压力流和重力流

市政给排水输水方式及管网分区浅析摘要：随着城市化的不断发展，城市人口不断增加，在这样的情况下对城市基础设施提出了更高要求。

尤其是市政排水和输水系统，不仅会给人们的生产生活产生重要的影响，也会影响城市的发展和建设，因此需要对其进行充分的分析，才能全面提升城市基础设施建设。

关键词：市政工程；给排水；输水方式；管网分区城市供水系统中给水管网具有举足轻重的地位,其中输水管道和管网的投资最大。

输水管网能够向千家万户输送水资源,所以应当覆盖整个城市,要想全面提升市政工程的节水能力，需要将这部分损耗降到最低,才能全面提升市政工程质量。

1输水方式的基本情况分析1.1常见的输水方式目前市政给排水工程常见的输水方式，按照动力来源可以分为以下几种形式。

第一，是重力流输水方式。

这种输水方式借助了流体自身重力来引导输水，因此重力就是管网的运转关键。

第二，是压力流输水方式。

由于重力流式不同，所以压力流输水是根据设计选择来给管网内流体提供动力的。

第三，是综合输水方式。

重力流式和压力流式输水的优缺点都存在局限性，因此要综合这两种动力来源，才能形成综合性的输水方式。

在实际操作中应当根据工程的实际需求适当的进行组合，这样才能选择最佳的方案，从而确保输水方式选择更加经济和合理。

1.2过河输水方式在给排水工程中过河输水也是比较常见的输水方式，不仅会影响排水效率，也会影响工程成本。

为了能够达到预期输水目标，需要有效地控制输水过程，因此综合地分析河流状态和附近环境，才能选择最佳的管线布设方案，确保输水系统能够正常运转。

在实际操作中过河输水主要有以下两种方式：一是架空过河方式。

这种方式大多数需要借助桥梁工程实现，即在桥梁的主体结构上顺着桥梁方向布设管道，运用这样的方式完成管道架空。

二是河底埋设过河方式。

埋设过河最常见的方法就是倒虹吸过河，需要在河底先设置两道管线和检查井，然后使用支墩方式进行管道过河。

1.3长距离输水方式我国当前的水资源储量比较有限而且分布不均，环境污染问题也比较严重，这就导致了我国的饮用水资源比较有限。

结构工程师基础知识辅导：流体运动的分类流体运动按时间、流速的大小和方向，以及接触壁面情况可分：恒定流和非恒定流，均匀流和非均匀流，有压流和无压流，及射流。

（一）根据运动要素（流速和压强）与流动时间情况分类（1）恒定流。

流场中各处所有的运动要素不随时间变化，而仅与空间位置相关的流体运动称恒定流，如水箱水位不变的水流运动。

（2）非恒定流。

流体各质点的运动要素随时间而变化的运动称非恒定流，如水箱水位变化的水流运动。

非恒定流的情况较复杂，在工程中有时把非恒定流作为恒定流来处理。

例如，水塔中的水位变化缓慢，它与水塔高度（30m）相比较，水塔中水位的变化值对下面水管中的压力和流速的变化影响较小的话，就可看作恒定流。

这种处理方法，只要不影响工程的精确度往往是允许的。

（二）根据流体流速变化情况分类（1）均匀流。

流速的大小和方向不随路程而改变的流动称均匀流。

这种稳定流动的流线相互平行的直线，在等直径长管的中间段及水深不变的顺直渠道的恒定流动属均匀流。

（2）非均匀流。

流体过流断面沿流程改变或流动方向变化，使流速的大小和方向随路而变化的流动称非均匀流。

在管道上扩大或转弯处的水流运动属非均匀流。

在非均匀流中，若流线曲率很小、流线间的夹角也很小，流线几乎是平行的且接近直线时称渐变流，过流断面可认为是平面；不能满足渐变流条件的非均匀流即为急变流。

（三）按流体运动接触的壁面情况分类（1）有压流。

流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由表面，流体在压力下流动称有压流或压力流。

一般给水管道、供热管道均为压力流。

（2）无压流。

流体过流断面的壁和底为壁面包围，具有自由表面称无压流（重力流）。

例如，天然河道的流动和排水管（非满流）中的流动是在重力作用下并具有自由表面的流动属无压流。

（3）射流。

流体经孔口或消火栓的管嘴喷射到某一空间，因为运动的流体脱离了原来限制它的固体边界，在充满流体的空间继续流动的这种流体运动称射流。

如水经孔口射入大气的水流运动。

压力流屋面排水系统目录1技术优势2工作原理1技术优势压力流屋面雨水排水系统的技术优势降雨过程中屋面承接的雨水沿屋面坡向汇集到天沟，传统的雨水排放是将天沟中汇集的雨水通过雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水检查井，或是通过雨水斗、悬吊管、雨水立管、排出管排至雨水检查井。

一般屋面排水系统常按其排水管的设置位置和排水去向分为外排水系统和内排水系统，从水力学的观点来分可分为重力流屋面排水和压力流屋面排水系统两类，后者在于强调在设计降雨强度下屋面排水系统内的有压状况。

