概率法计算直饮水管道设计秒流量探讨

摘要：本文概述了目前用于管道直饮水系统管网设计秒流量的三种算法：传统公式算法、改造传统公式算法和概率公式算法，并比较了这三种算法的计算结果，分析了其中原因。

指出传统公式算法和改造传统公式算法都不适用于管道直饮水系统管网的计算，而概率公式算法是一种较为合适的方法。

关键词：管道直饮水设计秒流量算法0 前言设计秒流量的计算是管网水力计算的基础，设计秒流量计算正确才能保证整个系统的正常运行。

设计秒流量计算偏大，就会导致管径偏大、水泵流量偏大，造成经济上的浪费；同时，管网中的流速偏小，容易导致细菌繁殖，微粒沉积。

而如果设计秒流量过小，则会使所选管径过小，造成水头损失过高，浪费能量，严重时出现断流，不能保证用水可靠性。

所以，选择一个正确的设计秒流量计算方法至关重要。

1．设计秒流量计算方法概述目前，用于管道直饮水系统设计秒流量的计算方法大致有三种：（1）算法一（传统公式算法）即采用建筑生活给水管道设计秒流量计算公式（1）取=1.02，=0.0045，公式（1）成为：（2）其中为设计秒流量（l/s），为当量总数，此公式为水工业工程设计手册《建筑和小区给水排水》[1]所采用。

（2）算法二（改造传统公式算法）根据1981年出版的《室内给排水工程》[2]，住宅生活用水秒不均匀系数与平均日用水量的关系为：（3）则（4）其中，为秒不均匀系数，为平均日用水量（m3/d）。

（3）算法三（概率公式算法）关于概率公式算法，首先要引入一个重要概念——龙头使用概率。

根据有关资料［３］，龙头使用概率可表示为：（5）——最高峰用水时龙头连续两次用水时间间隔（s）；——期间龙头放水时间（s）。

有了龙头的使用概率之后，可以用概率统计的方法计算出同时用水龙头数量，个龙头额定流量之和便是管道设计秒流量。

、和可用以下方法计算得到。

设用水高峰期为下班后的某个半小时内，且此时段内的放水时间均匀分布，则此时龙头的使用概率为：（6）——高峰期用水定额，l/s;——管段负荷龙头总数；——龙头负荷用水人数；取3.5~5人；——饮水龙头额定流量，取0.05l/s；由于目前还没有高峰期用水定额的有关标准，建议用日用水量的百分数表示。

概率法计算直饮水管道设计秒流量探讨随着人们健康意识的提高，越来越多的人开始选择直饮水来保护自己和家人的身体健康。

而直饮水的供应离不开管道的设计。

在管道的设计过程中，计算秒流量是一个非常重要的环节。

本文将探讨用概率法计算直饮水管道设计秒流量的方法。

一、直饮水管道设计秒流量计算的重要性在设计直饮水管道时，计算秒流量是非常重要的一步。

秒流量是指单位时间内通过管道的水量，通常以立方米每秒（m³/s）为单位。

管道的设计需要保证在最大负荷情况下水量能够正常地通过管道，而不影响用户的正常生活和使用。

如果管道的设计不合理，导致水量不能正常地通过管道，将会导致用户的投诉和损失。

因此，计算直饮水管道设计秒流量是很有必要的。

二、概率法计算直饮水管道设计秒流量的原理概率法是通过对一定的概率分布进行统计来预测事件出现的概率和规律的一种方法。

在直饮水管道设计中，概率法可以用来预测最大负荷情况下的水量通过管道的概率，并通过概率分布函数来计算出设计所需的秒流量。

1、最大负荷流量qmax的概率分布函数最大负荷流量qmax是指在最大负荷情况下，通过管道的最大流量。

管道的设计需要保证qmax能够被满足。

一般情况下，qmax的概率分布函数是正态分布或对数正态分布。

2、通过管道的水量Q的概率分布函数通过管道的水量Q是指在最大负荷情况下，单位时间内通过管道的水量。

通过管道的水量Q的概率分布函数可以通过以下公式得出：P (Q ≤ q) = ∫_0^q(1 / σ √ 2π) e^(- (ln(x) - μ)²/2/s²) dx其中Q的概率分布函数为对数正态分布，μ和σ分别表示对数正态分布的均值和标准差。

