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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与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）试进行室内给水系统设计。
（2）试进行室内排水系统设计。
图2.1 某办公楼女卫生间平面图解：一、室内给水系统设计过程如下：图2.2 办公楼卫生间给水系统图(1) 首先根据给水管网平面布置绘制给水系统图(如图2.2所示)，再根据给水系统图，确定最不利配水点为最上层管网末端配水龙头，即图中点1位置的淋浴喷头，确定喷头至引入管起端8点之间管路作为计算管路。
第十六篇%管道水力计算第一章%钢管和铸铁管水力计算一!计算公式!&按水力坡降计算水头损失水管的水力计算#一般采用以下公式&Q H ,!+lE 22-$!$#!#!%式中%Q ...水力坡降(,...摩阻系数(+l...管子的计算内径$(%(E...平均水流速度$(*h %(-...重力加速度#为3&1!$(*h2%!应用公式$!$#!#!%时#必须先确定求取系数,值的依据!对于旧的钢管和铸铁管&当F E#3&2W !"/!(时$E...液体的运动粘滞度#(2*h %#,H "&"2!"+l"&)($!$#!#2%当F E<3&2W !"/!(时,H !+l"&)!&/W !"#1I E ()F "&)($!$#!#)%或采用E H !&)W !"#$(2*h $水温为!"?%时#则,H "&"!43+l"&)!I "&1$4()F "&)($!$#!#0%管壁如发生锈蚀或沉垢#管壁的粗糙度就增加#从而使系数,值增大#公式$!$#!#2%和公式$!$#!#)%适合于旧钢管和铸铁管这类管材的自然粗糙度!将公式$!$#!#2%和公式$!$#!#0%中求得的,值代入公式$!$#!#!%中#得出的旧钢管和铸铁管的计算公式&当F #!&2(*h 时#Q H "&""!"4F2+l!&)$!$#!#/%当F <!&2(*h 时#’4!0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算Q H "&"""3!2F 2+l!&)!I"&1$4()F "&)$!$#!#$%钢管和铸铁管水力计算表即按公式$!$#!#/%和$!$#!#$%制成!2&按比阻计算水头损失由公式$!$#!#0%求得比阻公式如下&DH Q ;2H "&""!4)$+l/&)$!$#!#4%钢管和铸铁管的D 值#列于表!$#!#0!二!水力计算表编制表和使用说明!&钢管及铸铁管水力计算表采用管子计算内径+l 的尺寸#见表!$#!#!!在确定计算内径+l 时#直径小于)""((的钢管及铸铁管#考虑锈蚀和沉垢的影响#其内径应减去!((计算!对于直径等于)""((和)""((以上的管子#这种直径的减小没有实际意义#可不必考虑!编制钢管和铸铁管水力计算表时所用的计算内径尺寸表!$#!#!钢%管%$((%水煤气钢管中等管径钢管公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 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排水工程计算书一、雨水管道水力计算(一)、计算依据1、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；2、《城市道路设计规范》（CJJ37-90）；3、《城市防洪工程设计规范》（GJJ50-92）；4、《给水排水设计手册》；5、《曹溪东片区控制性详细规划》、《东山片区控制性详细规划-调整》及《龙岩市中心城区管线综合规划》进行汇水流域及雨水系统设计；6、雨水汇水流域计算图(附图一)。
(二)、本工程雨水管除收集道路二侧地块的雨水外，主要转输闽大路、莲庄路、莲东南路、东环路以及其它规划支路的雨水或山洪水。
2、防洪设计标准，山洪防洪标准重现期为153、暴雨强度：采用福建省建设厅发布的《城市及部分县城暴雨强度公式》DBJ13-52-2003中的龙岩市暴雨强度公式：q=2399.136(1+0.471LgP)/(t+8.162)0.756(L/s·ha)式中：q------设计暴雨强度(L/s·ha)；P------设计重现期(a)；t-------设计降雨历时(min)。
4、设计降雨历时，按下公式计算：t=t1+mt2 (min)式中：t------降雨历时(min)；t1-----地面集水时间，一般采用5min；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)。
5、设计流量：Q=qψF(L/s)式中：Q------雨水设计流量(L/s)；ψ------径流系数，区内综合径流系数取0.65，公园绿地综合径流系数取0.2，山体取0.15；F------汇水面积(ha)。
6、排山洪管道根据初步设计的批复按公路小流域公式进行计算，公式为给排水设计手册第二版第七册《城镇防洪》公路科学研究所的简化公式：Qp=Φ(h-z)3/2f4/5(m3/s)式中：Qp------雨水设计流量(m3/s)；Φ------地貌系数，取0.15；h------径流深度(mm),取30mm；z------植物和坑洼滞流的拦蓄厚度(mm)，取15mm；f------汇水面积(平方公里)。
关于最新教材《建筑给水排水工程》（第五版）摘要：2005年8月出版的《建筑给水排水工程》（第五版）（以下简称“5版教材”），是在1998年《建筑给水排水工程》（第四版）（以下简称“4版教材”）的基础上修编的，作为高校给水排水工程专业指导委员会规划推荐的本科生教材，其重要性、影响力不言而喻。
但是该教材还是存在一些不足，特别是两道有关水力计算（住宅建筑生活给水管道系统和自动喷水灭火系统）例题的设置与解答值得商榷，就此进行探讨。
