23重力流(王)

2.重力流的机械搬运和沉积作用沉积物重力流(gravity flow)是水下由重力推动的一种含大量碎屑沉积物质(包括粘土)的高密度流体。

当这种流体在斜坡上聚积，其位能大于与底面或与水体界面的摩擦阻力时，便产生流动，逐渐形成高速的重力流。

重力流的沉积过程常常是在一定位置上整体沉积。

在流动时，以整体形式搬运，并且有明显的边界，所以有人把重力流称为整体流(块体流)。

米德尔顿和汉普顿(Middlton and Hampton,1973)对水底重力流进行了系统研究，根据颗粒的支撑机理和堆积的沉积物类型，可分成四类，即泥石流、颗粒流、液化流和浊流。

(1)泥石流（碎屑流, debris flow）定义：是一种含有大量粗碎屑和粘土、呈涌浪状前进的粘稠流体。

换句话说：是一种砾、砂、泥和水相混合的高密度流体。

发育部位和条件：在陆上山麓环境中常见。

泥石流流动所需坡度大于牵引流，一般为5°左右。

在水体中也能形成泥石流，如峡谷的源头处，海底扇的顶部。

但水体中的泥石流易被周围的水稀释，凝聚力减少，颗粒粒度变细，逐渐失去泥石流性质。

组成：泥石流中含水量仅40-60%，密度为2-2.4，粘度可高达100Pa·s (纯水仅0.001Pa·s)。

形成机理:由“基质凝聚力”支撑，即砂砾在块体内被填隙的粘土和水的基质起着支撑和搬运动力（泥和水混合组成的杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态被搬运）。

沉积特征: 基质支撑结构的砾石质泥岩或含砾粗砂质泥岩。

水下重力流的四种类型(2)颗粒流（grain flow）定义：颗粒之间没有粘结力或凝聚力的流体（无凝聚力颗粒（砂、砾）所组成的重力流）。

发育部位和条件：未固结的颗粒沉积物(物质基础)，斜坡(部位)，地震、风暴（诱发因素）。

颗粒的扩散应力是颗粒流能形成流体的基本因素，它促使沉积物“液化”，未固结的砂体是经过分选、冲洗较彻底的高能产物，因突然受地震、暴风浪的强烈作用，使局部斜坡变陡或沉积物不稳而崩落，并顺坡高速向深部流动，最后在坡脚散开而沉积。

73表4.8.6－1 重力流雨水悬吊管排水能力（L/s ）钢管管径 DN （mm ） (n=0.012)坡度80100125150200250300 0.010 3.02 5.479.9216.1334.7362.97102.40 0.015 3.69 6.7012.1519.7542.5477.12125.41 0.020 4.277.7414.0322.8149.1289.05144.81 0.025 4.778.6515.6825.5054.9199.56161.90 0.030 5.239.4717.1827.9360.15109.07 177.36 0.0355.6410.2318.5530.1764.97117.81191.57重力流雨水悬吊管-重力流屋面雨水-重力流雨水排出管排水能力对照表第 1 页，共 3 页LK740.040 6.0310.9419.8332.2569.46125.94 204.79 0.045 6.4011.6021.0434.2173.67133.58 217.22 0.050 6.7512.2322.1836.0677.66140.81 228.97 铸铁管管径DN （mm ） (n=0.013)坡度75100125150200250300 0.010 2.34 5.059.1514.8932.0658.1394.52 0.015 2.87 6.1811.2118.2339.2671.19115.76 0.020 3.327.1412.9521.0545.3482.20133.67 0.025 3.717.9814.4723.5450.6991.91149.45 0.030 4.068.7515.8625.7855.53100.68 163.71 0.035 4.399.4517.1327.8559.98108.74 176.83 0.040 4.6910.1018.3129.7764.12116.25 189.04 0.045 4.9710.7119.4231.5868.01123.30 200.51 0.050 5.2411.2920.4733.2971.69129.97 211.35 塑料管公称外径×壁厚 （mm ）(n=0.009)坡度75×2.3 90×3.2 110×3.2 160×4.0 200×4.9 250×6.2 315×7.7 0.005 2.20 4.73 6.1516.8830.6555.5390.08 0.010 3.12 6.698.6923.8743.3478.52127.39 0.015 3.828.1910.6529.2453.0996.17156.02 0.020 4.419.4612.2933.7661.30111.05180.15 0.025 4.9310.5713.7437.7568.53124.16 201.42 0.030 5.4011.5815.0541.3575.08136.01220.64 0.035 5.8312.5116.2644.6681.09146.91 238.32 0.040 6.2313.3717.3847.7586.69157.05 254.77 0.045 6.6114.1918.4450.6491.95166.58 270.23 0.0506.9714.9519.4453.3896.92175.59284.85注：n 为管段粗糙系数，充满度h/d=0.8。

