【正文】 6RC n? （ 313） 式中 n— 粗糙系數(shù)，與（ 312）式中 bn 相同，見表 33。彎頭 50％開啟閘閥 45176。由于這類管道內(nèi)的流動都具有自由液面，所以常用明渠均勻流的基本公式對其進(jìn)行計(jì)算。 圖 31 無壓圓管均勻流的過水 斷面 不同充滿度時(shí)圓形管道過水?dāng)嗝娣e A 和水力半徑 R 的值 （ 表中 d 以 m 計(jì)） 表 35 充滿度 ? 過水?dāng)嗝娣e A（ m2） 水力半徑（ R） 充滿度 ? 過水?dāng)嗝娣e A（ m2） 水力半徑（ R） d2 d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d d2 d 為了避免上述各式繁復(fù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，在實(shí)際工作中，常用預(yù)先制作好的圖表來進(jìn)行計(jì)算，（見《給水排水設(shè)計(jì)手冊》）。令： ? ?? ? ? ?110 0 fhQ K i hA f fQ f d dKi ???? ? ? ? ????? （ 321） ? ?? ? ? ?232200fhv R hB f fv R f d d ??? ??? ? ? ? ??? ?????? （ 322） 根據(jù)式（ 321）和式（ 322），只要有一個(gè) ? 值，就可求得對應(yīng)的 A 和 B 值。 在進(jìn)行無壓管道的水力計(jì)算時(shí)，還要遵從一些有關(guān)規(guī)定。 [例 31] 已知：圓形污水管道，直徑 d＝ 600mm，管壁粗糙系數(shù) n＝ ，管底坡度i＝ 。 [解 ] 根據(jù)圖 32 計(jì)算。 非滿流管渠水力計(jì)算的目的，在于確定管渠的流量、流速、斷面尺寸、充滿度、坡度之間的水力關(guān)系。 粗糙系數(shù) n 的大小綜合反映了管渠壁面對水流阻力的大小，是管渠水力計(jì)算中的主要因素之一。反之，如 n 選得偏小，則過水能力就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，而且因?qū)嶋H流速小于設(shè)計(jì)流速，還會造成管渠淤積。 為此，必須找到手工計(jì)算的簡化方法。每張圖適用于一個(gè)指定的管徑。 2．借助于滿流水力計(jì)算公式并通過一定的比例變換進(jìn)行 計(jì)算 假設(shè)：同一條滿流管道與待計(jì)算的非滿流管道具有相同的管徑 d 和水力坡度 i，其過水?dāng)嗝婷娣e為 A0，水力半徑為 R0，通過流量為 Q0，流速為 v0。如多條管道串聯(lián)或并聯(lián)工作時(shí)，可以將其等效為單條管道；管道沿線分散的出流或者入流可以等效轉(zhuǎn)換為集中的出流或入流；泵站多臺水泵并聯(lián)工作可以等效為單臺水泵等。如圖 33 所示，則可以將它們等效為一條直徑為 d，長度為 l＝ l1＋ l2＋?＋ lN的管道。假設(shè)沿線出流量是均勻的，則管道內(nèi)任意斷面 x 處的流量可表示為： x t llxq q ql??? 沿程水頭損失計(jì)算如下： 110() ()( 1 )n nntll t l tf mmllxk q q q q qlh d x k ld n d q???? ???? ?? 為了簡化計(jì)算，現(xiàn)將沿線流量 ql 分為兩個(gè)集中流量，分別轉(zhuǎn)移到管道的起端和末端，假設(shè)轉(zhuǎn)移到末端的沿線流量為 lq? ，（ ? 稱為流量折算系數(shù)），其余沿線流量轉(zhuǎn)移到起端，則通過管道的流量為 tlq q q??? ，根據(jù)水力等效原則，應(yīng)有： 圖 35 管道沿線出流示意 11( ) ( )( 1 )n n nt l t t lf mmlq q q q qh k l k ln d q d???? ? ???? 令 2n? ， /tlqq?? ，代入上式可求得： 2 13? ? ? ?? ? ? ? （ 331） 從上式可見，流量折算系數(shù) ? 只和 ? 值有關(guān)，在管網(wǎng)末端的管道，因轉(zhuǎn)輸流量為零，即 0?? ，代入上式得 1 / 3 ? ??，而在管網(wǎng)起端的管道，轉(zhuǎn)輸流量遠(yuǎn)大于沿線流量，??? ，流量折算系數(shù) ?? 。為了簡化計(jì)算，可以將局部水頭損失等效于一定長度的管道（稱為當(dāng)量管道長度）的沿程水頭損失，從而可以與沿程水頭損失合并計(jì)算。彎頭， 2 個(gè)閘閥， 2 個(gè)直流三通，試計(jì)算當(dāng)量管道長度 dl 。 在確定設(shè)計(jì)用水量時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種供水對象的使用要求及發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)行用水定額，計(jì)算出相應(yīng)的用水量，最后加以綜合作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)、城市發(fā)展規(guī)劃和水資源充沛程度，在現(xiàn)有用水定額基礎(chǔ)上，結(jié)合給水專業(yè)規(guī)劃和給水工程發(fā)展條件綜合分析確定。