排水的关键--坡度

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1、排水的关键—“坡度”中国建筑上海设计研究院有限公司彭剑秋有句老话说：“水往低处流”。这就是说水流要有高差（即重力差），也就是通常说的“坡度”。我在国外从事给排水设计工作的几年，对“坡度”颇有感触。国外监理，甚至我们一些刚毕业的给排水工作者、研究生们都认为排水只要有些坡度，无论管径大小采用1%即可。为此，本文对坡度的概念及其与速度，管径等的相互关系作一分析，给出最小流速和最大流速之间的坡度，以揭示在设计和施工中掌握坡度的重要。一．坡度的概念：坡度通常是用来表示斜坡斜度的，而对于给排水来说，它就是垂直高度与水平距离（即管子在水平方向

2、上的投影）的比值。垂直高度，对室外管网来说即管子的埋设深度；对室内横管来说即管子的下垂距离。引入数学概念，即：h坡度i)(=tgα=…………………………（1）L式中：h—垂直高度（m）L—水平距离（m）二．坡度对流速、埋设深度的影响：由于排水过程中含有大量的污杂物，要保证这些污杂物不沉积在管底，形成淤塞，就要有一个能冲走污杂物的最小流速，亦即自清流速。所以，规范《GB50014-2006》中对非金属管道规定了污水管道在设计充满度下的最小流速为0.6m/s；为防止噪音及对下游的影响，又给出了最大流速为5m/s。而在法国规范DTU6

3、0.11题为“雨水和污水排水管道设计计算表”中也推荐了速度为1-3m/s.足见流速在排水中的重要性。然而在管径一定的情况下，坡度起到了关键的作用。211由公式：V=R3i2………………………………………（2）nQ=VA………………………………………（3）R=A/x………………………………………（4）式中：V—速度(m/s)n—管道粗糙系数i—水力坡度R—水力半径（m）Q—流量(m³/s)A—有效过水断面面积(m²)x—湿边周长(m)211导出：V=.03969D3i2…………………………………（5）n根据各种管径均采用1%坡度的

4、做法，在设计充满度下计算的结果见下表：表1.当i=0.01.(n=0.009)时对应的管径与流速D（m）V（m/s）D（m）V（m/s）0.0500.57430.8003.80040.0750.75621.0004.41000.0900.85251.2004.98000.1100.95011.4005.51900.1601.29971.6006.0328由表1可知：De50的流速已低于最小流速，而De1400、De1600的流速已超过最大流速。若参照法国DTU60.11所推荐的1-3m/s流速则相差更大。所以对于无论管径大小均采

5、用同一坡度的做法是不可取的。由上式（5）可知：①.速度与管径、坡度成正比关系；②.在坡度一定的前提下，管径越大，速度也越大；③.在管径一定的前提下，坡度越大，速度也越大。由上式（1）可知：增大坡度，垂直高度也相应增大，亦即增加了管子的埋没深度（或下垂距离），由此可见，要保持一定的流速，则要相应变动坡度的大小，对大管要减小坡度，对小管要增大坡度；然而过分的增大坡度又将对管道的室内安装和室外管网施工带来不便，造成施工费用和施工难度的增加。所以，选择合适的坡度是给排水工作者不可忽视的设计环节。三．推荐坡度法国规范DTU60.11推荐了

6、速度1-3m/s；我国规范《GB50014-2006》也提出了最小流速和最大流速。但就设计和施工角度考虑，我认为推荐坡度更符合实际。其一，在设计图纸中管道都标注坡度，这样既简单又清楚；其二，在实际施工中都采用控制坡度来减少埋设深度以降低施工费用；其三，在给定的速度范围内选择坡度方便，直观。基于上述原因，在规范提出的流速范围内将坡度与管径、流速的关系计算列表如下：表2。坡度、流速、管径对照表(粗糙系数n=0.009）V(m/s)V(m/s)V(m/s)V(m/s)V(m/s)序号IDe50De75De90De110De16010.

7、00100.18160.23910.26960.30040.411020.00150.22240.29290.33020.36800.503430.00200.25690.33820.38130.42490.581340.00250.28720.37810.42630.47510.649950.00300.31460.41420.46700.52040.711960.00350.33980.44730.50440.56210.768970.00400.36320.47820.53920.60090.822080.00450.38

8、530.50720.57190.63740.871990.00500.40610.53470.60280.67180.9190100.00550.42590.56080.63230.70460.9639110.00600.44490.58570.66040.73