_建筑给排水设计规范_居住小区住宅给水设计秒流量计算探讨(1)

118 给水排水 Vo l1 35 No19 2009 #标准规范交流园地# 5建筑给排水设计规范 6居住小区住宅给水设计秒流量计算探讨 张亚峰 冯旭东 (华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200002) 摘要 以普 Ò型住宅为计算模型,用设计秒流量概率计算法及最大时平均秒流量计算法对其进 行流量计算,并对计算结果进行比较、分析,提出:利用两个公式计算结果的交点 / A 0作为判定点,判 断对在计算居住小区室外给水管网时对公式的取舍; 给出判定点 A关于 U0及 N G的分布曲线;对研 究结果的适应条件进行拓展,使其可以满足不同住宅类型及不同卫生器具设置条件的设计要求。 关键词 住宅 设计秒流量 最大时流量 平均出流率 当量总数 设计总人数 1 背景资料 5建筑给排水设计规范 6 ( GB 50015) 2003, 以 下简称 03版 /建规 0 ) 31611条规定了居住小区室外 给水管道设计流量的计算,区分了不同情况下室外给 水管道节点流量的不同计算方法。但规范条文对不 同情况的覆盖存在空白点;而且,随着我国经济的发 展,现阶段的住宅小区无论从规模还是形式上都与以 往有很大的不同,规范条文的判定条件也略显滞后。 另,由于规范条文涉及面比较广泛,基础数据相 对匮乏。本次研究仅限定于居住小区的住宅部分。 111 规范解读 现行规范中,涉及居住小区室外给水管道设计 流量计算的条文有: 03版 /建规 0 31611条 (后简称 31611条 ); 5居住小区给排水设计规范6 ( CECS 57: 94) 31512条 (后简称 31512条 )。 可以看出,无论从计算方法及条文覆盖范围等 方面来说,两者都存在差别,具体见表 1。 112 研究范围 从表 1可以看出, 31611条与 31512条中同时出 现 3 000人这一数据, 关于 3 000人这一数据的来 历,我们可以从 03版 /建规 031611条条文说明中找 到: / , ,小区规模达到 3 000人时,其设计秒流量 与最大时平均秒流量的差值不大,, 0, 究竟这个 差值是多大, 文中没有说明。而正是 3 000人及管 网类型 (环状、支状 )这两个条件的交错限定,使得 31611条覆盖范围出现空白点。另,相比于 31611条, 31512条对不同计算方法的选择判定条件略显凌乱, 空白点更多, 判定条件与 31611条差别较大。鉴于 表 1 31 61 1条与 31 51 2条条文解读 对比项 31611条 31512条 设计秒流量法 小区规模 3 000人以下,枝状管网 3 000人以内 (居 住组团 ) 最大时平均秒 流量法 小区规模 3 000人 以上,环状管网 小区给水干管 平均时平均秒 流量法* 用水高峰与以上两 条不重叠的小区配套 公共建筑 无 覆盖范围 3 000人以下,枝状 管网; 3 000人以上, 环状管网 3 000人以内 (居 住组团 ) 覆盖空白点 3 000人以上,支状 管网; 3 000人以下, 环状管网 3 000人以上 注: * 仅作列举,研究中暂不考虑此项。 31512条时间较早 ( 1994年 ) ,而目前 31611条应用 较多,主要针对 31611条进行研究。 本次研究将以 03版 /建规0表 31119为依据,选 择较为普遍的 Ò型住宅为计算模型, 分别用设计秒 流量法及最大时平均秒流量法对其计算, 并结合广 大设计人员的设计经验对计算结果进行分析,验证 3 000人这一点上二者计算结果的差值,寻找覆盖空 白点的判定条件或更有依据的计算方法。 2 公式推导 为方便对比,本文先以纯居住小区为条件推导 公式,并加入 88版 /建规 0的设计秒流量计算方法 作为对比参照。按照纯住宅小区规定,节点流量的 计算分两种: ¹ 秒流量法 (包括 88版 /建规 0的设计 秒流量计算方法和 03版 /建规 0的设计秒流量概率 法 ); º最大时法。 给水排水 Vol1 35 No19 2009 119 为便于讨论,对文中公式参数做统一说明: qg ) ) ) 计算管段的给水设计秒流量, L /s; A、k) ) ) 根据建筑物用途而定的系数; N g ) ) ) 每户设置的卫生器具给水当量数; U) ) ) 计算管段的卫生器具给水当量的同时出 流概率, % ; Ac ) ) ) 对应于不同 U0的系数; U0 ) ) ) 生活给水管道的最大用水时卫生器具给 水当量平均出流概率, % ; q0 ) ) ) 最高日的用水定额, L / (人 # d) ; m ) ) ) 每户用水人数; kh ) ) ) 小时变化系数: T ) ) ) 用水时数, h; N G ) ) ) 计算节点的当量总数, NG =MN g /m; M ) ) ) 计算节点的设计总人数。 