关键词：《建筑给水排水工程》（第五版），例题，水力计算1关于38~40页【例2.1】的商榷这是一道关于住宅建筑生活给水管道水力计算的例题，采用“概率法”计算设计秒流量。
1.1该例题的设置与解答有下列不足⑴该例题为5层住宅，由“5版教材”表2.4.6(本文以下凡引用“5版教材”的公式、表格、插图时均不再特别注明)计算管段4-5、5-6等管长推算出层高3m，那么5层楼面至1层地面高差应为12m，坐便器进水阀标高应在12~13m 之间，而例题给出的是15.85m，似乎多计了一层。
⑵例题设置了总水表与分户水表。
笔者认为采用一户一表，抄表到户制，可不设总水表，只设分户水表即可。
⑶解答采用的管道单位长度沿程水头损失i值不符合现行《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（以下简称“新规范”）的要求，i值应重新计算。
经查证，“5版教材”附录2.1、附录2.2和附录2.3等“水力计算表”（GBJ15-88）仍然沿用“4版教材”的内容，其i值是根据《建筑给水排水设计规范》所推荐的计算公式计算的，其中“给水钢管水力计算表”和“给水铸铁管水力计算表”i值计算公式为舍维列夫公式，“给水塑料管水力计算表”i值计算公式为勃拉修斯公式，而“新规范”统一采用海澄•威廉公式，“5版教材”也在34页列出了新公式（2.4.3），因此，两者计算i值的结果是有区别的。
然而“5版教材”在引用“水力计算表”时却忽视了这一变化。
（1）排水现状项目区内的雨水主要通过✱路道路边沟、散排方式进行排放，就近排入现状排水沟渠。
项目区域内起点至终点地势程中间高两边低，道路范围内无河流，仅在起终点处分别有两条现状排水涵，主要承担项目区内现状雨污水的排放。
✱大道有排向✱市第二污水处理厂的一条DN800污水管道，新建道路污水可接入此管道，最终排入污水处理厂。
（2）排水体制本工程排水体制采用雨、污水分流制，雨、污水管网分别自成体系。
（3）排水规划1）雨水规划根据场地地势及用地布局，片区内雨水收集后，雨水管道按分散、就近、自流的原则布置，前1.42公里雨水排向起点一条1.5×1.6m的横穿✱路的大沟，道路后1.93公里雨水排至✱大道南侧一条2.0×2.0m的合流大沟。
2）污水规划由于道路周边市政管网设施尚未完善，道路污水近期暂考虑与雨水排放至一处，待后期市政管网完善后再接入就近污水道。
根据场地地势及用地布局，道路前1.42公里污水汇合后排向✱路的一条1.5×1.6m的排水沟，待远期截污干管建成后接入✱第二污水处理厂。
道路后1.93公里污水排至✱大道DN800污水干管，最终汇入✱第二污水处理厂。
（4）基本设计参数1）最大控制设计流速：排水管道Vmax=5m/s。
2）最小设计流速：雨水管道和合流管道在满流时Vmin=0.75m/s。
3）雨水管道按满流设计；污水按非满流设计其最大设计充满度按下表4）本工程排水管道均采用管顶平接。
（5）雨水系统1）雨水系统规划本次设计雨水管管道双侧布置在道路混合车道下，K0+000.00～K0+120.00段双侧布置DN600管，K0+120.00～K3+355.15段双侧布置DN800管，前1.42公里雨水汇合后使用DN1000管排向起点一条1.5×1.6m的横穿✱路的大沟，道路后1.93公里雨水排至✱大道南侧一条2.0×2.0m的合流大沟。
道路全线在交叉口处预留雨水支管，具体位置详见《排水平面图》。
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：gd 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：87.4852.1852.167.10dC lQ h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，mλ―――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，mQ ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/sC 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.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21λλ+∆*-=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<Re<108.大量的试验结果表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良好,不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区,而且覆盖了整个过渡粗糙区,该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式25.0Re 316.0=λ是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000<Re<105,一般用于紊流光滑管区的计算. 3.2 谢才公式该式于1775年由CHEZY 提出,实际是达西公式的一个变形,式中谢才系数C 一般由经验公式y e R n C *=1计算得出,其中61=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (n 为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用范围均较广.