钢筋混凝土管满流非满流的管道水力计算表

流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。

其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式这里：Q——断面水流量（m3/s）C——Chezy糙率系数（m1/2/s）A——断面面积（m2）R——水力半径（m）S——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：h f——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l——管道长度（m）d——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多，适用范围广泛，被认为紊流区λ的综合计算公式。

第2.2.1条 雨水设计流量按下式计算式中,Q=qψFQ--雨水设计流量(L/s)；q--设计暴雨强度(L/s.ha)；ψ--径流系数；F--汇水面积(ha)注：当有生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。

第2.2.2条 径流系数按下表采用。

平均径流系数可按加权平均计算。

径流系数ψ综合径流系数ψ第2.2.3条 设计暴雨强度(见专用表)第2.2.4条 雨水设计重现期：一般选用0.4~3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用2~5a.第2.2.5条 设计降雨历时，按下式计算：t=t1+mt2式中，t--降雨历时（min)；t1--地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5~15min；m--折减系数，暗管折减系数m=2，明渠折减系数m=1.2 ;t2--管渠内雨水流行时间(min)注：在陡坡地区，采用暗管时折减系数m=1.2~2.第2.3.1条 合流管道的总设计流量应按下式计算：第2.3.1条 合流管道的雨水重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期。

第3.2.1条 排水管渠的流速，应按下式计算：V=(1/n) R2/3I1/2式中,V--流速 (m/s);R--水力半径(m);I--水力坡降;n--粗糙系数.第3.2.2条 管渠粗糙系数按下表选用:管渠粗糙系数 n第3.2.3条 排水管渠的最大设计充满度和超高，应遵守下列规定：一、污水管道应按不满流计算，其最大设计充满度应按下表采用。

最大设计充满度注：在计算污水管道充满度时，不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核.二、雨水管道和合流管道应按满流计算。

三、明渠超高不得小于0.2m。

第3.2.4条 排水管道的最大设计流速应遵守下列规定：一、金属管道为10m/s；二、非金属管道为5m/s；第3.2.6条 排水管渠的最小设计流速应遵守下列规定：一、污水管道在设计充满度下为0.6m/s；二、雨水管道和合流管道在满流时为0.75m/s；三、明渠为0.4m/s。

6 水系统设计6.1 水系统方案选择本设计空调水系统采用一次泵定水量水系统，系统为闭式四管制。

闭式系统中介质不与大气接触，无论是水泵运行或停止期间，管内都始终充满水，可防止管道的腐蚀。

较开式系统水泵扬程小，水力平衡较易。

在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置。

由于建筑平面内外各区均有用水点分布，由于建筑内部布管空间限制，采用同程式系统较为困难。

开始意识到同程系统易于平衡，故设计初期采用了同程式系统。

但布管发现，从水井引出的供水管需先绕到走道尽头，再绕回至另一头，接着供水至各个末端。

部分走道仅供水管就有3排，且考虑到回水管以及凝水管，共有4排空调水管，而在建筑设计中，还有生活热水管道以及生活供水管道需要布置，故对于走道空间较窄的建筑难以采用。

同时考虑到采用各层之间采用同程而每层内部采用异程式系统的大同程小异程时水系统，但布管发现，建筑水井的面积有限，由于北区和南区各只有一个水井，采用此系统将导致水井内多于4条水管，水井面积不够。

由于无法向建筑专业提资料，同时考虑建筑本身设计特点以及建筑的级别，增加水井面积的可能性不大，故不采用。

后期发现若使供水管水流速度小些，沿程阻力减小，并在每层回水干管上加平衡阀，并在各并联支管上安装流量调节装置，增大并联支管的阻力，也可使管路达到平衡，故最终决定采用异程式系统。

定水量系统保持供水量在一定范围内，使供回水温发生变化。

由于水量的损失和泄露，当水量发生波动时，通过安装在回水管与供水管之间的压差控制器进行水量的调节。

系统每一层面的水量根据风机盘管的额定水流量进行计算；而整个系统的总水量需要考虑同时使用系数，根据最大负荷选择空气源热泵，设备的额定流量需满足根据最大冷负荷得出的水量。