3、设计所需的秒流量q设计所需的秒流量q可以通过概率分布函数计算得出。

设计所需的秒流量q应该满足qmax≤q≤Qmax，其中Qmax是满足最大负荷情况下的最大秒流量。

设计所需的秒流量q的计算公式为：q = Φ⁻¹(p) σ + μ其中Φ⁻¹(p)是标准正态分布的反函数，p是指通过管道的概率，σ和μ分别表示对数正态分布的标准差和均值。

生活给水管道设计流量计算公式剖析生活给水管道设计流量（在建筑物内部被称为设计秒流量）是给水系统中最重要的技术参数之一，因此研究合理的设计流量计算方法具有重要的现实意义。

提高或降低设计流量都是不妥当的。

提高设计流量将增加系统的造价与能耗；反之则导致水力工况破坏、影响供水安全。

目前，国内外通用的设计流量计算方法大体有三类：平方根法、经验法和概率法。

当前概率法在国外得到普遍承认，并在美、英、日诸国得到采用。

在国内，有专家学者提出采用概率法计算生活给水系统的设计流量，且已经在管道直饮水系统的计算中采用。

《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（以下简称规范）是小区及建筑物内给排水设计的主要依据。

从流量计算公式的形式上可以看出它是原平方根法计算公式的改良，计算模型并非国外的二项式分布、泊松分布或正态分布。

通过计算“最大用水时卫生器具给水当量平均出流率”U0，一定程度上可以体现建筑物内卫生器具的完善程度、用水量定额、生活习惯等因素与设计流量的关系，较之前的GBJ15-88·1997版的平方根法，更加丰富、详实、严谨。

但规范中的计算方法中的两个边界条件不一定恰当，计算公式存在缺陷。

边界条件之一是Ng=1时，作用的龙头数量为m＝1；其余Ng＞1时，m＞1。

从生活经验与概率法计算表明，Ng＝2～4时，m仍为1。

在给水当量较小时，按规范附录D中的计算结果，在住宅入户水表处，计算得到的流量较大，应起码选用DN25的管道。

但实际选用DN20的管路并无明显问题。

在规范中指出“入户管径不宜小于20mm，这是根据近年来的户型和卫生器具配置标准经计算而得出的，也是各设计单位的经验积累”。

说明当量数较小时，规范的计算结果与实践存在矛盾。

边界条件之二当用水总人数达3000人时，U=U0，其设计秒流量与最大时平均秒流量相等。

但经过实际观测，在3000人左右或人数更多的小区，其设计秒流量q g与最大时平均秒流量Q s并不相等，仍存在秒不均匀系数Ks。

生活给水设计秒流量的概率计算方法生活用水设计秒流量反映了给水排水系统瞬时高峰用水规律的设计流量。

以L/s计。

用于确定给水管管径和排水管管径，计算给水管系的水头损失和排水管道的坡度、充满度，以及选用水泵等。

世界各国进行了不少水量方面的研究，并制定出各自室内给水管道流量的计算方法。

室内给水管道流量的计算方法有平方根法、概率理论法。

目前，国外应用的方法皆以概率为理论基础，概率计算是所有新的设计方法的基础。

国外不仅早已建立了以概率理论为基础的秒流量计算式，而且在近几十年来，对用水工况进行了长期的大量的研究，至今己获得足够的可以更完善地加工整理设计秒流量计算方法的资料，这对我国设计秒流量计算方法的改进具有重要的参考价值。