班）計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)可按《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。 ② 按單位產(chǎn)品用水量表示。在缺乏資料時(shí)，可參考同類型企業(yè)用水指標(biāo)。澆灑道路用水量一般為每平方米路面每次 ~，每 日 2～ 3 次。 第二節(jié) 用水量變化 用水量變化規(guī)律可以用變化系數(shù)或變化曲線表示，為了計(jì)算給水系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)流量，必須給出最高日用水量的變化規(guī)律。 在一日內(nèi)，每小時(shí)用水量的變化可以用時(shí)變化系數(shù)表示，設(shè)計(jì)時(shí)一般計(jì)最高日用水量的時(shí)變化系數(shù)。 占最高日用水量百分?jǐn)?shù)（％）2 41234657hk18時(shí)間（h）6 8 1012 14 16 20 22 24 %123 1用水量變化曲線； 2二級泵站設(shè)計(jì)供水線； 3一級泵站設(shè)計(jì)供水線 第三節(jié) 用水量計(jì)算 城市總用水量的計(jì)算，應(yīng)包括設(shè)計(jì)年限內(nèi)該給水系統(tǒng)所供應(yīng)的全部用水 :居住區(qū)綜合生活用水、工 業(yè)企業(yè)職工生活用水、淋浴用水和生產(chǎn)用水、澆灑道路和綠地用水等市政用水以及未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量等。39。 1000NqQ ?(m3/d) (45) 式中 139。39。39。 所以 : 1Q ＝ 139。 d)，參見表42； 1iN －設(shè)計(jì)期限內(nèi)城市各用水分區(qū)的計(jì)劃用水人口數(shù)， cap。班 )； 2biq －各工業(yè)企業(yè)車間職工淋浴用水量定額， L/(cap d)； 3iN －各工業(yè)企業(yè)產(chǎn)值，萬元 /d，或產(chǎn)量，產(chǎn)品單位 /d，或生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量，生產(chǎn)設(shè)備單位； n －各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率。 除上述各種用水量外，未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏失水量，一般按上述各項(xiàng)用水量之和的15％ ～ 25％計(jì)算。次 )； 4bq －城市大面積綠化用水量定額， L/(m2 注意， 2aiN 和 2biN 應(yīng)計(jì)算全日各班人數(shù)之和，不同車間用水量定額不同時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算。城市計(jì)劃人口數(shù)往往并不等于實(shí)際用水人數(shù)，所以，應(yīng)按實(shí)際情況考慮用水普及率，以便得出實(shí)際用水人數(shù)。39。39。39。 d)，參見表 41； 1N 設(shè)計(jì)期限內(nèi)規(guī)劃人口 數(shù)， cap。Q 可按下式計(jì)算 : 111 39。 一、最高日設(shè)計(jì)用水量計(jì)算 城市最高日設(shè)計(jì)用水量應(yīng)包括以下幾項(xiàng)： （ 1）綜合生活用水量 1Q 的計(jì)算 綜合生活用水量包括城市居民生活用水量 139。 在缺乏實(shí)際用水資料情況下，最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù) Kh 宜采用 ～ ，大中城市的用水比較均勻， Kh 值較小，可取下限，小城市可取上限或適當(dāng)加大。 為了反映用水量逐日逐時(shí)的變化幅度大小， 在給水工程中，引入了兩個(gè)重要的特征系數(shù)：日變化系數(shù)和時(shí)變化系數(shù)。 d)。 三、消防用水定額 消防用水量、水壓和火災(zāi)延續(xù)時(shí)間等，應(yīng)按照現(xiàn)行的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等執(zhí)行?？蓞⒄沼嘘P(guān)工業(yè)用水量定額。