关于建筑排水横管水流研究的探讨

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1、关于建筑排水横管水流研宄的探讨合肥质子建设有限公司安徽合肥230000摘要：从我国建筑排水研究现状来看，人们对排水立管的研宄远远大于对排水横管的研宄。由于研宄手段和方法的限制，横管设计仍建立在恒定均匀流的基础之上，与实际并不相符。但整个建筑排水是一个系统工程，要确保排水的畅通无阻，对排水横管水力工况进行深入的研究是很有必要的。而且，对横管中非恒定流进行研宄与节水也有着密切的联系。对建筑排水管道而言，节水就意味着冲洗水量的减少，相同前提条件下，污水中的固体杂质沉积的可能性便会增加，而目前所采用建立在恒定流基础上的众多设计方法则

2、无法做到与实际相符。木文就建筑排水横管水流研宄进行探讨。关键词：建筑排水；横管水流；研究研究建筑排水系统内水流运动规律，掌握水流运动与排水系统内压力变化的关系，从而解决好居住建筑的排水系统通气问题，保障人们良好的居住环境,建立人与自然的和谐关系，己经成为业内人士关注的焦点问题。一、基木研究1.水封的作用及破坏原因。水封即人们常说的存水弯，它的作用是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内的气压变化防止管内气体进入室内。水封设在卫生器具的排水口下，是防止排水管内气体溢出的重要措施。卫生设备在瞬时排出大量的水，使水封形成虹吸，排水后

3、，致使水封内的水量会发生少量损失,称为自虹吸损失；相近卫生器異排水引起系统压力变化，变化的压力使得水封内的水发牛.波动形成虹吸而引起的水量损失称为诱导虹吸损失；在水封流入端，水封水面的自然蒸发，流出端，因水封内壁的不光滑会在管壁上积存较长的纤维和毛发产生虹吸现象，从而引起水封内的水量损失称为静态损失。以上原因造成水封内水量的减少，当水封内水量减少到其高度不足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管内气体就会冲破水封进入室内，这种现象被称为水封破坏。1.卫生器具的排水状况。卫生器具的排水曲线间接反映了其冲洗效果，而在卫生器具中抽水马

4、桶的冲洗效果显得尤为重要。图1为一个典型抽水马桶的流量随时间变化的关系曲线，从图中可看出，抽水马桶在开始排水后很快就达到了整个排水过程中的峰值流量，并将持续很短的时间，而随后的低速水流将持续几秒钟。对卫生器具如抽水马桶的排水流量随时间变化关系的测定，不仅可用来分析其冲洗效果，同时也为后续的数学模型提供相应的初始条件值。从图1曲线可以看出，当排水量一定吋，峰值流量越大，高峰流量持续时间越长，排水系统的水力工况越好。图12.固体污物的运动。固体在横管中运动的关键描述参数是运动速度。70年代英国学者Wakelin与Swaffiel

5、d等人为弄清固体的输送机理，曾进行了一系列试验。他们对各种固体在一个透明的、管径100mm、长14m的塑料管（坡度设在1/40~1/150范围内）中的输送进行观测，并采用了6组光电管/光源装置来测定固体经过这6个点吋的速度。这6组装置间隔距离为200mm。而固体经过的时间则分别通过6个电子计吋器来记录。根据所测参数，整理后得出单个固体的固体速度与管段位置的关系。同吋他们对控制体速度的经验关系式进行分析。二、排水横管模型建立1.排水横管非恒定流数学模型的建立。建立数学模型的作用就在于以少量容易获取的实测数据来预测大量未知的、不

6、易测量的参数值，对设计工况进行预测，从而指导设计工作。建筑排水横管中的水流状态属于非恒定、非满管流。通过对微元控制体进行相应的分析可得到横管中水流速度V、水深h随时间t变化关系的基本方程为：，式中：h-过水断面的水深；A--过水断面的面积；T--过水断面水面宽度；V--过水断面平均流速；对建筑排水非恒定、非满管流的方程的数值求解尚不多见，但考虑到这对控制方程组与计算水力学中研究较多的明渠一维非恒定流控制方程同属一类为一阶拟线性双曲型偏微分方程，故而可参考对明渠一维非恒定流的分析，对建筑排水非恒定、非满管流控制方程组的数值求解

7、进行相应的分析。1.根据前面的数学模型，给出初始条件和边界条件后便可进行模拟计算。由于计算比较复杂，需利用计算机编程处理，现以简单横管（无分支管）为例，采用VB610进行可视化编程，对横管非恒定水流进行了数值模拟运算。运算所采用的初始流量与吋间的数值关系是对某马桶在排水量为6L吋实测所得，将其作为入U断面的基本参数。管径（内径）D=100mm,管坡s0=0.02,从入U断面到出口断面之间管长为4.06m，管道的曼宁系数n=0.009。另外，需要确定总的模拟吋间tmax,该参数可用排水过程持续吋间为参考数据，本实例中，水流从马

8、桶中排出后经过5.8s的时间流到测量断面，这样，整个模拟吋间应大于25.8s,实例中取tma=30s。同样，用排水量为5L吋普通马桶的实测数据作为入口断面的基本参数，取管坡s0=0.02，管径（内径）D=100mm,入U断面到出U断面之间管长为4.06m，管道的曼宁系数n=0.009。对整