虽然许多国家均采用概率方法为基础，但由于对数据的选取以及处理方式不同，所产生的方法不同，以美国的亨特概率方法和俄罗斯的概率方法为代表。

2 概率计算方法2.1 亨特概率方法2.1.1 亨特概率法的建立[1]亨特概率法由美国的亨特（Roy B.Hunter）于1924年提出，并在1940年以后发展成熟，得到承认。

其基本原理是将系统中卫生器具的使用看作一个随机变量，各种卫生器具的使用是独立的，使用中不存在相互联系，可用二项分布的数学模型来描述秒流量这一随机变量。

假定某给水管段上连接有n个卫生器具，各个器具的开启和关闭相互独立，每个器具的额定流量为q0，则通过该计算管段的最大给水设计秒流量为q0n，最小给水流量为0，任意时刻通过该管段的给水秒流量q（0≤q≤q0）。

设计系统应降低管材耗量，并保证不间断供水，以满足用水高峰时的用水量。

假设用水高峰时每个卫生器具的使用概率为p，则不被使用的概率为（1-p），那么在用水高峰时，n个卫生器具中有i个同时使用的概率为：（2-1）亨特的定义，对根据于只有一种卫生器具构成单一系统，表示如下：（2-2）其中：Pm—至多有m个器具同时的概率值；m—卫生器具同时使用个数设计值；p—用水高峰期单个卫生器具的使用概率；n—管段连接的卫生器具数；Pr—供水保证值，在亨特概率方法中采用0.99。

摘要：在直饮水管道秒流量的计算中，《建筑给水排水设计规范》（GBJ 15－88）给出的2个生活秒流量计算公式并不适合于直饮水系统，作者提出概率方法来计算住宅类直饮水管道秒流量。

算例表明，在一定的保证率下，龙头同时使用百分数随龙头数目增大而减小。

关键词：直饮水秒流量概率方法An Approach to the Use of probability Theory in Calculating the Design Flow in Direct Drinking Water PipelineAbstract:The two formulas given in the 《Design Code for Water Supply and Drainage in Building》(GBJ 15-88) are not applicable for drinking water system in the calcuation of the design flow in portable water pipelines.The author proposes to use probability theory in the calculation of the design flow in portable water pipelines in residential building，etc.The results of the calculation shows that under a certain guaranteed ratio the percentage of the water faucets used simultaneously decreases as the number of the faucets increases.Keywords:drinking water；design flow；probability theory1 引言《建筑给水排水设计规范》（GBJ 15－88）中给出的生活给水设计秒流量计算式：（1）、（2）式不适用于直饮水管道秒流量计算。

直饮水秒流量计算与VB编程什么是直饮水随着人民生活水平的提高，建筑给排水工程设计中的直饮水系统也越来越多，工程设计中直饮水管道的秒流量计算也就显得比较重要了。

《20XX年全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》中第3章第62页对直饮水管道的设计秒流量计算采用的是概率法进行计算。

其计算步骤如下：1.先计算出系统的最高日用水量qd：qd=n×qd式中：n系统服务的人数qd用水定额(l/d.人)2.再计算出系统最大时用水量qh：qh=kh×qdpide;t式中：kh时变化系数t系统中直饮水使用时间(h)3.然后计算出饮用水龙头的使用概率p：p=α×qhpide;(1800×n×q0)式中：α经验系数，取0.6~0.9(一般取0.8)n龙头数量q0龙头额定流量(l/s)4.根据使用概率p，求出瞬时高峰用水量龙头使用数量m：5.求出瞬时高峰用水量qs：qs=q0×m在上述5个计算步骤中，第4步的计算在饮用水龙头数量少时尚可手算。