因而总立管的尺寸应根据空气源热泵的总水量确定，每一层面的水管尺寸根据风机盘管的额定流量确定。

无需将所有风机盘管的额定流量相加，那是无实际意义的。

6.2 水系统分区6.3 空调冷冻水系统6.3.1 冷冻水系统形式冷冻水系统型式为一次泵变流量冷冻水系统，在供回水之间加压差控制器。

《室外排水设计规范》GB50014-2006 水力计算：1. 排水管渠的流量，应按下列公式计算：Q=Av式中Q--- 设计流量（m3/h ）A=水流有效断面面积（m2）V=流速（m/s）2. 排水管渠的流速，应按下列公式计算：V=1/n（R2/3 I 1/2）式中v= 流速（m/s）R=水力半径（m）I= 水力坡度n=粗糙系数3. 排水管渠粗糙系数，宜按下表规定取值。

排水管渠粗糙系数管渠类别粗糙系数n 粗糙系数nUPVC管、PE管、玻璃钢管0.009-0.011 0.015 石棉水泥管、钢管0.017管渠类别浆砌砖渠道浆砌块石渠道0.012陶土管、铸铁管0.013 干砌块石渠道0.020-0.025混凝土管、钢筋混凝土管0.013-0.014 土明渠0.025-0.030水泥砂浆抹面渠道（带草皮）4. 排水管渠的最大设计充满度和超高，应符合下列规定：（1）重力流污水管道应按非满流计算，其最大设计充满度，应按下表规定取值最大设计充满度最大设计充满度管径或渠高（mm）200-3000.55350-4500.65500-9000.70≥10000.75（2）雨水管道和合流管道应按满流计算（3）明渠超高不得小于0.2m5. 排水管道的最大设计流速，宜符合下列规定（1）金属管道为10.0m/s（2）非金属管道为5m/s6. 排水明渠的最大设计流速，应符合下列规定：（1）当水流深度为0.4-1.0m 时，宜按下表规定取值明渠最大设计流速明渠类别最大设计流速粗砂或低塑性粉质粘土0.8粉质粘土1.0粘土1.2草皮护面1.6干砌块石2.0浆砌块石或浆砌砖3.0石灰岩和中砂岩4.0混凝土 4.0（2）当水流深度在0.4-1.0m 范围以外时，上表所列最大设计流速宜乘以下列系数h< 0.4m 0.851.0 <h<2.0m 1.25h≥2.0m 1.407. 排水管渠的最小设计流速，应符合下列规定：（1）污水管道在设计充满度下为0.6m/s 。

3.3非满流管渠水力计算一、水力计算的目的在于确定管渠的流量、流速、断面尺寸、充满度和坡度之间的水力关系。

二、水力要素 1．用充满度示D h D Dh 21222cos -=--=θ 则 )21(cos 21D h -=-θ 4sin 2θ=D h)1(22)2()2(2sin 22D h D h D D h D -=--=θ 1.用充满度D h表示)1()21(2)21(cos 4)sin (82122Dh D h D h D D h D D A ----=+=-θθ)21(cos 2)1()21(41DhDh D h D h D DR ---=-θ2．用充盈角θ表示过水断面面积)sin (8)2sin(42142222θθθπππθ-=-•+•=D D D A 湿周2Dx •=θ水力半径)sin 1(4θθ-==D x A R三、水力计算公式2132)/,(1I D h D R n v m=2132)/,()/,(1I D h D R D h D A n q m=这就是非满流管渠水力计算的基本公式，该两式中有q 、D 、h 、I 和v 共五个变量，任意已知其中三个，就可以求出另两个。

由于上式的形式很复杂，所以非满流管渠水力计算比满流管渠水力计算要复杂得多，特别是在已知流量、流速等参数求其充满度时，需要解非线性方程，除非使用计算机计算，手工计算是非常困难的。

为此，必须找到手工计算的简化手段。

四、水力特性<1> 当D 、I 、n 一定时，Q 何时最大？令0)(323521=•=R A n I d d d dq θθ，当D 、I 、n 一定时，则有0)sin (3235=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-θθθθd d 整理后得0sin 32cos 351=+-θθθ 解得0308=θ（95.04308sin 4sin 022===θD h ） <2> 当D 、I 、n 一定时，v 何时最大？32212132)sin 1(41⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==θθd n I I R n v 令0=θd dv 得/030257=θ（81.0430257sin 4sin/022===θD h ）四、计算方法 1、解析计算法232138356.20)sin (⎥⎦⎤⎢⎣⎡•-=nq I D θθθ2383532)sin (6.20⎥⎦⎤⎢⎣⎡-•=D nq I θθθ 2比例变换法首先假设有一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的管径D 和水力坡度，并记其过水断面面积为A 。

