摘要：本文主要論述了建筑給排水設(shè)計中給水所需的水壓、給水所需水量、給水設(shè)計秒流量、給水管網(wǎng)的水力等幾個重要設(shè)計指標(biāo)的計算方法和注意事項。

　　關(guān)鍵詞：建筑給排水設(shè)計,水壓計算,水量計算,秒流量計算,水力計算

　　一、給水所需的水壓計算

　　在方案或初步設(shè)計階段，應(yīng)先估算給水系統(tǒng)所需壓力，初步確定給水系統(tǒng)采用的給水方式，然后對建筑內(nèi)部給水管道系統(tǒng)進(jìn)行水力計算，從而準(zhǔn)確地確定室內(nèi)給水系統(tǒng)所需的壓力，和建筑室外給水管網(wǎng)水壓復(fù)核。對層高不超過3.5米的民用建筑，可用經(jīng)驗法估算給水系統(tǒng)所需的壓力(自室外地面算起) 。建筑內(nèi)給水系統(tǒng)所需壓力估算一般為一層為100kPa,二層120 kPa，三層160 kPa 三層以上每加一層加40 kPa即4m水柱。建筑物所需要的水壓應(yīng)按最不利點所需要的水壓進(jìn)行計算，計算公式為：H = H1 + H2 +H3 + H4。

　　二、給水所需水量計算

　　用水定額是指用水對象單位時間內(nèi)所需用水量的規(guī)定數(shù)值，是確定建筑物設(shè)計用水量的主要參數(shù)之一。其數(shù)值是在對各類用水對象的實際耗用水量進(jìn)行多年實測的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析，并且考慮國家目前的經(jīng)濟(jì)狀況以及發(fā)展趨勢等綜合因素而制定的，以作為工程設(shè)計時必須遵守的規(guī)范。合理選擇用水定額關(guān)系到給排水工程的規(guī)模和工程投資[1]。生活用水定額可以分為住宅生活用水定額，公共建筑生活用水定額，居住區(qū)生活用水定額，工業(yè)企業(yè)建筑生活用水定額，熱水用水定額等等。最高日用水量 ,其中 為用水單位數(shù)， 為最高日生活用水定額，建筑物的最高日用水量　即一年中最大日用水量，根據(jù)建筑物的不同性質(zhì)，采用相應(yīng)的用水量定額進(jìn)行計算。

　　消防用水量大而集中，與建筑物的使用性質(zhì)、規(guī)模、耐火等級和火災(zāi)危險程度等密切相關(guān)，為保證滅火效果，建筑內(nèi)消防水量應(yīng)按需要同時開啟的消防用水滅火設(shè)備用水量之和計算[2]。建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的計算是在完成給水管線布置，繪出管道軸側(cè)圖后進(jìn)行的。計算的目的是確定給水管網(wǎng)各管段的管徑和給水系統(tǒng)所需的壓力，復(fù)核室外給水管網(wǎng)的水壓是否滿足室內(nèi)給水系統(tǒng)所需壓力的要求。

　　三、給水設(shè)計秒流量計算

　　設(shè)計流量是確定管徑和系統(tǒng)所需壓力的主要依據(jù)。建筑用水不均，為保證建筑內(nèi)部用水，生活給水管道的設(shè)計流量，應(yīng)為建筑內(nèi)部衛(wèi)生器具按最不利情況組合出流時的最大瞬時流量，又稱為設(shè)計秒流量。建筑內(nèi)部給水管道的設(shè)計秒流量的確定方法，一般可分為三種類型：經(jīng)驗法、平方根法和概率法。

　　住宅建筑的生活給水管道的設(shè)計秒流量應(yīng)按公式 計算， 為計算管段設(shè)計秒流量(L/s); 為計算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時出流概率(%); 為計算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)。計算步驟：

　　1)根據(jù)住宅配置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量、使用人數(shù)、用水定額、使用時數(shù)及小時變化系數(shù)，計算出最大用水時衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率：

　　為生活給水管道最大用水時衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率(%); 為最高用水日用水定額; 為每戶用水人數(shù); 為小時變化系數(shù); 為每戶設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù); 為用水時數(shù)(h); 為一個衛(wèi)生器具給水當(dāng)量額定流量(L/s)。采用概率法進(jìn)行計算時，生活給水管道最大用水時衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率的計算是關(guān)鍵，

　　2)　根據(jù)計算管段上的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)計算得出該管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量的同時出流概率：

　　， 為計算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時出流概率; 為對應(yīng)于不同U0的系數(shù) ; 為計算管段衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù);

　　3)　根據(jù)計算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時出流概率，即可應(yīng)用 計算，得出計算管段的設(shè)計秒流量值。

　　當(dāng)給水干管連接有兩條或兩條以上給水支管，而各個給水支管的最大用水時衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率具有不同的數(shù)值時，該給水干管的最大用水時衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率應(yīng)按加權(quán)平均法計算，此處不作說明。

　　四、給水管網(wǎng)的水力計算

　　計算給水管網(wǎng)系統(tǒng)中各管段的管徑 d、計算各管段通過設(shè)計秒流量時所造成的水頭損失h，根據(jù)每段的水頭損失h，求整個管網(wǎng)系統(tǒng)所需水壓 H，復(fù)核市政給水管網(wǎng)的水壓能否滿足系統(tǒng)最不利配水點所需要的水壓，根據(jù)計算壓力選擇水泵、水箱或氣壓水罐等加壓設(shè)備并確定所需揚程。