压力流和重力流压力流；周围被约束、没有自由表面(液体和气体的分界面)的液体流动。

最常见的压力流是满管流（见管流），即液体充满管道的流动。

液体未充满管道的流动遵循无压流的规律。

压力流按其流动特性是否随时间改变可分为定常压力流和非定常压力流。

定常压力流流动特性不随时间改变的压力流。

研究定常压力流的目的在于找出管道特性和流动特性之间的关系，这种关系随流动状态而不同。

在直线圆形管道中，如流动特性不沿流程改变则称为均匀流，这时流动状态随管道雷诺数Re=vD/ν而改变,式中v为平均流速,D为管道直径,ν为运动粘性系数。

雷诺数小于2000时为层流；向湍流过渡的雷诺数在2000～4000之间；4000以上为湍流。

定常压力流的流动特性和管道特性之间的关系，可参见管流。

非定常压力流流动特性随时间改变的压力流。

管道阀门启闭，水力机械启动、负荷改变或停机过程中的流动皆是不定常压力流。

若关闭或停机的速率很快，由于水流的惯性，液体将被压缩而产生水击。

分析这一流动时必须考虑液体的可压缩性。

分析可压缩非定常压力流时,常用平均流速v、压力p、管道横截面积A、密度ρ等量,并将流动简化为一维问题。

这时流动特性是距离s和时间t的函数。

连续性方程为：。

运动方程为：+Aρ|v|v/2D=0。

上式中z为管道高程；f为摩擦系数，它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数(见管流)；第四和第五项分别代表重力和管壁摩擦阻力的作用。

液体受压缩时的状态方程为，由此推出：,式中K 为液体的体积弹性模量。

如果不考虑管壁的惯性，则弹性圆形管道的变形方程为，由此推出：,式中δ为管壁厚度；E为管壁材料的弹性模量。

略去高阶小量后可得出下列方程组：, , 式中c为压力波传播速度。

这是一组双曲型微分方程,可用有限差分方法或特征线法进行数值计算。

应用这些方程可计算水击压力。

重力流；由重力而引起的气流和水流。

所谓重力流就是没有压力的情况下，完全依靠排水管道的倾斜坡度（高差）重力自流。

重力流管闭水试验重力流管道均按照《给水排水管道工程施工及验收规范》要求进行闭水试验。

闭水试验分段依据现场实际施工段划分来确定，分段长度不大于1km且不多于5个井。

1、试验水头计算（1）试验段上游设计水头不超过管顶内壁时，试验水头应以试验段上游管顶内壁加2m计；（2）试验段上游设计水头超过管顶内壁时，试验水头应以试验段上游设计水头加2m计；（3）计算出的试验水头小于10m，但已超过上游检查井井口时，试验水头应以上游检查井井口高度为准；2、管道闭水试验具体施工方法（1）准备工作灌水之前首先将检查井内清理干净，以免充水后井内浮渣漂浮水面，影响测试精度。

对于预留孔洞，预埋管口及进出口等都要加以临时封堵，同时还必须严格检查充水及排水闸口，不得有渗漏现象发生，在完成上述工作后再计算出设计水头标高，再依据设计水头与管顶内壁和上游检查井井口标高相比的结果来决定试验水头的选取。

