北京建筑工程學(xué)院
吳俊奇 李敬宜 李 然 丁 艷

　　建筑內(nèi)部塑料排水管已越來越多的被推廣使用，而排水橫管內(nèi)水流量大小及出流特點(diǎn)與普通排水鑄鐵管是否相同，在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意哪些問題等尚需深入研究。本文主要是通過測定坐式大便器組合出流時(shí)，排水橫管內(nèi)水流至排水立管口處的瞬時(shí)高峰流量，對排水設(shè)計(jì)秒流量公式進(jìn)行比較分析。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及測定方法

　　1) 實(shí)驗(yàn)裝置
　　實(shí)驗(yàn)裝置見圖1，排水橫管上安裝三個(gè)低水箱坐式大便器,水箱容積為12升，坐便器下水口與排水橫管垂直相連，排水橫管坡度為3.5％，為觀察水流方便管材采用透明有機(jī)玻璃管，內(nèi)徑90cm。

　　2)實(shí)驗(yàn)測定方法
　　水箱定容為12升，在排水橫管出水口處(立管)測定組合出流時(shí)，不同時(shí)間(△t=1秒)的水量，水量用重量法測定(因目前尚無合適的流量計(jì)可采用)。用秒表計(jì)時(shí)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　二個(gè)水箱、三個(gè)水箱不同組合同時(shí)出流流量測定結(jié)果分別見圖2、圖3、圖4和圖5。

　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　1）測定方法的誤差
對圖2～圖5中的曲線積分，其結(jié)果見表1，由表1可知該測定方法誤差在-1.04%——5.08%范圍，在現(xiàn)階段尚無相應(yīng)測定儀器問世之前，用于小規(guī)模研究性實(shí)驗(yàn)是可行的，但該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，但該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，需多人配合才能完成。

　　2）與理論計(jì)算公式比較
　　目前排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式有二個(gè)：
　　■用于排水不集中的建筑物
　　　q_u=0.12×a(Nu)^0.5+qumax (a)
　　a　為與建筑物性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。
　　■用于排水較集中，持續(xù)時(shí)間較長的建筑
　　q_u=∑q_p.n₀.b （b)
　　b為同一衛(wèi)生器具同時(shí)排水百分?jǐn)?shù)，規(guī)范規(guī)定沖洗水箱大便器按12%計(jì)。
　　a、b取不同值時(shí)，2個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果見表2。

　　（1）與公式（a）比較：
　　在公式(a)計(jì)算結(jié)果中，當(dāng)只有一個(gè)坐式大便器動(dòng)作出水時(shí)，設(shè)計(jì)秒流量公式計(jì)算為1.88～2.14L／s(a＝1.5～2.5)，超過了一個(gè)坐式大便器的排水額定流量1.5L／S，且明顯偏大；而當(dāng)2個(gè)坐式大便器組合同時(shí)出水時(shí)，設(shè)計(jì)秒流量公式計(jì)算為2.04～2.4L/S(a＝1.5～2.5)，實(shí)測值為2.11～2.61L／s，且相鄰二個(gè)坐式大便器動(dòng)作時(shí)，流量較大，最大為2.61L/S；三個(gè)坐式大使器同時(shí)出水時(shí)，設(shè)計(jì)秒流量公式計(jì)算為2.16～2.61／s(a＝1.5—2.5)，實(shí)測值為4L／s。即后二種情況(組合情況)的計(jì)算結(jié)果均低于實(shí)測結(jié)果，而且三個(gè)坐式大便器同時(shí)出水時(shí)的情況偏差最大。當(dāng)在確定排水橫管管徑時(shí)，前二種情況一般不會(huì)影響管徑變化，但第三種情況會(huì)使管徑的大小發(fā)生變化，根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果管徑為DNl00，而根據(jù)實(shí)測結(jié)果管徑需洲125。如按現(xiàn)行公式計(jì)算結(jié)果確定管徑在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)排水橫管內(nèi)氣壓波動(dòng)增大現(xiàn)象(排水管水力工況此處不作討論，以后會(huì)有文章論述)，對排水系統(tǒng)中的水封產(chǎn)生影響。
　　由此可知在確定二個(gè)以上大使器的排水橫管管徑時(shí)，公式計(jì)算值與實(shí)測值偏差較大，應(yīng)對公式加以修正后才能使用，對于像集體宿舍、辦公樓等公共廁所設(shè)計(jì)時(shí)，a＝1.5顯然是不合適的。
　　(2)與公式(b)比較
　　公式(b)中同時(shí)排水百分?jǐn)?shù)按規(guī)范規(guī)定取12％，當(dāng)計(jì)算值小于一個(gè)衛(wèi)生器具額定排水量時(shí)，則取一個(gè)衛(wèi)生器具的額定排水量，由表2可知，當(dāng)b＝12％和50％時(shí)，公式計(jì)算流量值遠(yuǎn)小于實(shí)測值，約為實(shí)測值的1／2。由于實(shí)測方法是測定不同組合情況同時(shí)出水，即100％動(dòng)作，而當(dāng)b＝100％時(shí)，公式計(jì)算結(jié)果比實(shí)測結(jié)果要大，但其差異不會(huì)影響到管徑的變化。如對公式計(jì)算值加以適當(dāng)修正(如修正系數(shù)η＝0.9)，則較好與實(shí)測值相吻合。
　　從實(shí)驗(yàn)過程觀察也可看出，當(dāng)三個(gè)坐式大便器同時(shí)出水時(shí)，排水橫管中上游的水流受下游出水影響很大，不能順暢流動(dòng)，排水受阻，使上游橫管內(nèi)水流充滿度增加，形成較大壓力波動(dòng)。另外當(dāng)排水橫管安裝固定后，不同組合同時(shí)出流的高峰流量出現(xiàn)的時(shí)間是基本相同的，本實(shí)驗(yàn)裝置為第9～10秒。

4　 結(jié)論

　　(1)采用重量測定方法在研究性實(shí)驗(yàn)中是可行的。
　　(2)對公式(a)：
　　①一個(gè)衛(wèi)生器具出水時(shí)，公式計(jì)算值大于實(shí)測值；
　　②二個(gè)及三個(gè)衛(wèi)生器具組合同時(shí)出水時(shí)，公式計(jì)算值小于實(shí)測值，且三個(gè)衛(wèi)生器具同時(shí)出水時(shí)的流量已影響排水橫管管徑大小。
　　(3)對公式(b)：
　　①b=12％、50％時(shí)，公式計(jì)算值明顯小于實(shí)測值；
　　②b=100％時(shí)，公式計(jì)算結(jié)果大于實(shí)測情，但不影響管徑大小的變化。
　　（4）公式(a)不適用于宿舍、辦公樓等公共廁所內(nèi)大便器排水橫管管徑的確定。而直用公式(b)，如在計(jì)算中考慮水流相互干擾引入修正系數(shù)(如η=0.9)，即取b＝90％則公式計(jì)算值與實(shí)測值有較好的一致性。