211 秒流量法推导 21111 88版 /建规0 根据 88版 /建规 0规定, 住宅的生活用水设计 秒流量计算公式为: qg = 012A NG + kNG = 012A MN g /m + kMN g /m ( 1) 21112 03版 /建规0 根据 03版 /建规 0规定, 住宅的生活用水设计 秒流量计算公式为: qg = 012UNG ( 2) 其中 U (Ac、U 0 )与 Ac、U0有关, 根据规范规定, Ac是对应于不同 U 0值的系数, 可查表得到。为了 方便计算,本文根据表中数据对 Ac、U0关系进行模 拟,用方程表示出 Ac、U0的关系,模拟关系见图 1。 图 1 Ac、U 0关系模拟从图 1中可以看出, Ac、U0关系基本满足直线 关系, 按照 Y= A + BX的模型进行模拟,得: Ac= 01885 4U0 - 01006 74 ( 3) 又因为: U0 (q0、m、kh、N g、T ) = q0mkh 012N gT @ 3 600 (% ) ( 4) 将式 ( 4)代入式 ( 3)得: Ac= 01885 4 q 0mkh 012N gT @ 3 600 - 01006 74 ( 5) U = 1+ Ac (N G - 1) 01 49 N 015 G = 1+ 01885 4q 0mkh 012N gT @ 3 600 - 01006 74 (NG - 1) 0149 N 01 5 G ( 6) 将式 ( 6)代入式 ( 2)得: qg = 012UNG = 012 1+ 01885 4q0mkh 012N gT @3 600 - 01006 74 (NG - 1) 0149 N 015 G N g ( 7) 又因为 N G = M m N g,故: qg = 012 M m N g 015 1+ 1+ 01885 4 q0mkh 012N gT @3 600 - 01006 74 M m N g - 1 0149 ( 8) 212 最大时法 根据 U0推导公式可看出最大时平均秒流量为: qg = q0Mkh T @ 3 600 = 012U0 M m N g ( 9) 为了方便对比在式 ( 9)中引入变量 N g。 3 结果分析 在进行结果分析之前,需要设定几条原则: ( 1) NG或 M 趋向无穷大时 ( + ] ), 设计秒流 量计算公式结果应该趋近于最大时平均秒流量计算 公式结果, 但不应小于其计算结果。 ( 2) NG 或 M 在小范围内, 设计秒流量概率法 计算结果可信。 ( 3) NG 或 M 在较大范围内, 最大时平均秒流 量计算结果可信。 311 参比基础与初始条件设定 根据式 (1)、( 8)、( 9)可以看出,在 (A、k )与 (m、q 0、 120 给水排水 Vo l1 35 No19 2009 表 2 卫生器具设置标准、(A、k )与 (m、q 0、kh、T )参数的取值 房型 最高日用 水定额 q0 /L / (人# d ) 小时变 化系数 K h 用水 时数 用水 人数 T /h m /人 洁具数量 大便器 ( 0150) 小便器 ( 0150) 净身盆 ( 0150) 淋浴器 ( 0175 ) 浴盆 ( 1120 ) 洗衣机 ( 1100 ) 洗脸盆 ( 0175) 厨房洗 涤盆 ( 1100) 污水盆 ( 1100) 当量 总数 N g 平均出 流概率 U0 /% Ò 300 213 24 315 2 1 1 1 2 1 6145 2117 kh、T )等参数确定的情况下,目标函数 qg (N g )仅是 当量N g的函数。 在纯居住的前提下, 选择普通住宅 Ò作为参比 基础, 根据普通住宅 Ò的初始条件确定 ( A、k )与 (m、q0、kh、T )等参数, 再以 N g 为自变量, qg 为因变 量绘制图形, 对式 ( 1)、( 8)、( 9)的计算结果进行 比较。 具体的初始条件如下: 普通住宅 Ò型, 一厨两 卫。卫生器具设置标准参数的取值见表 2。 