職工淋浴用水定額與車間特征有關(guān)，淋浴時(shí)間在下班后一小時(shí)內(nèi)進(jìn)行， 二、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水定額 工業(yè)生產(chǎn)用水一般是指工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中的用水，包括直接冷卻水、工藝用水（產(chǎn)品用水、洗滌用水、直接冷卻水、鍋爐用水）、空調(diào)用水等方面。 可參照現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。 一、生活用水定額 生活用水定額指每人、每天的用水量，以 L/（ Cap?d）計(jì)。 設(shè)計(jì)用水量通常由下列各項(xiàng)組成： （ 1）綜合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及設(shè)施用水。 [例 34] 已知某管道直徑 d＝ 800mm，管壁粗糙系數(shù) n＝ ，管道上有 2 個(gè) 45176。 三、局部水頭損失計(jì)算的簡化 在給水排水管網(wǎng)中，局部水頭損失一般占總水頭損失的比例較小，通常可以忽略不計(jì)。 如圖 34 所示，可以將它們等效 為一條直徑為 d 長度為 l 的管道，輸送流量為： q＝ q1＋ q2＋?＋ qN 根據(jù)水力等效原則和式（ ），有： 12 nnnn Nm m m mNk q lk q l k q lkq ld d d d? ? ? ? 1()mnN nmiidd?? ? （ 329） 當(dāng)并聯(lián)管道直徑相同，即 12 Nid d d d? ? ? ?時(shí)，則有： 圖 33 管道串聯(lián)示意 圖 34 管道并聯(lián)示意 ( ) ( )m n nn m miid N d N d?? （ 330） [例 33] 兩條相同直徑管道并聯(lián)使用，管徑分別為 DN200、 300、 400、 500、 600、 700、800、 900、 1000 和 1200mm，試 計(jì)算等效管道直徑。如兩條并聯(lián)管道簡化成一條后，在相同的總輸水流量下，應(yīng)具有相同的水頭損失。 為方便計(jì)算，可根據(jù)上述關(guān)系預(yù)先制作成圖 32 和表 35，供水力計(jì)算時(shí)采用，具體計(jì)算方法見“無壓圓管的水力計(jì)算”。當(dāng)選定管材與管徑后，在流量 Q、坡度 i、流速 v、充滿度 h/d 四個(gè)因素中，只要已知其中任意兩個(gè)，就可由圖查出另外兩個(gè)。這是《室外排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《給水排水設(shè)計(jì)手冊》推薦采用的方法，使用起來比較簡單。 二、非滿流管渠水力計(jì)算方法 在非滿流管渠水力計(jì)算的基本公式中，有 q、 d、 h、 i 和 v 共五個(gè)變量，已知其中任意三個(gè)，就可以求出另外兩個(gè)。因而，粗糙系數(shù) n 的確定要慎重。 式（ 323）、（ 324）中的謝才系數(shù) C 如采用曼寧公式計(jì)算，則可分別寫成： 21321v Rin? （ 325） 2 13 21Q A R in? （ 326） 式中 Q— 流量， m3/s； v— 流速， m/s； A— 過水?dāng)嗝娣e， m2； R— 水力半徑（過水?dāng)嗝娣e A 與濕周 ? 的比值： RA?? ）， m； i— 水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）， m/m； C— 謝才系數(shù)或稱流速系數(shù)； n— 粗糙系數(shù)。 0 1 0. 2544dR ? ? ?（ m） 11660011 0 . 2 5 6 1 . 10 . 0 1 3CRn? ? ? ?（ m1/2/s） 0 0 0 6 1 . 1 0 . 2 5 0 . 0 0 3 6 1 . 8 3v C R i? ? ? ? ? 20 0 0 1 1. 83 1. 444Q A v ?? ? ? ? ? (m3/s) 0. 7 0. 71hd? ? ? ? 由圖 32 查得，當(dāng) ?? 時(shí)， ? ， ? ，所以： 0 0 .8 4 1 .4 4 1 .2 1Q A Q? ? ? ? (m3/s) 0 1 .1 2 1 .8 3 2 .0 5v B v? ? ? ?（ m/s） 第四節(jié) 非滿流管渠水力計(jì)算 流體具有自由表面，其重力作用下沿管渠的流動稱為非滿流。 [解 ] 管徑 d＝ 600mm的污水管最大設(shè)計(jì)充滿度 ? ?? ；由表 35查得， ??時(shí)，過水?dāng)嗝嫔系乃σ貫椋? 220 .6 3 1 9 0 .6 3 1 9 0 .6 0 .2 2 7 5Ad? ? ? ?（ m2） 0 . 3 0 1 7 0 . 3 0 1 7 0 . 6 0 . 1 8 1 0Rd? ? ? ?（ m） 116611 0 . 1 8 1 5 3 . 7 2 20 . 0 1 4CRn? ? ? ?（ m1/2/s） 從而得： 5 3 . 7 2 2 0 . 1 8 1