卫生间给排水支管系统图、卫生间和盥洗间及洗衣房给排水大样图，系统原理图可不按比例，大样图1:50） 这次课程设计是对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练，在提高我们分析问题、解决问题能力的同时，提高了我们的团结合作的能力，为今后走出学校、走向社会打一个良好的基础。 由于所学知识和能力有限，设计中有不足和不合理之处，请老师给予指正。给排水工程量计算规则及定额使用注意事项
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