根据 GB 50015) 2003附录 C, 对 U 0 ~ Ac 关系 拟合, 得 Ac= 01885 4U0 - 01006 74 (R = 01996, P < 01000 1) ,计算得 Ac = 01012 444 62。 GBJ 15) 88 ( 1997年版 )设计秒流量计算参数 为 A= 111, k= 01005。 312 图形对比 根据上述设定的住宅模型及初始条件, 分别用 式 ( 1)、( 8)、( 9)进行计算,将结果绘制成图 2。 图 2 式 ( 1)、( 8 )、( 9)计算结果对比 图 2根据 3 400多组计算结果绘制而成,其中 X (下 )轴是计算节点的当量总数 N G [ 0, 23 600 ]; X (上 )轴是计算节点设计总人数 M [ 0, 11 886]。 图 2中虚线与曲线的交点即 M为 3 000人时所 对应的计算结果。以式 ( 9)的计算结果 ( 24 L / s)作 为基数进行比较, 式 ( 8 )结果与其偏差 1719% , 式 ( 1)结果与其偏差 9719%。从对比结果来看,式 ( 1) 的计算结果明显不符合最初设定原则; 式 ( 8)与式 ( 9)计算结果的偏差也较大。为了更加全面了解 3 000人时式 ( 8)、式 ( 9)计算结果偏差值, 根据 03 版 /建规0表 31119对住宅的分类及其给出的 q0、kh 的取值范围设定 5个类别 6个档次进行对比,结果 显示:偏差范围 13% ~ 45%, 大部分集中在 20% ~ 35%, 具体的计算结果可参照表 3。 另外, 从图 2中还可以看出,随着 N G (M )的增 加,式 ( 1)线增幅最大, NG (M )达到一定程度后, 式 ( 1)线几乎以固定的斜率上行; 式 ( 8)线的增幅随着 N G (M )的增加,由快逐渐变慢,与式 ( 9)线相交于 A [ 9 950( 5 008), 4011]点;式 ( 9)线以固定的斜率上 行。A点过后式 ( 8)线计算结果小于式 ( 9)线计算 结果。 根据前面设定的原则认为: 在N G (M )达到一定 程度后 [A点 ( 9 950( 5 008) , 40. 1) ] , 设计秒流量 概率法计算结果不再可信。即,在预先设定的初始 条件下, NG (M )在 A点 ( 9 950( 5 008) , 40. 1)之前, 式 ( 8)计算结果可信;N G (M )在 A点之后, 式 ( 9)计 算流量可信。根据以上分析, 式 ( 8)与式 ( 9)的交点 A点作为计算节点流量时选择式 ( 8)还是式 ( 9)的 分界点较 3 000人更为准确。 313 A点关于 NG ~ U0的分布 设计初期, 住宅类型及卫生器具类型及数量确 定后,可以得到卫生器具 NG及 U0; 在此 U0下, A点 所对应的卫生器具当量总数 (NG A )可以作为选择式 ( 8)或式 ( 9)的判定条件:若 NG NG A则选择式 ( 9) ;若 NG = NG A则二者任选 其一。 按照 312节的方法,选择几种不同类型的住宅, 并计算其在不同的初始条件下的 A点,根据结果绘 制图形,并对图形进行趋势拟合,结果见图 3。 图 3中的曲线即为交点 A关于 N G ~ U 0的分 布。位于曲线下方区域,选择式 ( 8) ;位于曲线上方 区域,选择式 ( 9)。 给水排水 Vol1 35 No19 2009 121 表 3 3 000人时式 ( 8 )、式 ( 9 )计算结果偏差值 住宅类别 最大时平 均秒流量 qh /L / s 设计秒 流量 qg /L / s 流量差 ( qh - qg ) /L / s 差值所占 百分比 /% 普Ñ ¹ 8. 85 12. 51 - 3. 65 - 29. 21 9. 87 13. 34 - 3. 48 - 26. 05 10. 79 14. 11 - 3. 32 - 23. 50 11. 63 14. 79 - 3. 17 - 21. 43 12. 37 15. 41 - 3. 04 - 19. 73 13. 02 15. 95 - 2. 93 - 18. 35 普Ò º (一卫 ) 12. 64 17. 77 - 5. 13 - 28. 86 15. 38 20. 00 - 4. 62 - 23. 12 17. 88 22. 04 - 4. 16 - 18. 89 20. 14 23. 89 - 3. 75 - 15. 69 22. 17 25. 54 - 3. 37 - 13. 21 23. 96 27. 00 - 3. 