压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统计算方法及例题

压力流（虹吸式）屋面雨水排水系统计算方法及例题
说明：
虹吸式屋面雨水排水系统的水力计算原理是不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程），即依靠系统高度差引起的势能差，克服管道内阻力损失。

本附录是将系统内流体简化视为单相满流状态的计算方法之一。

设计人员可参考例题进行设计。

当供应虹吸式雨水排放系统管件、管道的生产厂配合施工图进行详细设计时，可以生产厂的计算方法和计算结果为准。

J.1 计算公式
1 管段沿程阻力H i
可采用海澄-威廉公式，也可采用流体力学基本公式计算，见附录A 公式(A.1.1) 和（A.2.3）。

2 管段局部阻力
2
2
v Z i ρξ⋅∑= (J .1-1)
式中 Z i ——计算管段的局部阻力（kPa ）；
Σξ——计算管段的局部阻力系数，见表J.1；
v ——局部阻力之后的水流速（m/s ）；
ρ——雨水的密度（kg/L ），取ρ＝1。

3 管段总阻力
∑+=)(i i x Z H H (J.1-2)
式中 H i ——管段沿程阻力（kPa ）
H x ——从雨水斗至系统计算点的总阻力（kPa ）；
4 系统计算点压力：
x H v H P --∆=2
81.92
i i ρ (J.1-3)
式中 P i ——系统计算点压力（kPa ）；
△ H i ——系统计算点资用压头（雨水斗到计算点高差）(m)； v ——计算点水流速（m/s ）。

表J.1 局部阻力系数
J.2计算步骤
1 计算各斗汇水面积内的设计雨水量和各管段雨水设计秒流量q y （L/s ）；
2 确定系统的总高差△H （m ）和总管长ΣL （m ）(距系统排出口最远的雨水斗至计算终点——图J.3的节点16)；
3 估算系统的当量管总长度L A （m ），金属管：L A =1.2∑L ，塑料管：L A =1.6∑L ；
4 估算系统的平均比摩阻，i ’=9.81△H / L A （kPa/m ）；
5 根据管段流量q y和平均比摩阻i’初选管径，并根据选定的管径进行水力计算，分别计算出各管段流速v、实际比摩阻i、局部阻力Z i、管段总阻力H x、各节点压力P i和由不同支路计算的压力的差值；
6 校核悬吊管和立管流速，校核悬吊管阻力和系统最大负压值、各节点由不同支路计算的压力的差值、系统排出口流速，比较虹吸满管压力流管段（节点1～16）总水头损失H x与流速水头ρv2/2之和与系统进出口几何高差等，是否符合4.8.7条的规定，否则应按要求做出调整。

7 调整管径或调整管道布置（改变管段长度和局部阻力），重新计算，直至满足4.8.7条的各项要求。

注：虹吸满管压力流管段为图J.3中1～16管段
J.3 例题（见图J.3）
图J.3 压力流雨水排放系统计算例题
2 估算系统的平均比摩阻
1) 最远点至计算终点的计算管道总长度：∑L=81.4m，L A=1.2×81.4=97.68m
2) 系统总资用水头（总高差）：△H=21.07 m
3) 系统的平均比摩阻：i’=9.81△H/ L A=9.81×21.07/97.68=2.12kPa/m
4 校核
1) 悬吊管流速均>1m/s, 立管流速均<10m/s。

2）悬吊管（节点7～14）总阻力：77.83kPa－10.25kPa＝67.58kPa，小于80kPa；系统最大负压值75.59 kPa，小于90kPa。

3) 各管段水力平衡差值：管径为DN75mm时<10kPa, 管径为DN100mm时<5kPa。

4）虹吸满管压力流管段（节点1～16）总水头损失（H x）与流速水头（ρv2/2）之和为：167.64 +2.43=170.07（kPa）=17.34m，小于虹吸满管压力流管段进、出口的几何高差21.07m。

5) 出口流速为2.2m/s。

除出口流速超过1.8 m/s，需在室外设置消能井，或将接井前的管道再放大一号外，其他数值均符合4.8.7条的规定。