如果龙头数量≥12个时，手算就很麻烦了。

为此，书中特意列出了表3.1.9-3《龙头设置数量达12个以上时的使用数量》。

表中对于使用概率为0.005的整数倍进行详细列表，并且表中的数量仅局限于1500个龙头。

在实际工程计算中，计算出的使用概率是0.005的整数倍的可能性是很小的，对于小数量的龙头，采用内插法求解时其误差可以忽略不计;但是数量大时，其误差影响就比较大。

为此，我在利用程序求解方面作了一些尝试。

在上述5个计算步骤中，第4步是整个计算过程中最难求解的一步。

瞬时高峰用水量龙头使用数量m是在n个龙头中，若0~m个龙头使用概率的总和不小于0.99，则m为设计秒流量发生时的同时使用龙头个数。

在n个龙头中，任意r个同时使用的概率为pnr：pnr=cnr×(1-p)n-r×pr式中：cnr为从n个不同元素中，每次取出r个不同的元素，不管其顺序组合成的组合数量：cnr=n!pide;(r!×(n-r)!)在n个龙头中，任意0~m个水龙头使用的概率总和不小于0.99，其表达式为pn=∑r=0mcnr×(1-p)n-r×pr因此，我们只要按r从0到m依次求出pnr以及pn，并判断pn是否满足≥0.99;如果是，则m的值就是我们所求的解。

建筑给排水设计中的排水设计秒流量中的概率学问题——11级给水与排水工程专业**班**1、问题的提出作为给排水专业的学生，我通过提前预习专业课本时，发现在《建筑给水排水设计规范GB 50015-2003（2009年版）》中的4.4条详细内容如下：4.4.6 宿舍(III、IV类)、工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、职工食堂或营业餐厅的厨房、实验室、影剧院、体育场馆等建筑的生活管道排水设计秒流量，应按下式计算:qp=∑qonob式中:qo一一同类型的1个卫生器具排水流量(L/s）no-一同类型卫生器具数;b一一卫生器具的同时排水百分数，按本规范第 3.6.6条采用。

冲洗水箱大便器的同时排水百分数应按12%计算。

(注:当计算排水流量小于1个大便器排水流量时，应按1个大便器的排水流量计算。

)对于该公式中的b即同时排水百分数，主要计划通过以下三个方面进行对该概率学问题进行解惑。

2、问题的解决2．1查阅资料，咨询老师通过查阅相关文献并咨询专业课老师，得到以下信息，对理解该公式起到了一定帮助。

主要内容如下：生活排水管道设计秒流量计算公式主要分为两类，一类为平方根设计秒流量，一类便是上文所提到的概率法公式。

在建筑给排水设计的初期，各国普遍使用第一种公式进行计算，美国、日本、欧洲、苏联盖莫能外，无不如此，道理也很简单。

专业老师对公式使用的发展经历进行了简介：在建筑给水排水初期，建筑层数不高，卫生器具数量不多，给水和排水系统都采用经验法，都以卫生器具或龙头数来确定管径大小。

再后来，认为流量和卫生器具当量的平方根成比例关系，这就有了平方根法公式，平方根法用了一段时间，发现当卫生器具数量增加到一定程度，流量不再递增，公式需要修正，这就有了有修正项的平方根法计算公式。

