雨水水力計算軟件

1、雨水水力計算軟件【篇一：屋面虹吸式雨水系統(tǒng)設計計算程序?qū)崿F(xiàn)的探討】屋面虹吸式雨水系統(tǒng)設計計算程序?qū)崿F(xiàn)的探討屋面雨水排水系統(tǒng)按照其水力特征可分為重力流系統(tǒng)和虹吸式（壓 力流）系統(tǒng)。相比重力流雨水排水系統(tǒng)，虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng) 采用虹吸式雨水斗，排水能力有很大的提高；在符合水力計算的條 件下，可以將數(shù)量更大的雨水斗接入懸吊管，因此減少了立管和埋 地出戶管的數(shù)量；懸吊管安裝不需要坡度，安裝方面、美觀；系統(tǒng) 按照滿管虹吸流計算，可以減小管徑，管內(nèi)流速增加，有利于提高 系統(tǒng)自凈能力。可見，虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)與重力流相比有明 顯的技術(shù)優(yōu)勢。目前國內(nèi)對虹吸式雨水排水系統(tǒng)的研究應用已經(jīng)取 得了不少成果，

2、但是對該系統(tǒng)設計計算的應用軟件的研究還比較少， 由于虹吸式雨水排水系統(tǒng)計算比較繁瑣，一般設計單位和專業(yè)設計 公司均采用編制的excel表格或者人工進行計算，這給虹吸式屋面 雨水排水系統(tǒng)的應用和推廣帶來了一定的障礙。所以，研究開發(fā)該 系統(tǒng)的設計計算程序顯得尤為迫切和重要。本文將通過一個案例，介紹探討一種實現(xiàn)虹吸式系統(tǒng)設計計算的程 序。計算程序算法框架整體框架流程如下圖1： 圖1程序算法框架流程 案例概況設計城市：北京市暴雨強度公式：暴雨參數(shù)：a=11.982, b=8.0, c=0.811, d=0.711,重現(xiàn)期：p=5.0（年），t=5.0 （降雨歷時）屋面渲泄系數(shù)：1.0總匯水面積：160

3、0m2,天溝長度50m，選擇設置4個虹吸型雨水 斗，單個雨水斗匯水面積400m2。雨水斗標高13m，懸吊管標高12.0m，排出管標高-10m?！酒航o水排水管道系統(tǒng)水力計算】第三章給水排水管道系統(tǒng)水力計算基礎(chǔ) 本章內(nèi)容：1、水頭損失計算2、無壓圓管的水力計算3、水力等效簡化 本章難點：無壓圓管的水力計算 第一節(jié)基本概念一、管道內(nèi)水流特征進行水力計算前首先要進行流態(tài)的判別。判別流態(tài)的標準采用臨界 雷諾數(shù)rek，臨界雷諾數(shù)大都穩(wěn)定在2000左右，當計算出的雷諾數(shù) re小于2000時，一般為層流，當re大于4000時，一般為紊流， 當re介于2000到4000之間時，水流狀態(tài)不穩(wěn)定，屬于過渡流態(tài)。

4、 對給水排水管道進行水力計算時，管道內(nèi)流體流態(tài)均按紊流考慮 紊流流態(tài)又分為三個阻力特征區(qū)：紊流光滑區(qū)、紊流過渡區(qū)及紊流 粗糙管區(qū)。二、有壓流與無壓流水體沿流程整個周界與固體壁面接觸，而無自由液面，這種流動稱 為有壓流或壓力流。水體沿流程一部分周界與固體壁面接觸，另一 部分與空氣接觸，具有自由液面，這種流動稱為無壓流或重力流 給水管道基本上采用有壓流輸水方式，而排水管道大都采用無壓流 輸水方式。從水流斷面形式看，在給水排水管道中采用圓管最多三、恒定流與非恒定流給水排水管道中水流的運動，由于用水量和排水量的經(jīng)常性變化， 均處于非恒定流狀態(tài)，但是，非恒定流的水力計算特別復雜，在設 計時，一般也只能按

5、恒定流（又稱穩(wěn)定流）計算。四、均勻流與非均勻流液體質(zhì)點流速的大小和方向沿流程不變的流動，稱為均勻流；反之， 液體質(zhì)點流速的大小和方向沿流程變化的流動，稱為非均勻流。從 總體上看，給水排水管道中的水流不但多為非恒定流，且常為非均 勻流，即水流參數(shù)往往隨時間和空間變化。對于滿管流動，如果管道截面在一段距離內(nèi)不變且不發(fā)生轉(zhuǎn)彎，則 管內(nèi)流動為均勻流；而當管道在局部有交匯、轉(zhuǎn)彎與變截面時，管 內(nèi)流動為非均勻流。均勻流的管道對水流的阻力沿程不變，水流的 水頭損失可以采用沿程水頭損失公式進行計算；滿管流的非均勻流 動距離一般較短，采用局部水頭損失公式進行計算。對于非滿管流或明渠流，只要長距離截面不變，也沒有

