屋面虹吸雨水斗布点水力精细计算设计计算书

屋面虹吸雨水斗布点水力精细计算设计计算书一、工程概况与基本参数1.1工程基本信息参数项数值备注工程地点河南省洛阳市—屋面汇水面积Fw=17000m²屋面水平投影面积设计重现期P=50年正常排水系统校核重现期P=100年溢流系统校核降雨历时t=5min虹吸系统标准取值径流系数ψ=1.0屋面取1.0管道材质HDPE高密度聚乙烯管海曾-威廉系数C=150雨水斗类型压力流（虹吸式）雨水斗TY56/TY90/TY1101.2雨水斗配置雨水斗型号数量（套）单斗额定流量qd(L/s)TY561311.25TY902124.36TY110842.00合计42—二、屋面设计雨水量计算2.1计算公式Qy=(ψ·qj·Fw)/10000公式说明：本公式依据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)及《建筑给水排水设计规范》(GB50015)，适用于屋面雨水设计流量计算。符号含义单位取值Qy雨水设计流量L/s待求ψ径流系数—1.0qj设计暴雨强度L/(s·10⁴m²)待求Fw汇水面积m²170002.2暴雨强度计算暴雨强度公式：q=[167·A1·(1+C·lgP)]/(t+b)ⁿ符号含义单位洛阳取值q暴雨强度L/(s·10⁴m²)待求P设计重现期年50t降雨历时min5A1,C,b,n地方降雨参数—A1=0.435,C=0.846,b=8.345,n=0.714参数代入：q50=[167×0.435×(1+0.846×lg50)]/(5+8.345)⁰·⁷¹⁴lg50=1.6990q50=[167×0.435×(1+0.846×1.6990)]/(13.345)⁰·⁷¹⁴q50=[72.645×(1+1.4373)]/5.987=(72.645×2.4373)/5.987q50=177.08/5.987=29.58L/(s⋅10⁴m²)2.3设计雨水量Qy=(1.0×29.58×17000)/10000=502860/10000=50.29L/s验证雨水斗总排水能力：Q总斗=13×11.25+21×24.36+8×42.00Q总斗=146.25+511.56+336.00=993.81L/s注：单系统设计流量取Q=231.66L/s（按20个雨水斗，每斗12L/s计），本工程采用42个雨水斗分多系统布置，单系统流量约为Qs=50.29/N系统，取N系统=3，则Qs≈16.76L/s。结论：雨水斗总排水能力993.81L/s远大于设计雨水量50.29L/s，满足排水要求。三、系统几何参数确定3.1系统可利用最大水头（压力）E=ρ⋅g⋅H=98.1×H(单位：mbar)符号含义单位取值E系统可利用最大水头压力mbar待求H雨水斗顶面至排出管出口几何高差m13.2+1.3=14.5mρ水密度kg/m³1000g重力加速度m/s²9.81E=98.1×14.5=1422.45mbar=142.25kPa3.2管路等效长度L0=1.4×L=1.4×52.3=73.22m符号含义单位取值L0管路等效长度（含局部阻力当量）m73.22L管路实际长度m52.31.4局部阻力等效系数—估算值3.3单位管长允许水头损失R0=E/L0=1422.45/73.22=19.43mbar/m四、雨水斗口径选择与布置4.1雨水斗口径确定根据设计流量Qs=24.26L/s（单系统），单斗排水量取qd=12L/s：N=Qs/qd=24.26/12=2.02≈3个取雨水斗口径DN75，每个系统布置雨水斗间距控制在6m以内。4.2布置原则项目要求规范依据雨水斗顶面至悬吊管管中高差≥1.0mGB50015立管管径<DN75时，雨水斗至过渡段高差>3mGB50015立管管径≥DN90时，雨水斗至过渡段高差>5mGB50015悬吊管设计流速≥1.0m/s自净要求立管设计流速<6.0m/s降噪要求排出管流速<1.5m/s减少冲击五、水力精细计算5.1管径初选——基于最小允许流速根据最小流速vmin=1.0m/s查虹吸式雨水管道水力计算表初步确定悬吊管管径。流速公式：v=4Q/(πd²)符号含义单位v管内流速m/sQ管段流量m³/sd管道计算内径m初选DN110管径：d=0.100m(DN110,内径约100mm)v=4×0.02426/(π×0.100²)=0.09704/0.03142=3.09m/sv=3.09m/s>1.0m/s，满足自净流速要求。