　　管道的計算是在完成管道布置，繪出管道系統(tǒng)軸測圖以后，根據(jù)用水龍頭等用水配件的布置，軸測圖中的管道位置，管軸線標(biāo)高等進(jìn)行計算。根據(jù)建筑物性質(zhì)和衛(wèi)生器具當(dāng)量數(shù)來計算各管段的設(shè)計秒流量，根據(jù)流量計算公式，已知流速、流量，即可確定管徑：

　　為計算管段的設(shè)計秒流量m3/s ;　 為計算管段內(nèi)的流速，m/s; 為計算管段的管徑 m。其中 的大小將直接影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性。

　　給水管網(wǎng)中的水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失以及水表的水頭損失等[3]。根據(jù)水力學(xué)基本原理，管段的沿程水頭損失可按水力坡降進(jìn)行計算，公式如下： ， 為管段的沿程水頭損失 kPa或 mm H20; 為計算管段長度，m; 為水力坡降，即管道單位長度水頭損失，kPa/m。

　　給水管道單位長度水頭損失應(yīng)按下式計算： ， 為水力坡降， 為管段計算內(nèi)徑，(m)， 為給水管段設(shè)計流量，(m3/s); 為海澄—威廉系數(shù)。實際工程設(shè)計時，理論計算量比較大，一般可以直接使用根據(jù)上述公式編制而成的管道的水力計算表。

　　局部水頭損失計算公式為 ， 沿流動方向局部零件下游的流速(m/s); 為管段的局部水頭損失之和，(kPa); 為管段局部阻力系數(shù); 為重力加速度，(m/s2)。由于室內(nèi)給水管網(wǎng)中的局部配件比較多，如閥門、彎頭、三通等，局部阻力系數(shù)各不相同。

　　實際計算水力時，要根據(jù)室內(nèi)給水系統(tǒng)的設(shè)計程序，首先確定給水方式，根據(jù)所選擇的給水方式，進(jìn)行管網(wǎng)系統(tǒng)的布置，并繪制設(shè)計草圖，包括給水排水平面圖和系統(tǒng)圖等。然后以設(shè)計草圖作為水力計算的依據(jù)。基本步驟為：

　　1.選擇最不利配水點，確定計算管路;

　　2.節(jié)點編號;

　　2.選公式，各個管段的設(shè)計秒流量;

　　3.水力計算;根據(jù)設(shè)計秒流量和各管段的控制流速，查水力計算表;確定各管段的管徑 d 和單位管長的水頭損失 i ;計算最不利管路的總水頭損失，求系統(tǒng)所需壓力，定給水方式;

　　5.確定非計算管路管徑;

　　6.有加壓的，選擇加壓、貯水設(shè)備并確定設(shè)備安裝高度等參數(shù)。

　　給水系統(tǒng)，應(yīng)計算水表和計算管路的水頭損失，求出給水系統(tǒng)所需壓力H，并校核初定給水方式。若初定為外網(wǎng)直接給水方式，當(dāng)室外給水管網(wǎng)水壓H0≥H時，原方案可行;H略大于H0時，可適當(dāng)放大部分管段的管徑，減小管道系統(tǒng)的水頭損失，以滿足H0≥H的條件;若H>H0很多，則應(yīng)修正原方案，在給水系統(tǒng)中增設(shè)升壓設(shè)備。

　　五、增壓和貯水設(shè)備設(shè)計注意事項

　　當(dāng)室外供水管網(wǎng)直徑較大、壓力較高，水泵抽水量相對比較小的情況下可從市政管網(wǎng)抽水，但必須事先征得市政部門同意。當(dāng)用水量較大，又不允許直接從外網(wǎng)抽水時采用從貯水池中抽水。在實際設(shè)計和計算時，要注意以下幾點。

　　1.水泵應(yīng)在高效區(qū)運行;當(dāng)從貯水池抽水時，水泵宜設(shè)計成自灌式，自灌式水泵，單獨的吸水管流速宜采用1.0～1.2m/s 。

　　2.當(dāng)每臺水泵單獨從水池吸水有困難時，可采用單獨從吸水總管上自灌吸水[4]。吸水總管內(nèi)的流速應(yīng)小于1.0m/s。

　　3.水泵吸水管與吸水總管的連接應(yīng)采用管頂平接。

　　4.每臺水泵的出水管上，設(shè)壓力表、止回閥和閘閥;自灌式水泵吸水管上設(shè)閘板閥;非自灌式水泵入口處應(yīng)裝設(shè)真空表。

　　5.水泵直接從市政給水管網(wǎng)吸水時，吸水口處市政管網(wǎng)的壓力不得低于100kPa。

　　6.生活水泵的備用泵不應(yīng)小于最大一臺運行水 泵的供水能力。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 謝輝.對某公寓熱水系統(tǒng)設(shè)計的探討[J].企業(yè)家天地(下旬刊),2010,(10):242-243.

　　[2] 侯英娜,羅相國,卓瑞忠等.農(nóng)村供水工程設(shè)計探討[J].城市建設(shè),2010,(30):45-46.

　　[3] 覃火坤,肖睿書,韋俏玲等.利用U0-αc詳表和簡化式快速計算住宅給水管道設(shè)計秒流量[C].//中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會建筑給水排水專業(yè)委員會、中國土木工程學(xué)會水工業(yè)分會建筑給水排水專業(yè)委員會第六屆委員會成立大會暨學(xué)術(shù)交流年會論文集.2009:20-25.

　　[4] 王桂云.現(xiàn)代花園小區(qū)無負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流供水系統(tǒng)的分析與應(yīng)用[J].中外建筑,2009,(2):138-139.