建筑给排水系统的水力计算.docx

建筑给排水系统的水力计算

1引言

1.1建筑给排水系统概述

建筑给排水系统是现代建筑中不可或缺的组成部分，它主要包括给水系统和排水系统。给水系统负责将清洁的水源输送到建筑各个部位，满足居民的生活用水需求；排水系统则负责将污水、废水从建筑内排出，确保环境卫生。

1.2水力计算的重要性

水力计算在建筑给排水系统中具有举足轻重的地位。通过水力计算，可以确保给排水系统的设计合理、运行稳定，同时为系统的优化和节能提供科学依据。准确的水力计算有助于降低建筑给排水系统的运行成本，提高水资源利用效率。

1.3文档目的与结构

本文旨在阐述建筑给排水系统的水力计算方法，帮助读者掌握给排水系统设计中的关键环节。全文共分为八个章节，包括基本构成与原理、水力计算的基本概念与公式、给水系统水力计算、排水系统水力计算、实例分析以及水力计算在建筑给排水系统设计中的应用等内容。希望读者通过阅读本文，能够对建筑给排水系统的水力计算有更为深入的了解。

2建筑给排水系统的基本构成与原理

2.1给水系统基本构成与原理

建筑给水系统主要包括水源、水泵、给水管路、用水设备以及相应的控制附件。水源通常来源于城市供水管网、自备水源或中水回收处理系统。水泵作为给水系统的心脏，负责将水从水源提升至所需的高度或压力。给水管路则负责将水分配到各个用水点，包括干管、支管和引入管等。

原理上，给水系统依靠水泵产生的压力，克服管路阻力以及建筑高度差，确保用户可以获得所需的水量和水压。在高层建筑中，通常会采用分区供水或设置减压设施，以适应不同楼层的用水需求。

2.2排水系统基本构成与原理

排水系统主要由排水管道、卫生设备、通气管道和污水处理设施组成。排水管道负责收集并输送生活污水和废水，卫生设备如马桶、洗手盆等是排水系统的起点，而通气管道则用于平衡管道内外的压力，防止污水中的恶臭气体倒灌。

排水系统的原理是利用重力作用，使污水从高处流向低处，通过排水管道汇集到污水处理设施或城市污水管网中。在无法利用重力排水的场合，例如地下室排水，需要使用污水泵提升至可以自排的高度。

2.3给排水系统相互关系

给排水系统虽然在功能上各自独立，但它们之间存在紧密的联系。首先，在建筑内部，给水和排水管道通常并行布置，需要合理规划以避免相互干扰。其次，给水系统的设计流量和压力会影响排水系统的设计和运行，例如，给水系统的水压过高可能会导致排水管道的破坏。

此外，节能和环保的要求使得给排水系统在设计时需要综合考虑中水回收利用、雨水收集等，以达到水资源的高效利用。给排水系统的相互关系在设计时需要充分考量，以确保系统整体的稳定性和经济性。

3.水力计算的基本概念与公式

3.1水力计算的基本概念

水力计算是指在建筑给排水系统中，通过对流体力学原理的应用，进行流体流动状态的分析和计算。其主要目标是确保给排水系统的水力平衡，为系统设计、运行与管理提供科学依据。水力计算主要包括以下基本概念：

流量：单位时间内流体通过某一截面的体积。

流速：流体流动的速度。

水头：流体在流动过程中由于其位置、压力、流速等因素所具有的能量。

水力损失：流体在管道内流动过程中因摩擦、弯头、三通等管件造成的能量损失。

3.2常用水力计算公式

在水力计算中，常用的公式有：

达西-魏斯巴赫公式（摩擦损失计算）：

h

其中，hf为摩擦损失水头，f为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径，v为流速，g

莫迪图公式（局部损失计算）：

h

其中，hl为局部损失水头，K

连续性方程：

Q

其中，Q为流量，A为管道横截面积，v为流速。

能量方程：

Z

其中，Z为位置水头，P为压力水头，ρ为流体密度，v1和v2

3.3公式参数的选取与计算

在进行水力计算时，正确选取和计算公式参数至关重要。以下是部分参数的选取和计算方法：

摩擦系数f：根据雷诺数（Re）选择相应的经验公式计算，如尼古拉斯公式、科尔布鲁克公式等。

局部损失系数K：根据管件类型和流态选择相应的经验值，可查阅相关水力手册。

流速v：根据设计流量和管道横截面积计算，一般建议流速控制在0.5~2.0m/s。

重力加速度g：取g=

通过以上参数的选取和计算，可以确保水力计算的准确性和可靠性，为建筑给排水系统的设计和运行提供有力支持。

4.给水系统水力计算

4.1给水管网的简化

在建筑给水系统设计中，管网简化是一项基础工作，旨在降低计算的复杂性，提高计算效率。简化过程主要包括以下步骤：

管段合并：将流向相同、管径一致的管段合并，减少管段数量。

节点等效：对于管网中的分支节点，通过流量守恒原理进行等效转换。

忽略小流量：忽略对整体水力计算影响较小的支路。

4.2管网水力计算方法

管网水力计算主要包括以下几种方法：

哈根-泊肃叶方程：描述在层流条件下，