然后即可设置灌水水量观测标尺，用以观察灌水时水量所达到的渗水量。

（2）试验管段灌满水后浸泡时间不应少于24h；（3）试验水头计算确定；（4）试验水头达规定水头时开始计时，观测管道的渗水量，直至观测结束时，应不断地向试验管段内补水，保持试验水头恒定。

渗水量的观测时间不得小于30min；（5）试验结果测定管道闭水试验时，应进行外观检查，不得有漏水现象，计算实测渗水量且符合下列规定时，管道闭水试验为合格：实测渗水量按下式计算：q=W/T*L式中q——实测渗水量（L/（min.m））；W——补水量（L）；T——实测渗水量观测时间（min.m）；L——试验管段的长度（m）；表3.4.2-1 无压管道实测渗水量不大于允许渗水量(L/(min.km))3、闭水试验的技术要求1)、污水管道应按设计要求在回填前进行闭水法严密性试验，试验段应按井距分隔，长度不宜大于1Km，带井试验，条件允许时可一次试验不超过5个连续井段。

2)、试验前，用1:3水泥砂浆将试验段两井内的上游管口砌24cm 厚的砖堵头，并用1:2砂浆抹面，将管段封闭严密。

按压力获取方式分类按压力获取方式不同可分为机压输水系统和自压输水系统。

1.机压（水泵提水）输水系统它又分为水泵直送式和蓄水池式。

当水源水位不能满足自压输水要求时，要利用水泵加压将水输送到所需要的高度或蓄水池中，通过分水口或管道输水至田间。

目前，井灌区大部分采用直送式。

2.自压输水系统当水源较高时，可利用地形自然落差所提供的水头作为管道输水所需要的工作压力。

在丘陵地区的自流灌区多采用这种形式。

浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点一、重力流输水的分类根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。

明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。

所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。

无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。

无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。

承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。

但用承压流输水方式进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短相关。

因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充盈状态，此时管道末端的静水压力最大。

由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。

二、重力流输水的特点由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。

但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦的地区就不能实现重力输水，一定要在有一定地形高度差的地方才能实行。

在重力流输水供水过程中，目标供水地的不同对地势的要求也不一样，例如城市供水管网的用户过多，需要的压力也随着增加，这就需要较为陡峭的地势才能产生足够大的压力，保证城市供水管网的水资源供应。

浊流及相关重力流沉积的研究摘要：沉积物重力流是一种在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体，碎屑流和浊流较为常见沉积物重力流的流体特征即流变特征，为此我们为重力流的分类和特征进行专门的研究。

人们对浊流的认识, 最早可以追溯到一个世纪以前, 但是直到本世纪50 年代, 浊流作为一种重要的沉积物搬运和沉积机制才得到广大地质学家们的承认, 浊流理论得以正式建立, 并由此引发了沉积学界的一场革命。

浊流理论的建立具有划时代的意义。

浊流沉积的研究已经进行了半个多世纪, 从理论到实践都取得了巨大的进展。

特别是海洋浊流的研究与海洋资、能源海洋灾害防护等等应用性研究息息相关。

我就对现有的资料和学习进行某一方面的综述。

1 几个相关的概念1.1 重力流和牵引流从沉积学的角度来看, 自然界的流体有两种基本类型: 重力流和牵引流，前者为一种重力驱动的流体, 即由密度差异而产生的流体, 后者为惯性力所驱动的流体(牛顿流体) , 其流体力学性质存在很多本质差别。

牵引流为牛顿流，流体粘性变化符合粘性定律，驱使碎屑搬运的力为牵引力。

碎屑颗粒的搬运和沉积方式为滑动、滚动和跳跃三种。

而重力流为非牛顿流体，流体粘性变化不符合粘性定律，驱使碎屑搬运的力为重力。

碎屑颗粒的搬运和沉积方式以悬浮为主。

1.2 重力流的分类沉积物重力流是指泥、砂、砾混杂的，重力驱动的，悬浮搬运的高密度底流。

形成条件是：较大的水深；足够的坡度角和足够的密度差；充沛的物源；一定的激发机制。

对于重力流类型的分类方案, 种类繁多, 并且随着研究的不断深入, 也出现了许多新的名词, 例如高密度浊流、低密度浊流以及砂质碎屑流等等,一直是国际学术界争论的焦点和热点。

