概率法计算给水流量

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1、生活给水管道设计流量计算公式剖析生活给水管道设计流量（在建筑物内部被称为设计秒流量）是给水系统中最重要的技术参数之一，因此研究合理的设计流量计算方法具有重要的现实意义。提高或降低设计流量都是不妥当的。提高设计流量将增加系统的造价与能耗；反之则导致水力工况破坏、影响供水安全。   目前，国内外通用的设计流量计算方法大体有三类：平方根法、经验法和概率法。当前概率法在国外得到普遍承认，并在美、英、日诸国得到采用。在国内，有专家学者提出采用概率法计算生活给水系统的设计流量，且已经在管道直饮水系统的计算中采用。   《建筑给水排水设计规范》（GB5

2、0015-2003）（以下简称规范）是小区及建筑物内给排水设计的主要依据。从流量计算公式的形式上可以看出它是原平方根法计算公式的改良，计算模型并非国外的二项式分布、泊松分布或正态分布。通过计算“最大用水时卫生器具给水当量平均出流率”U0，一定程度上可以体现建筑物内卫生器具的完善程度、用水量定额、生活习惯等因素与设计流量的关系，较之前的GBJ15-88·1997版的平方根法，更加丰富、详实、严谨。但规范中的计算方法中的两个边界条件不一定恰当，计算公式存在缺陷。   边界条件之一是Ng=1时，作用的龙头数量为m＝1；其余Ng＞1时，m＞1。从

3、生活经验与概率法计算表明，Ng＝2～4时，m仍为1。在给水当量较小时，按规范附录D中的计算结果，在住宅入户水表处，计算得到的流量较大，应起码选用DN25的管道。但实际选用DN20的管路并无明显问题。在规范中指出“入户管径不宜小于20mm，这是根据近年来的户型和卫生器具配置标准经计算而得出的，也是各设计单位的经验积累”。说明当量数较小时，规范的计算结果与实践存在矛盾。   边界条件之二当用水总人数达3000人时，U=U0，其设计秒流量与最大时平均秒流量相等。但经过实际观测，在3000人左右或人数更多的小区，其设计秒流量qg与最大时平均秒流量

4、Qs并不相等，仍存在秒不均匀系数Ks。   当居住小区的室外给水为环状管网且有两条或以上的引入管时，此类管网在正常状态下的通水能力大有富余，可以最大小时的平均秒流量Qs作为计算流量。但不能以此Qs作为枝状管网、加压给水设备的计算流量。2 实测数据   武汉理工大学镇祥华硕士在2002.6-8月期间对某住宅小区作了Kh和用水量的调查和实测工作。实测结果发现最高日最大时用水量Qh与平均时用水量Qp的的比值Kh（即时变化系数）能较好地符合规范。Kh与服务人数负相关，但在本文计算中，忽略此关联，对于工程设计，其精度已经足够。实测发现，在最大小时用

5、水时间内，其每分钟的流量并不是均匀不变。可见边界条件二不恰当。若以5分钟高峰流量的平均秒流量作为设计流量qg，则秒不均匀系数Ks计算如下Ks＝qg/Qh                                                                   （1）实测的Ks与服务人数的对应关系见表1。表1 Ks与服务户F的对应关系人数（人）11901960280035004900户数F（户）34056080010001400实测流量qg（L/s）7.5711.8015.4717.4221.70最大时用水量Qs（

6、L/s）5.248.5612.1114.6320.16秒不均匀系数Ks1.44471.37851.27751.19071.0764实测的3500人小区最高日用水量曲线见图1。实测最大流量发生时（20：00～22：00）的每分钟的流量曲线见图2。图1 最高日用水量曲线图2 20：00~22：00实测流量3 数学模型3.1 二项分布模型   亨脱（Hunter）应用概率论来确定室内生活给水管道的设计流量，并在美、英、日等国家得到采用。人们何时使用何种卫生器具属随机事件，应服从离散型随机变量的二项式概率分布，因此生活给水系统的设计流量亦可按亨脱

7、的概率法计算。   例1：以规范例1为例，基础数据如下：每户当量Ng=4；用水定额250L/（人·d）；户均3.5人；用水时数：24h；时变化系数：Kh=2.8。总户数F。最大时流量的平均秒流量Qs：Qs＝F·3.5·250·2.8/(24·3600)＝0.028F                    （2）最大用水时卫生器具给水当量的平均出流概率U0：U0＝250·3.5·2.8/(0.2·4·24·3600)＝0.035＝3.5%           （3）Qs与总量N、平均出流概率U0的关系：Qs＝N·U0·0.2        

8、                                   （4）   例2：以镇祥华的样本为例：每户当量Ng=2.5；用水定额150L/（人·d）；户均3.5人；用水时数：24h；