塑料排水横管流量测定及特点

北京建筑工程学院
吴俊奇 李敬宜 李 然 丁 艳

　　建筑内部塑料排水管已越来越多的被推广使用，而排水横管内水流量大小及出流特点与普通排水铸铁管是否相同，在设计上应注意哪些问题等尚需深入研究。本文主要是通过测定坐式大便器组合出流时，排水横管内水流至排水立管口处的瞬时高峰流量，对排水设计秒流量公式进行比较分析。

1 实验装置及测定方法

　　1) 实验装置
　　实验装置见图1，排水横管上安装三个低水箱坐式大便器,水箱容积为12升，坐便器下水口与排水横管垂直相连，排水横管坡度为3.5％，为观察水流方便管材采用透明有机玻璃管，内径90cm。

　　2)实验测定方法
　　水箱定容为12升，在排水横管出水口处(立管)测定组合出流时，不同时间(△t=1秒)的水量，水量用重量法测定(因目前尚无合适的流量计可采用)。用秒表计时。

2 实验结果

　　二个水箱、三个水箱不同组合同时出流流量测定结果分别见图2、图3、图4和图5。

　　3 实验结果分析

　　1）测定方法的误差
对图2～图5中的曲线积分，其结果见表1，由表1可知该测定方法误差在-1.04%——5.08%范围，在现阶段尚无相应测定仪器问世之前，用于小规模研究性实验是可行的，但该方法劳动强度大，但该方法劳动强度大，需多人配合才能完成。

　　2）与理论计算公式比较
　　目前排水设计秒流量计算公式有二个：
　　■用于排水不集中的建筑物
　　　q_u=0.12×a(Nu)^0.5+qumax (a)
　　a　为与建筑物性质有关的系数。
　　■用于排水较集中，持续时间较长的建筑
　　q_u=∑q_p.n₀.b （b)
　　b为同一卫生器具同时排水百分数，规范规定冲洗水箱大便器按12%计。
　　a、b取不同值时，2个公式的计算结果与实测结果见表2。

　　（1）与公式（a）比较：
　　在公式(a)计算结果中，当只有一个坐式大便器动作出水时，设计秒流量公式计算为1.88～2.14L／s(a＝1.5～2.5)，超过了一个坐式大便器的排水额定流量1.5L／S，且明显偏大；而当2个坐式大便器组合同时出水时，设计秒流量公式计算为2.04～2.4L/S(a＝1.5～2.5)，实测值为2.11～2.61L／s，且相邻二个坐式大便器动作时，流量较大，最大为2.61L/S；三个坐式大使器同时出水时，设计秒流量公式计算为2.16～2.61／s(a＝1.5—2.5)，实测值为4L／s。即后二种情况(组合情况)的计算结果均低于实测结果，而且三个坐式大便器同时出水时的情况偏差最大。当在确定排水横管管径时，前二种情况一般不会影响管径变化，但第三种情况会使管径的大小发生变化，根据公式计算结果管径为DNl00，而根据实测结果管径需洲125。如按现行公式计算结果确定管径在实际使用中会出现排水横管内气压波动增大现象(排水管水力工况此处不作讨论，以后会有文章论述)，对排水系统中的水封产生影响。
　　由此可知在确定二个以上大使器的排水横管管径时，公式计算值与实测值偏差较大，应对公式加以修正后才能使用，对于像集体宿舍、办公楼等公共厕所设计时，a＝1.5显然是不合适的。
　　(2)与公式(b)比较
　　公式(b)中同时排水百分数按规范规定取12％，当计算值小于一个卫生器具额定排水量时，则取一个卫生器具的额定排水量，由表2可知，当b＝12％和50％时，公式计算流量值远小于实测值，约为实测值的1／2。由于实测方法是测定不同组合情况同时出水，即100％动作，而当b＝100％时，公式计算结果比实测结果要大，但其差异不会影响到管径的变化。如对公式计算值加以适当修正(如修正系数η＝0.9)，则较好与实测值相吻合。
　　从实验过程观察也可看出，当三个坐式大便器同时出水时，排水横管中上游的水流受下游出水影响很大，不能顺畅流动，排水受阻，使上游横管内水流充满度增加，形成较大压力波动。另外当排水横管安装固定后，不同组合同时出流的高峰流量出现的时间是基本相同的，本实验装置为第9～10秒。

4　 结论

　　(1)采用重量测定方法在研究性实验中是可行的。
　　(2)对公式(a)：
　　①一个卫生器具出水时，公式计算值大于实测值；
　　②二个及三个卫生器具组合同时出水时，公式计算值小于实测值，且三个卫生器具同时出水时的流量已影响排水横管管径大小。
　　(3)对公式(b)：
　　①b=12％、50％时，公式计算值明显小于实测值；
　　②b=100％时，公式计算结果大于实测情，但不影响管径大小的变化。
　　（4）公式(a)不适用于宿舍、办公楼等公共厕所内大便器排水横管管径的确定。而直用公式(b)，如在计算中考虑水流相互干扰引入修正系数(如η=0.9)，即取b＝90％则公式计算值与实测值有较好的一致性。