米德尔顿和汉普顿按支撑机理把水底沉积物重力流沉积系统划分为4个类型, 即泥石流(或碎屑流)、颗粒流、液化沉积物流和浊流。

Lowe等根据沉积物-流体混合物的流变学特征———流体性或塑性, 以及质点支撑机理, 提出了沉积物重力流的分类和命名:先根据流变学性质, 划分出塑性流和液性流两大类。

重力流、浊流、浊积岩的沉积模式以及相关的一些知识深水浊积扇与滑塌浊积扇是寻找隐蔽油气藏的重要场所，浊积扇砂体以其有利的生储盖组合条件成为油田最具潜力的勘探目标之一。

二、什么叫沉积物重力流、浊流、浊积岩?沉积物重力流(Sedimentgravityflow)是指沉积物或沉积物与水的混合物在重力作用下，顺斜坡运动形成流动，简称沉积物流，也称块体流。

按支撑沉积物的颗粒机制的差异，可分为4类:a.浊流，沉积物主要由流体湍流的向上的分力支撑;b.液化沉积物流，沉积物由粒lbJ逸出的向上运动的流体支撑;c.颗粒流，沉积物直接由颗粒与颗粒间的相互作用(碰撞或紧密靠近)所产生的分散应力支撑;d.碎屑流，沉积物中较粗颗粒由基质支撑，基质是较细的沉积物与孔隙内流体的混合物，它有一定的屈服强度。

四种主要的沉积物重力流(Middleton&Hampton，1973)浊积岩(turbidite)就是由浊流沉积作用而形成的岩石组合。

狭义的浊积岩(典型浊积岩)是指可以用Bouma序列描述的、由经典浊流沉积而形成的;广义的浊积岩是指形成于深水环境的各种类型重力流沉积物及其所形成的沉积岩的总称。

它既包括典型浊积岩，也包含不能用Bouma序列描述的岩系(通常所说的沟道浊积岩)，如块状砾岩、块状砂砾岩、块状砂岩、或由顺坡的块体运动形成的一些滑塌堆积，甚至包括远洋泥页岩等。

沉积物重力流按流变学演化示意图(Donad.R.Lowe，1982)在自然界中出现的沉积物重力流，常常包含一种以上的机制，在不同的阶段有不同的表现，即使经典浊积岩也不能简单地理解为单一的湍流支撑和悬浮作用，其下部的块状段也包含隙间流体的向上流动和颗粒碰撞产生的分散应力支撑，而在沉积的后期阶段还有牵引作用。

而且这几类沉积物重力流在其流动过程中是可以互相转化的，最常出现的是向浊流转化，如碎屑流加水稀释、颗粒流加水和泥，液化流加水均可变成浊流。

所以，这4类沉积物重力流中以浊流最普遍。

重力型雨水斗【篇一：建筑设备试题练习】一、填空题1.2.3.4.5.6.7.8.9. 卫生设备给水当量是以一个洗涤盆水龙头在2.0m的工作水头下的出水流量 0.2 l/s为一个给水当量进行折算的。