6、轉(zhuǎn)彎或交匯 時，也可以近似為均勻流，按沿程水頭損失公式進行水力計算，對 于短距離或特殊情況下的非均勻流動則運用水力學理論按緩流或急 流計算。五、水流的水頭和水頭損失水頭是指單位重量的流體所具有的機械能，一般用符號h或h表示， 常用單位為米水柱（mh2o），簡寫為米（m）。水頭分為位置水頭、壓 力水頭和流速水頭三種形式。位置水頭是指因為流體的位置高程所 得的機械能，又稱位能，用流體所處的高程來度量，用符號z表示; 壓力水頭是指流體因為具有壓力而具有的機械能，又稱壓能，根據(jù) 壓力進行計算，即p （式中的p為計算斷面上的壓力，？為流體的比 重）；流速水頭是指因為流體的流動速度而具有的機械能，又稱動能

7、， 根據(jù)動能進行計算，即vg （式中v為計算斷面的平均流速，g為重 力加速度）。位置水頭和壓力水頭屬于勢能，它們二者的和稱為測壓管水頭，流 速水頭屬于動能。流體在流動過程中，三種形式的水頭（機械能）總是 處于不斷轉(zhuǎn)換之中。給水排水管道中的測壓管水頭較之流速水頭一 般大得多，在水力計算中，流速水頭往往可以忽略不計。實際流體存在粘滯性，因此在流動中，流體受固定界面的影響（包 括摩擦與限制作用），導致斷面的流速不均勻，相鄰流層間產(chǎn)生切 應力，即流動阻力。流體克服阻力所消耗的機械能，稱為水頭損失。 當流體受固定邊界限制做均勻流動（如斷面大小，流動方向沿流程 不變的流動）時，流動阻力中只有沿程不變的切應

8、力，稱沿程阻力。 由沿程阻力所引起的水頭損失稱為沿程水頭損失。當流體的固定邊 界發(fā)生突然變化，引起流速分布或方向發(fā)生變化，從而集中發(fā)生在 較短范圍的阻力稱為局部阻力。由局部阻力所引起的水頭損失稱為 局部水頭損失。在給水排水管道中，由于管道長度較大，沿程水頭損失一般遠遠大 于局部水頭損失，所以在進行管道水力計算時，一般忽略局部水頭 損失，或?qū)⒕植孔枇D(zhuǎn)換成等效長度的管道沿程水頭損失進行計算。2第二節(jié)管渠水頭損失計算 一、沿程水頭損失計算 管渠的沿程水頭損失常用謝才公式計算，其形式為： v2hf?2l（m）（3-1）cr式中hf-沿程水頭損失，m； v過水斷面平均流速，m/s； c謝才系數(shù)；管滿流

9、時r-過水斷面水力半徑，即過水斷面面積除以濕周，m, r?0.25d（d為圓管直徑）；1管渠長度，m。對于圓管滿流，沿程水頭損失也可用達西公式計算:1v2 hf?（m） （3-2） d2g式中d圓管直徑，m；g重力加速度，m/s2；8g?沿程阻力系數(shù)，？?2。（1）舍維列夫公式 舍維列夫公式根據(jù)他對舊鑄鐵管和舊鋼管的水力實驗（水溫10C）， 提出了計算紊流過渡區(qū)的經(jīng)驗公式。當 v1.2m/s 時?0.00214 當 v?1.2m/s 時g(3-3) d0.30.3g?0.867?000182403?1? (3-4) d?v?將(3-3 )、(3-4)式代入(3-2)式分別得:當 v1.2m/s

10、 時v2 hf?0.001071.31 (3-5)d當 v?1.2m/s 時03v2?0867?hf?0.0009121.3?1? ?1 (3-6)d?v?（2）海曾一威廉公式 海曾一威廉公式適用于較光滑的圓管滿管紊流計算:1316gd013 ?1.8520.148 (3-7)cwq式中q流量，m3/s；cw海曾一威廉粗糙系數(shù)，其值見表3-1； 其余符號意義同(3-2)式。海曾一威廉粗糙系數(shù)cw值 表3-1 將式(3-7 )代入式(3-2)得： 10.67q1.852hf?1.8524.87l (3-8) cwd柯爾勃洛克一懷特公式柯爾勃洛克一懷特公式適用于各種紊流：c?17.71lg?c?e

11、?e?2lg?3.7d?148r3.53re? (3-9)式中re雷諾數(shù)，re? 4vrvd，其中？為水的動力粘滯系數(shù)，和水溫有關(guān)，其單位為：m2/s；e管壁當量粗糙度，m，由實驗確定，常用管材的e值見表3-2。該式適用范圍廣，是計算精度最高的公式之一，但運算較復雜，為便于應用，可簡化為直接計算的形式：c?17.7lg?4.462?4.462?e?e?0.875?-2lg?0.875? (3-10) ?14.8rre?3.7dre?常用管渠材料內(nèi)壁當量粗糙度e (mm)表3-2巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式適用于明渠流和非滿流管道的計算，公式為:ry c? (3-11) nb 式中：y?0.13?0.10nb巴甫洛夫斯基公式粗糙系數(shù)，見表3-3。將(3-11)式代入 (3-2)式得：22nbv hf?2y?1l(3-12) r常用管渠材料粗糙系數(shù)nb值表3-3(5)曼寧(manning)公式曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6時的特例，適用于明渠或較 粗糙的管道計算：c?(3-13) n式中n粗糙系數(shù)，與(3-12)式中nb相同，見表3-3。將(3-13)式代入(3-1)得：n2v210.29n2q2 l (3-14) hf?1.333l 或 hf? rd5.333二、局部水頭損失計算局部水頭損失用下式計算：v2 hj? (3-15)2g式中hj局部水頭損失，m；根據(jù)經(jīng)驗，