再以后认识到，给水龙头的开放和关闭是个概率问题，这就从理论上接受了概率法。

对于生活给水系统这是个概率问题，对于生活排水系统也同样是个概率问题。

概率的求得，各个国家有不同的方法，美国是对典型工程作调研;日本是对各种类型的建筑作有相当规模的概率测定，苏联是研究概率与日用水量之间的关系来确定概率值。

集中热水供应设计秒流量计算方法分析摘要本文就建筑中热水供应采取分区组合体型式系统下设计秒流量的计算方法。

分别介绍了我国传统式现行计算设计秒流量计算方法和其局限性，全新的计算方法——概率法计算设计秒流量的特点和其优越性。

关键词集中热水供应设计秒流量概率流量计算1.前言热水供应系统主要满足居民在卫生（洗漱、沐浴）等方面对于75℃以下热水的需要。

应目前节能，环保的要求，集中热水供应系统形式在现代建筑中优先采用。

随着人民日益增长的生活水平的提高，居民在卫生方面对于热水的需要日益提高。

集中热水供应系统在越来越多的建筑里成为工程设计的必不可少的部分。

在集中热水供应系统的设计中，系统型式的正确选择十分重要，它关系到系统的功能、运行稳定性以及一次造价等。

本文优先采用分区组合体系统形式进行分析计算。

设计秒流量反映了管道的这一负荷特性，设计秒流量是确定运行年限在20~50年的给水系统的重要技术参数之一。

设计秒流量的计算应该能够客观、全面的反映受多种因素影响的复杂的实际过程。

在系统配水的量确定下以后，即热水供应系统入口处流量恒定的条件下，才能对生活给水供应系统的水力工况进行计算分析，计算最远配水点的压力损失，选用必需的升压泵，为了保证配水点的压力，确定各种配水水平下的循环流量。

本文的工作是选定了热水供应分区组合体的系统型式下，针对建筑给水设计秒流量的计算方法的分析和研究，主要进行分析比较了我国住宅、旅馆传统设计秒流量计算方法与概率法性相比存在的盲目性，以及概率法的优越的科学性合理性。

2.设计秒流量的计算方法设计秒流量不仅是确定各管段管径的主要依据，也是计算管道水头损失，进而确定给水系统所需压力的主要依据，为了保证用水，给水管道的设计流量应为建筑内部卫生器具按配水最不利情况下组合出流时最大瞬时流量，又称设计秒流量。

设计秒流量要在对用水工况实测的基础上进行科学的加工，从而得到经济实用的设计秒流量的计算方法。

目前设计秒流量的计算方法有三种：经验法、平方根法和概率法。

管道直饮水系统设计秒流量的计算方法管道直饮水系统是一种现代化的饮用水处理方式，可以在不需要人工介入的情况下将自来水直接送到每个家庭的自来水龙头，带给人们更为便捷、卫生的饮用水来源。

然而，在设计管道直饮水系统时，需要考虑管道系统的秒流量计算，以确保系统能够稳定、连续地提供足够的自来水供应。

本文将介绍管道直饮水系统设计中的秒流量计算方法，以帮助工程师们更好地设计管道系统。

首先，我们需要了解一些相关的基础知识。

什么是秒流量？秒流量，即单位时间内通过管道的水量，通常以升/秒或立方米/小时为单位。

在设计管道系统时，需要根据用户的用水需求和管道的流通能力计算出合适的秒流量，以确保管道系统能够满足用户的需求。

如何计算秒流量？计算秒流量的方式取决于管道系统的设计和使用情况。

常见的计算方法包括经验公式法、重力法、压力法和泵性能曲线法等。

下面，我们将逐一介绍这些方法的原理和计算步骤。

经验公式法经验公式法是一种比较简便的秒流量计算方法，适用于一些较为简单的管道系统设计。

该方法的计算公式为：Q＝nVM其中，Q为管道的秒流量（m³/h），n为流量倍数（一般取1.6-2.0），V为流速（m/s），M为管道内径（m）。

其中，流量倍数n根据使用的材料和接头方式不同有所区别，一般为：PE管为1.6；铸铁管为1.8；钢管为2.0。

在计算流速时，需要注意管道内径M应该取决于管道的材质和规格，需要与生产厂家确认。

重力法重力法是一种基于重力作用的秒流量计算方法，适用于自流式管道系统。

该方法的计算公式为：Q＝KVh³/2其中，Q为管道的秒流量（m³/h），K为控制系数，一般取0.61；V为水的单位体积质量，取1.0；h为水头高差（m）。

需要注意的是，在使用重力法计算秒流量时，需要考虑管道系统的高度差和管道弯曲度等因素。

压力法压力法是一种基于流体压力作用的秒流量计算方法，适用于给水系统、燃气系统等。

该方法的计算公式为：Q＝CV²√h其中，Q为管道的秒流量（m³/h），C为孔口系数，一般取0.6左右；V为流速（m/s），h为管道的压力高差（m）。