不同的屋面雨水排水系统根据其所具有的水流状态的分析，采用不同的设计计算方法。

传统的屋面雨水排水系统按重力流设计，屋面重力式排水系统采用重力式的雨水斗，雨水斗排水状况是自由堰流，流入雨水斗的雨水渗入空气，形成水气混合流，雨水斗的设计流量偏小；按重力流计算的悬吊管要求不大于0．8的充满度和大于5‰的坡度，因此需要较大的管径和坡降，为保证连接在同一悬吊管上的各个雨水斗正常工作，限定连接雨水斗不多于4个，导致雨水立管的根数增加。

重力流屋面雨水排水系统受其水力特性的限制，造成排水立管多，管径大，排水能力小，对于大面积工业厂房及公共建筑屋面雨水排水系统则更显突出。

压力流屋面雨水排水系统，采用有压流雨水斗，排水能力有很大的提高，在符合水力计算的条件下，接入悬吊管的雨水斗的个数不受限制，因此减少了立管和埋地管的数量；悬吊管不需坡度，安装方便、美观；系统按压力流计算可减小选用管道的直径，由于单一系统的悬吊管长度可达150m，主立管可以靠近外墙，建筑物内可以不需做管道井，不埋设管道，对于建筑物内地面下管道多或不宜设井的场所尤为适宜。

可见，压力流屋面雨水排水与重力流相比有明显的技术优势2工作原理压力流屋面雨水排水系统的工作原理压力流屋面雨水排水系统由有压流雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、雨水出户管组成。

有压流雨水斗具有良好的整流功能，在设计降雨强度下雨水斗不渗入空气，降雨过程中相当于从屋面上有一个稳定水面的小水池向下泄水，经屋面内排水管系，从排出管排出，管道中是全充满的压力流状态，屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。

重⼒流的概念及形成条件今天开始要介绍重⼒流沉积的相关知识，先来看看重⼒流的概念。

重⼒流是海洋或湖泊中，在重⼒的作⽤下，沿⽔下斜坡或峡⾕流动的，含⼤量泥砂并呈悬浮状态搬运的⾼密度底流。

从下图可以看到，重⼒流为通过海底峡⾕形成在⼤陆坡与洋盆之间的扇形体，也就是之前介绍过的陆隆区域，陆隆就是由⼀系列的海底扇相互叠合交叉形成的。

这⾥有个观点需要注意，重⼒流与牵引流的区别就在于，重⼒流中碎屑物是主动的、流⽔是被动的，碎屑物带着流⽔运动；⽽牵引流中碎屑物是被动的、流⽔是主动的，流⽔带着碎屑物运动。

同时，重⼒流是⼀种底流，底流就是在流体的底部运动，这也是由于它的密度⼤所造成的，属于其重要的特征之⼀。

下⾯来看看重⼒流的类型，按照流体的⽀撑机理主要可以分为4类：碎屑流、颗粒流、液化流和浊流。

碎屑流是以基质⽀撑，这⾥的基质⼀般是指粘⼟、细粉砂，从图中可以看到碎屑流中砾⽯是漂浮在粘⼟细粉砂杂基之中的；颗粒流是以颗粒为⽀撑的，依靠颗粒与颗粒碰撞流动。

液化流是以颗粒间的超孔隙压⼒⽀撑的，就是说颗粒与颗粒之间的流体压⼒⼤于上覆地层的压⼒，沉积物可以在其中流动。

浊流是由湍流⽀撑的，形成的岩⽯为浊积岩，具有鲍马序列。

再来看重⼒流的形成条件，主要有以下四点：1、重⼒流是在⼀定的滞⽔环境和⾜够的⽔深，为风暴浪基⾯之下，太浅会被风暴搅起再沉积；2、⾜够的坡⾓；3、充沛的物源；4、⼀定的触发机制，⽐如构造运动、洪⽔、地震、海啸巨浪、风暴潮和⽕⼭爆发。

今天先更新到这，下次讨论浊积岩的基本特征。

Ps：湍流是流体的⼀种流动状态。

当流速很⼩时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或⽚流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加⽽增加，此种流体称为过渡流；当流速增加到很⼤时，流线不再清楚可辨，流场中有许多⼩漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。

这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线⽅向的分速度产⽣，这种运动称为湍流，⼜称为乱流、扰流或紊流。

浅析压力流虹吸式屋面雨水排水系统的设计与应用1引言屋面雨水排水系统是指降雨过程中建筑物屋面承接的雨水沿屋面坡向汇集到檐沟和天沟，然后雨水通过雨水斗、悬吊管、雨水立管、排出管等管道部件排至雨水检查井的排水系统。