就谢才公式本身而言,它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区,但由于计算谢才系数C 的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n 和水力半径R,而没有包括流速及运动年度,也就是与雷诺数Re 无关,因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m 工业管道的大量测试数据基础上建立的著名经验公式,适用于常温的清水输送管道,式中海澄-威廉系数Ch 与不同管材的管壁表面粗糙程度有关.因为该式参数取值简单,易用,也是得到广泛应用的公式之一.此公式适用范围为光滑区至部分粗糙度区,对应雷诺数Re 范围介于104-2*106.通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材大多推荐采用达西公式.在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公式的相关条文,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ值采用的经验公式.由于舍维列夫公式是建立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上,然而现在一般采用的钢或铸铁材质管道,内壁通常需进行防腐内衬,经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管,旧铸铁管内壁光滑得多,也就是Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.PVC-U,PE 等塑料管道,或者内衬塑料得金属管道,因为其内壁Δ值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区得布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能够得到与实际接近得计算结果.因此, 《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理得且与《室外给水设计规范》并不矛盾. 海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道得水力计算,其中海澄-威廉系数Ch 得取值应根据管材确定.对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑得内防腐涂层得管道,其海澄-威廉系数应该参考类似工程经验参数或者实测数据,合理取用.因此,无论采用达西公式,谢才公式或者海澄-威廉公式计算,不同管材得差异均表现在 管内壁表面当量粗糙程度得不同上,各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重要因素.值得一提得是,同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得粗糙度也可能有所差异,这一因素在设计过程种也应重视(常用管材得粗糙度系数参考值见表2) 表2 常见管材粗糙度相关系数参考值5.管径对选择计算公式得影响 根据雷诺数计算公式vVdRe ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.大多说供水工程得设计按照水温10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/s 得条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径得影响.以塑料管道为例,在正常设计流速范围条件下,管道内径大于100mm 时,虽然管道仍然处于紊流光滑区,但其雷诺数Re>105,也就是说已经超出了布拉修斯公式得适用范围,而且误差大小与雷诺数成正比.对PVC-U 管,采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算,当管内径为500mm ,流速1.5 m/s 时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克得结果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得修正公式与柯式对比计算,修正公式计算结果,小口径管偏安全,中等口径与柯式符合较好,大口径管得负误差达5%以上.因此笔者认为,大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式计算,而更宜于采用如柯列波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式,或应通过试验等对其进行修正.与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m 时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完全足够了.海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS 和HAZEN 在大量工业管道现场或试验测量或得的.该公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制.由此可见,对于口径大于2m 得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式计算,大量试验结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好,水力条件适用范围广,虽然运用该式需要进行多次迭代计算才能得到λ值,较为麻烦,不过运用计算机简单编程既能方便地得到较为准确地结果,手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.。