5.2沿程水头损失——海曾-威廉公式hf=10.67⋅Q¹·⁸⁵²⋅L/(C¹·⁸⁵²⋅d⁴·⁸⁷⁰⁴)符号含义单位取值hf沿程水头损失m待求Q流量m³/s0.02426L管段长度m待求C海曾-威廉系数—150(HDPE)d管道内径m0.100代入计算（以管段1为例，L=1.61m）：hf=10.67×(0.02426)¹·⁸⁵²×1.61/(150¹·⁸⁵²×(0.100)⁴·⁸⁷⁰⁴)(0.02426)¹·⁸⁵²=0.001026150¹·⁸⁵²=12418.6(0.100)⁴·⁸⁷⁰⁴=1.349×10⁻⁵hf=10.67×0.001026×1.61/(12418.6×1.349×10⁻⁵)=0.01762/0.1675=0.1052m换算为压力损失：ΔPf=hf×9.81=0.1052×9.81=1.032kPa=103.2mbar5.3局部水头损失hj=∑ζ⋅v²/(2g)符号含义单位取值hj局部水头损失m待求ζ局部阻力系数—查表v管内流速m/s3.09g重力加速度m/s²9.81常见管件局部阻力系数：管件类型ζ值90°弯头0.50三通（分流）1.00异径管（渐缩）0.30雨水斗出口1.15以管段1为例（含1个90°弯头）：hj=0.50×3.09²/(2×9.81)=0.50×9.548/19.62=0.50×0.4867=0.2433mΔPj=0.2433×9.81=2.387kPa=238.7mbar5.4总水头损失hw=hf+hjhw=0.1052+0.2433=0.3485mΔPw=1.032+2.387=3.419kPa=341.9mbar5.5各节点压力计算管道某断面处压力公式：Px=hx−Zx−vx²/(2g)符号含义单位Px断面x处压力（水头）mH₂Ohx雨水斗顶面至计算断面的几何高度差mZx雨水斗至计算断面的总阻力损失mvx断面x处流速m/s换算为压力（kPa）：Px(kPa)=[hx−Zx−vx²/(2g)]×9.81六、水力计算汇总表管段流量Q(L/s)管长L(m)管径DN(mm)流速v(m/s)沿程损失hf(kPa)局部系数ζ局部损失hj(kPa)总损失hw(kPa)几何高差hx(m)节点压力Px(kPa)1-224.261.611103.011.651.64.626.271.6517.962-324.261.101103.011.131.64.625.756.3152.943-424.265.231103.015.310.93.368.6711.3894.684-524.268.001103.018.140.93.3611.5014.42119.895-624.2616.001103.0116.280.93.3619.6421.65168.705-748.5218.002001.823.300.91.494.7928.51234.775-872.7818.002002.737.280.93.3610.6439.15281.565-997.0418.002003.6413.780.94.9718.7552.93340.925-10121.3018.002004.5519.880.96.8026.6889.61589.475-11145.568.632503.504.291.084.899.1898.78675.825-12145.566.002503.502.991.084.897.88101.77700.415-13145.5623.502503.5011.691.084.8916.58136.39973.405-14145.5626.051806.0715.121.0810.3025.42238.151826.955-15145.5611.651806.076.721.0810.3017.02253.271948.825-16145.5615.881806.079.191.0810.3019.49256.261973.845-17145.5620.301806.0711.841.0810.3022.14256.261996.755-1824.261.611103.011.651.64.626.271.6517.965-1924.261.101103