从水力学的角度来分类，可分为重力流和压力流虹吸式屋面雨水排水系统两类。

目前，我国的屋面雨水排水系统多按重力流设计，该系统采用重力式雨水斗，雨水斗的排水状况是自由堰流，流入雨水斗的雨水掺入空气，形成水气混合流，雨水斗的设计流量较小。

近十年来，随着国内经济的快速发展及人们对建筑空间要求的不断提高，常规的重力流屋面雨水排水系统已很难满足要求，虹吸式屋面雨水排水系统逐渐得到了广泛的应用，比如上海世博会主题馆、浦东国际机场航站楼、首都机场T3A航站楼以及部分核电厂的常规岛主厂房等大面积、大跨度工业厂房与公共建筑物的屋面雨水排水采用的都是虹吸式屋面雨水排水系统。

2虹吸式屋面雨水排水系统的工作原理和特点虹吸式屋面雨水排放系统是利用虹吸原理，在降雨过程中，当屋面积水达到一定高度时，雨水通过能有效防漩涡的虹吸式雨水斗进入管道，该雨水斗能极大地减少雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物的高度和落水具有的势能，在管道中形成局部真空（负压），使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力，即利用虹吸作用加快水流在排水管道内的流动，从而快速排出屋面雨水。

2.1 虹吸式系统的工作原理压力流虹吸式屋面雨水排水系统的计算基础是不可压缩流体的能量守衡定律——伯努利方程。

虹吸式雨水排水系统水力分析（系统排出管为自由出流）如图1，系统的最高处B-B断面为屋面雨水斗进水口，X-X断面为计算断面，可定在系统任意高度处，系统的最低处A-A断面为排出管出水口。

图1 虹吸式屋面雨水排水系统从而列出B-B和X-X断面的伯努利方程，hj(BX)、hy(BX)分别为雨水斗B-B断面到X-X计算断面的总局部水头损失和总沿程水头损失，见式（1）：式（1）由于上式中，PB =0，VB = 0，PX为管道X断面处的压力水头，令h = H－hX，代入式（1）得：式（2）式（2）是计算管道中任一断面处压力水头的基本公式，它的物理意义是管道中任一点的压力水头等于该点与雨水斗的高度差减去该点的速度水头、雨水斗到计算断面的总的局部水头损失和总的沿程水头损失。

排⽔设备分类⼀、排⽔设备的意义排⽔设备是现代城市基础设施的重要组成部分，它的运⾏状况直接关系到⼈们的⽣产⽣活环境和城市的发展。

随着城市化进程的加速，排⽔设备的分类问题越来越受到⼈们的关注。

本⽂将对排⽔设备的分类进⾏深⼊探讨，以期为相关领域的研究提供参考。

⼆、排⽔设备的分类1.污⽔排⽔设备污⽔排⽔设备是指收集和处理⽣活污⽔和⼯业废⽔的设备。

⽣活污⽔主要包括厕所、浴室、厨房等产⽣的废⽔，⽽⼯业废⽔则来⾃各种⼯业⽣产过程。

为了有效地处理这些废⽔，需要使⽤各种污⽔排⽔设备，如污⽔泵站、沉砂池、沉淀池、过滤器等。

这些设备的作⽤是确保废⽔在排放到⾃然⽔体之前达到排放标准，保护⽔资源和⽣态环境。

2.⾬⽔排⽔设备⾬⽔排⽔设备是指收集和排放降⽔的设备。

降⽔包括⾬、雪、雾等，这些⽔资源的处理对于城市的防洪排涝和城市⽔环境的美化⾄关重要。

常⻅的⾬⽔排⽔设备有⾬⽔⼝、⾬⽔泵站、排⽔沟、管道等。

这些设备的主要作⽤是收集和排放降⽔，防⽌城市内涝和其他相关问题。

三、不同类型排⽔设备的⽐较1.污⽔处理设备的⽐较污⽔处理设备主要分为活性污泥法和⽣物膜法两⼤类。

活性污泥法主要依靠悬浮在污⽔中的微⽣物絮凝体进⾏有机物的去除，⽽⽣物膜法则利⽤固着于载体表⾯的微⽣物膜进⾏净化。

这两种⽅法各有优缺点，适⽤于不同的应⽤场景。

活性污泥法在处理⾼浓度有机废⽔⽅⾯具有优势，⽽⽣物膜法则在低浓度有机废⽔处理⽅⾯更为⾼效。

此外，⽣物膜法具有较⾼的微⽣物浓度和较低的污泥产量，因此在运⾏过程中具有更好的稳定性和耐冲击性。

2.⾬⽔排放设备的⽐较⾬⽔排放设备主要分为建筑内部排⽔和室外排⽔两⼤类。

建筑内部排⽔主要依靠建筑物内部的管道系统进⾏⾬⽔的收集和排放，⽽室外排⽔则依靠城市的排⽔管⽹进⾏⾬⽔的收集和排放。

在建筑内部排⽔⽅⾯，重⼒流排⽔系统和压⼒流排⽔系统是最常⻅的两种⽅式。

重⼒流排⽔系统依靠⾬⽔⾃身的重⼒进⾏排放，适⽤于⼀般住宅和公共建筑；⽽压⼒流排⽔系统则依靠⽔泵提供的压⼒进⾏排⽔，适⽤于⾼层建筑和⼤型公共设施。