高层建筑重力式供水按布置图式可分为分区串联给水方式、分区并联多管给水方式、分区单管给水方式三种。

给水系统按用途可分为生活给水系统、生产用水系统、消防用水系统三种系统。

集中供热系统由供热源、热网、热用户组成。

当生活-消防共用的市政管网，不能满足最大时用水量加消防用水量的要求时，应设消防水池。

按系统的循环动力，热水采暖系统分为自然循环系统、机械循环系统两种类型。

室外消防供水的水压体制分为低压制给水、高压制给水、临时高压制给水三种。

采屋面雨水外排水系统中，一般民用建筑、公共建筑或较小的工业厂房常用檐沟排水。

热水供应系统按热水管网循环方式分为无循环热水供应系统、半循环热水供应系统和全循环热水供应系统三种。

10. 雨水排水系统分为内排水系统、外排水系统。

11. 高层建筑供水方式有重力式、压力式两种。

12. 按气压罐内水气关系，气压供水装置分为气水接触式、气水隔离式。

13. 屋面雨水外排水系统可分为檐沟排水与无沟外排水。

14. 苏维托单立管排水系统包括气水混合管体与气水分离管体两种特殊管件。

15. 高架库房和高度超过100m的高层建筑，水枪的充实水柱应不小于 13m 。

第 1 页共 9 页16. 按照污水和废水产生的来源，可将其分为生活污水、工业废水、雨水和雪水三种。

17. 按热媒参数，热水采暖系统分为低温热水采暖系统高温热水采暖系统两种类型。

18. 钢管连接的方法有螺纹连接、焊接、法兰连接三种。

19. 低压蒸汽采暖系统的凝水回流入锅炉有重力回水、机械回水两种方式。

20. 低压蒸汽供暖的凝水的回水方式有重力回水机械回水两种。

21. 消火栓消防系统是建筑消防给水系统中最基本的消防系统。

22. 热水供应系统根据热水加热的方式不同，可分为直接加热法和间接加热法两种形式。

按压力获取方式分类按压力获取方式不同可分为机压输水系统和自压输水系统。

1.机压（水泵提水）输水系统它又分为水泵直送式和蓄水池式。

当水源水位不能满足自压输水要求时，要利用水泵加压将水输送到所需要的高度或蓄水池中，通过分水口或管道输水至田间。

目前，井灌区大部分采用直送式。

2.自压输水系统当水源较高时，可利用地形自然落差所提供的水头作为管道输水所需要的工作压力。

在丘陵地区的自流灌区多采用这种形式。

浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点一、重力流输水的分类根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。

明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。

所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。

无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。

无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。

承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。

但用承压流输水方式进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短相关。

因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充盈状态，此时管道末端的静水压力最大。

由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。

二、重力流输水的特点由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。

但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦的地区就不能实现重力输水，一定要在有一定地形高度差的地方才能实行。

在重力流输水供水过程中，目标供水地的不同对地势的要求也不一样，例如城市供水管网的用户过多，需要的压力也随着增加，这就需要较为陡峭的地势才能产生足够大的压力，保证城市供水管网的水资源供应。

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。

CECS183：2005 虹吸式屋面雨水排水系统技术规程重力流雨水系统分为外排水和内排水，也分为单斗系统和多斗系统。

一般认为，尽可能设置单斗系统，排水比较顺畅。

单斗系统指：雨水斗——（承雨斗）——水落管（立管）——（排至散水）内排至雨水管网。

单斗系统内排的话，雨水斗下面是连着立管的。

多斗系统指：雨水斗——连接管——悬吊管——水落管（立管）——内排至雨水管网多斗系统雨水斗的数目不能超过四个，最好是两个，水落管居中，多斗系统中水落管上不允许直接和雨水斗连接。

(6)HDPE悬吊管采用方形钢导管进行固定。

方形钢导管的尺寸如表4.2.6的规定。

方形导管沿HDPE悬吊管悬挂在建筑物结构上，HDPE悬吊管则采用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。

方形钢导管尺寸表4.2.6HDPE管外径方形钢导管尺寸(mmxmm) DN40~DN200 30x30 DN250~DN315 40X60(7)HDPE 管悬吊管的固定支架一般设置在横管的始端、末端和三通的两端及支管处；当 HDPE悬吊管管径大于DN250时，每个固定点应采用两个锚固管卡c(8)HDPE管立管的锚固管卡间距最大为5m，导向管卡间距最大为15倍管外径。

当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离大于等于750mm时，在方形钢导管上或悬吊管上，增加两个侧向管卡。

4.3雨水斗安装： 4.3.1基本要求：4.3.1.1虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数量不少于2个。

两个雨水斗之问的间距不超过20m。

雨水斗距屋面边缘的距离不小于im，并不大于lOm。

4.3.1.2虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。