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目录：一、给水管道水力计算1.钢管和铸铁管1.1计算公式1.2制表和使用说明1.3水力计算2.钢筋混凝土给水管2.1计算公式2.2水力计算3.塑料给水管3.1计算公式3.2编制和使用说明3.3水力计算二、排水沟道水力计算4.钢筋混凝土圆形排水管（满流，n=0.013）4.1计算公式4.2水力计算5.钢筋混凝土圆形排水管（非满流，n=0.014）5.1计算公式5.2水力计算图表及其使用说明6.矩形断面暗沟（满流，n=0.013）6.1计算公式6.2水力计算7.矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）7.1计算公式7.2水力计算8.梯形断面明渠（n=0.025，m=1.5）8.1计算公式8.2水力计算图表及其使用说明9.马蹄形断面暗沟9.1马蹄形断面（Ⅰ型）暗沟9.2马蹄形断面（Ⅱ型）暗沟10.蛋形断面管道10.1计算公式10.2蛋形断面管道水力计算图表及其使用说明三、建筑给水排水水力计算11.水煤气管与热水管11.1水煤气管11.2热水管12.建筑给水钢塑复合管12.1计算公式12.2编制和使用说明12.3水力计算13.局部水头损失14.蒸汽、压缩空气管道压力损失计算14.1计算公式14.2有关压降计算的参数给水排水工程快速设计手册水力计算图表电子软件使用说明。

钢筋混凝土预制管道结构计算表刚性管道开槽施工，不考虑温度作用，不考虑1)设计条件：管道内径Ｄ0(mm)=1300管道壁厚t(mm)=130覆土深度Hs(m)=10覆土重力密度rs=18kN/立方管内水重力密度rw=12kN/立方2)荷载计算：(A)永久作用：(1)管道自重，取钢筋混凝土重力密度rs=25kN/管道自重标准值Ｇ0k=14.60055161kN/m设计值Ｇ0=17.52066193kN/m (2)管内水重（按满流考虑)：标准值Ｇwk=15.92787448kN/m设计值Ｇw=20.22840059kN/m (3)管顶竖向土压力标准值Ｆsv,k=336.96kN/m设计值Ｆsv=427.9392kN/m (4)管两侧土压力（计算管中心处的土压力）标准值Ｆep,k=64.68kN/㎡p ep,k=100.9008kN/m设计值ｐep=128.144016kN/m (5)管道上腔内土重标准值Ｐ0k= 4.70025504kN/m设计值Ｐ0= 5.969323901kN/m(A)可变作用：(1)地面车辆荷载(计算管顶竖向压力)(按城-A管顶压力标准值ｑvk=0.22kN/㎡设计值ｑvk D1=0.48048kN/m (2)地面堆积荷载(计算管顶竖向压力）标准值ｑmk=10kN/㎡q mk D1=15.6kN/m设计值ｑm D1=21.84kN/m车辆荷载和堆积荷载取大者进行计算：取ｑ活=20.16kN/m3)圆管内力分析：初选支承角2α＝180°混凝土基础，此时在荷载作用永久作用侧向压力取标准值计算，不计侧向的查表得各种作用下的弯矩系数：管道自重系数Ｋm B=0.044管内满水重系数Ｋm B=0.044垂直均布荷载系数Ｋm B=0.06管上腔土重系数Ｋm B=0.049水平均布荷载系数Ｋm B=-0.04B截面上的设计弯矩值为：M B=∑Ｋmi p i r0=17.73441357kN.m/m 4)核定预制圆管产品规格及型号：根据GB/T11835-1999预制圆管产品标准内径为1300mm Ⅱ级管裂缝荷载为81kN/m（相应裂缝宽度0.2mm）破坏荷载为120kN/m预制圆管产品的破坏荷载，系按照三边支承法p=M B/0.318r0=77.99803655kN/m <120产品合格kN/m(破坏荷载）。