04 - 11. 27 普Ò » (二卫 淋浴 ) 12. 64 17. 92 - 5. 28 - 29. 48 15. 38 20. 15 - 4. 78 - 23. 70 17. 88 22. 19 - 4. 31 - 19. 45 20. 14 24. 04 - 3. 90 - 16. 21 22. 17 25. 69 - 3. 52 - 13. 71 23. 96 27. 15 - 3. 19 - 11. 75 普Ò ¼ (二卫 浴缸 ) 12. 64 18. 33 - 5. 69 - 31. 06 15. 38 20. 55 - 5. 18 - 25. 20 17. 88 22. 58 - 4. 71 - 20. 85 20. 14 24. 42 - 4. 28 - 17. 53 22. 17 26. 07 - 3. 90 - 14. 96 23. 96 27. 52 - 3. 56 - 12. 94 普Ó ½ (二卫 ) 15. 63 20. 76 - 5. 13 - 24. 72 17. 33 22. 14 - 4. 81 - 21. 72 18. 85 23. 37 - 4. 53 - 19. 36 20. 17 24. 44 - 4. 28 - 17. 50 21. 29 25. 36 - 4. 06 - 16. 03 22. 22 26. 11 - 3. 89 - 14. 89 别墅¾ 15. 97 20. 99 - 5. 02 - 23. 92 17. 57 22. 29 - 4. 72 - 21. 16 18. 96 23. 41 - 4. 45 - 19. 02 20. 14 24. 37 - 4. 23 - 17. 35 21. 11 25. 15 - 4. 04 - 16. 07 21. 88 25. 77 - 3. 90 - 15. 12 注:计算管段总当量MN g /m, ¹ 为 1 071143, º 为 3 428157, »为 3 814129, ¼、½为 5 957114, ¾为 7 671143。 4 条件的拓展 以上结果是在特定条件下 (普通住宅 Ò型, 一 厨两卫 )计算得出的,而实际情况往往是复杂的, 同 图 3 式 ( 8)和式 ( 9 )的交点 A所对应的N G ~ U 0关系 一住宅小区会有不同类型的住宅, 同一种类型的住 宅也会出现不同类型的卫生洁具配置条件,为了使 结果具有普遍性、通用性,需将原先设定的单一的参 数进行修正,引入通用型的设计参数。 根据以往的设计经验及规范中对类似情况的处 理方法,提出引入加权平均值法。具体证明如下: 设每户用水人数为 (m i ), 每户卫生器具给水当 量数 (N gOi ) ,其余参数同上。 N G = E n i= 1 niN gOi ( 10) 当量加权平均值 (N g ): N g = N G E n i= 1 n i = E n i= 1 niN gOi E n i= 1 n i ( 11) 设计总人数 (M ) : M = E n i= 1 nim i ( 12) 人数加权平均值 (m ): m = M E n i= 1 n i = E n i= 1 nim i E n i= 1 n i ( 13) 用式 ( 11) /式 ( 13) ,得: N g m = NG E n i= 1 ni M E n i= 1 ni = NG M ( 14) NG = M m N g ( 15) 另, 03版 /建规 0在对平均出流率 ( U0 )的计算 中,用到每户用水人数与每户用水器具当量 (m、 N g ) ,对于这个两个参数是否可以用加权平均值替 代,可以从 U0的定义来验证。U0是随机事件 (水龙 122 给水排水 Vo l1 35 No19 2009 头开启 )所发生的概率, 其样本空间应该是同一随 机事件,这在 03版 /建规0条文说明 (第 151页 )中 也有相关说明。每户用水人数与每户用水器具当量 的加权平均值 (m、N g )正是将原本有区别的事件调 整成同一的事件,基于上述原因,认为引入加权平均 参数计算 U0是可行的。 因此,将式 ( 15)代入式 ( 8)中,得: qg = 012 M m N g 015 1+ 01885 4 q0m kh 012N gT @3 600 - 01006 74 M m N g - 1 0149 ( 16) 将式 ( 15)代入到式 ( 9)中,得: qg= q0Mkh 3 600T = 012U0 M m N g ( 17) 根据式 ( 16)、式 ( 17)可以看出, 对于同一住宅 小区不同类型的住宅,不同类型的卫生洁具配置, 可 以将 m、N g引入计算公式,进行设计计算。 