雨水管道压力流与重力流区分

2 0 1 5 年 l 0 月第 1 O期 城 市道桥 与 防洪 防洪排水8 l 雨水管道压力流与重力流区分 元绍建 ， 陈娅倩 f 1 天 津市 市政 工程设 计研 究 院， 天津市 3 0 0 0 5 1 ； 2 天津 市 自来水 集 团津南 水务 有 限公 司 ， 天津 市 3 0 0 0 0 0 ) 摘 要 ：正确区分雨水管道重力流及压力流有助于准确地选择管道设计计算公式。分析发现当管道水力坡度 ， 管道坡度 i 时， 管道内水流态为重力流， 当管道水力坡度 管道坡度 时， 管道内水流态为压力流。 关键 词 ： 雨水 管道 ； 重力 流 ； 压力 流 ； 水力 坡度 ； 管 道坡度 ； 圣维南 方程组 中图分 类号 ： T U 9 9 2 文 献标 志码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 1 0 0 0 8 1 0 3 0 引言 在雨水管道设计 中，准确 区分管道流态有助 于在管道计算中选择更为准确的计算公式。 排水 管道计算都源于解圣 维南方程组 。该方 程组一般 由两 个方程 组成 ， 其 一为连续性方程 ， 其 二是 能量或 动量守恒方程。根据水量计算 出的管 径及其坡度 是靠解该方程组而来 ，该方程一 维全 微分形式如下 ： 在实际 的设计 工作 中 ，对上述方程 组做进一 步简化 ， 再根据不同情况加 以区分 。 ( 1 ) 重力流情况下 某单 根管 道 中 ， 无 外源接 人 ， 均 匀流情 况下 ， 圣维南方程组简化为 ： I v 1 = V 2 = 兰( 管道上游入口 v 1 与管道下游出 v 2 ) 1 ， 1、 I i = J=F I 2 v R叫 ( 曼宁公式) ( 2 ) 压力流情况下 某 单根管 道 中 ， 无 外源接 人 ， 均 匀流 情况 下 ， 圣维南方程组简化为 ： V ： = 号 ( 管 道 上 游 入 口 与 管 道 下 游 出 口 v 2) = ， ： 告 丢 c达 西 公 式 但是 ，重力 流与压力流 的区分往往 容易造成 混淆 ， 下面的内容 旨在 区分重力流与压力流。 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 5 2 5 作者 简介 ： 元绍建 ( 1 9 8 6 一) ， 男 ， 天津人 ， 硕 士 ， 工程 师 ， 从事市政 给排水工程设 计工作 。 1 雨水管道水力计算 雨水管道设计 ， 管道按满流 、 重力流计算 。实 际上， 在管道下游出口处无水位限制时， 圆形管道 的过流能力并非恰好满流时最大。以 d l 0 0 0 m m， 水力 坡度 j - - o 0 0 1的钢筋混凝 土管道 为例分析 不 同充满度下管道 的过流能力 。 管道流量 q = v A， 管道流速 = R 1 2 ( 曼宁公 凡 式 ) ， 水力半径 尺 = 。式中 ： 为粗糙 系数 ； R为水 力 半径 ， 1T I ； ， 为水 力坡度 ； 为过水 断面面积 ， m ； 为湿周 。 根 据管道 内水深跟管径 的 比值 ，计算水力半 径 和水流断面面积 4。 ( 1 ) 当水深 h 管道坡 度 。 情况( 1 ) 的状况和非满流相似 ， 也是位置势能 的差即可提供管道沿程磨阻水头甚至局部水头损 失， 所以虽然管道处于满流状态 ， 但是情况( 1 ) 依 然是重力流 。 情况 ( 2 ) 的状 况说 明位 置势能 差不 足 以克服 磨阻等水头损失 ，需要上游将水头濂起来靠压力 差才能克服磨 阻等损失 。这种情况 为压力流。 现 实 中管 道 水 流情 况 复杂 ， 情 况 ( 1 ) 并 不 少 见 。当河道水位很高时 ， 管道 自身行洪过流能力再 强 ， 地 面依然可 能积水 ， 此时不是管 道能力缺陷造 成的排水不畅，而是水位太高的水位顶托作用所 致。此时需要加设泵站强排 ， 而非扩大管道尺寸或 坡度 。管道情况见 图 5 。 图 5 满管重 力流 图示 ( d i ) 3 结语 ( 1 ) 雨水管道设计 中 ， 固定管径 固定坡度 的管 道 ， 满流状态管道过流能力并非最强 ， 原因在于随 过水 断面增大 ，水体 与管 内壁接触造 成的磨 阻损 失增长过快 。 ( 2 ) 重力流 与否 的判别并 非是否满流 ， 而是水 力坡度 ， 与管道坡度 i 的大小关 系 ，如果 I， i ， 则 为重力流 ， 反之为压力流。 寺 七卑 七 七 七 | 七 七 七 七 七 七 | 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 电 七 七 | 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 | 七 七 _ _ | 七 七 专 | 七 七 住房和城乡建设部出台试行办法 将评价考核海绵城市建设效果 为科学 、 全面评价海绵城市建设成效 ， 住房城 乡建设部近 日出台 海绵城市建设绩效评价与考核办法 ( 试行) 。 各地将依据试行办法中水生态、 水环境、 水资源等 6 个方面的指标 ， 对海绵城市建设效果进行绩 效评价与考核。 住房城乡建设部将对绩效评价与考核工作中存在弄虚作假、 瞒报、 虚报等情况的城市予以 通报 。 海绵城市建设是落实生态文明建设的重要举措， 是实现修复城市水生态、 改善城市水环境、 提高城市 水安全等多重目标的有效手段。 各地应按照住房城乡建设部 海绵城市建设技术指南 要求开展海绵城市 建设 的城市 ， 依据试行办法对建设效果进行绩效评价与考核。 根据试行办法， 住房城乡建设部负责指导和监督各地海绵城市建设工作， 并对海绵城市建设绩效评 价 与考核情况进行抽查 ；省级住房城乡建设 主管部 门负责具体实施地 区海绵城市建设绩效评价与考核 。 海绵城市建设绩效评价与考核， 坚持客观公正、 科学合理、 公平透明、 实事求是的原则 ， 从水生态