5 设计总人数 (M )引入 图 3中交点 A的分布曲线是关于 NG 及 U0的 分布曲线。虽然 NG及 U0也可以通过计算得到, 但 不够直观。众所周知,在设计过程中,M 是比较容易 得到的,也是比较直观的一个数据, 如果将交点 A 的分布与M 关联,将会使得判定条件更直观、更容 易操作。为了达到上述目的, 拟引入 M, 将式 ( 16) 和式 ( 17)的交点 A与M 关联。 NG与 M的关系: N G = M m N g ( 18) 将其引入式 ( 2): qg = 012UNG = 012 M m N g 015 1+ Ac M m N g - 1 0149 ( 19) 交点 A即式 ( 9)与式 ( 19)等值,根据等式求解M: M = 17 280 012 M m N g 015 1+ Ac M m N g - 1 0149 q0 kh ( 20) 由式 ( 20)可以看出,在 m、N g确定后, 交点 A所 对应的设计总人数 (M )仅与 qo和 kh的乘积有关。 根据 03版 /建规 0中表 31119对住宅类别和卫生器 具设置的标准,可以确定 m、N g; 设定不同 qo与 kh, 采用迭代法求出交点 A处的M ,具体情况见表 4。 表 4中的数据可以作为判定式 ( 19)、( 20)取舍 的条件。例如: N g为 5, q0 kh为 550,可以从表 4中找 到 A点的M 等于 6 400, 如果此时计算节点的M < 6 400,则选用式 ( 19) , 反之选用式 ( 20)。若遇到表 4 中未有的数据, 可采用内插法进行计算。 表 4 设计总人数 (M )和用水定额与时变化系数的乘积 (q ok h )的关系 N g 3 4 5 6 7 8 9 10 q0 kh 350 10 200 9 600 8 900 8 200 7 600 400 9 100 8 700 8 100 7 600 7 100 6 650 450 8 200 7 900 7 500 7 100 6 650 6 250 5 900 500 7 400 7 200 6 900 6 600 6 250 5 900 5 600 5 350 550 6 700 6 700 6 400 6 200 5 900 5 600 5 350 5 100 600 6 100 6 100 6 000 5 800 5 550 5 300 5 050 4 850 650 5 600 5 700 5 600 5 400 5 250 5 000 4 800 4 650 700 5 200 5 300 5 200 5 100 4 950 4 800 4 600 4 450 6

总结

初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf

综上所述, 根据预先设定的原则,在计算居住小 区室外给水管网节点流量时, 式 ( 1 )的计算结果与 式 ( 19)、( 20)偏差较大,不符合根据预先设定的原 则。采用式 ( 19)、( 20)的交点 A所对应的 M 作为 判定条件,对式 ( 19)、( 20)进行取舍,取代原条文中 3 000人、支、环状管网的判定条件,解决了原条文覆盖 范围存在空白点的问题, 且根据 A点所对应的 M值 选择公式,其计算结果的准确性要比原条文高。 参考文献 1 张淼. 5建筑给排水设计规范 6 (GB 50015) 2003 )局部修订主要 内容介绍.给水排水, 2008, 34( 10 ) : 1~ 5 2 仇让凯,陈桂德. 对5建筑给排水设计规范 63. 6. 4条的解读. 给 水排水, 2006, 32( 8 ) : 108~ 109 3 吴杰生. 居住小区给水管道设计流量计算探讨. 山西建筑, 2003, 29( 7 ) : 129~ 130 4 唐朝春,罗跃年,冯巍. 住宅小区生活给水设计秒流量计算探讨. 南方冶金学院学报, 2003, 24( 5) : 73~ 76 x 通讯处: 200002上海市黄浦区江西中路 246号 9楼华 东建筑设计研究院机电一所 电话: ( 021) 63217420 6935 E-ma i:l zy f0403@ ecad.i com 收稿日期: 2009 06 09