排水管渠水力特性及设计方法的比较研究

摘要

排水管渠设计计算中粗糙系数是一个关键参数,其值与管道水力特性的变化关系也是水力学中的一个难点。本文就圆管无压均匀流水力计算公式及管道粗糙系数进行分析,探讨了粗糙系数在公式计算中的作用及其对不同公式计算结果的影响,并结合工程设计对适用于UPVC排水管的不同水力计算公式进行了比较。 本文研究表明：在不同排水管道水力计算公式中,粗糙系数的取值是影响计算结果的重要因素。曼宁公式与巴浦洛夫斯基公式同为计算谢才系数的经验公式,在其它条件相同的情况下,粗糙系数的取值还受管道Re数、水力半径等多种因素影响。 适合各计算公式的粗糙系数需通过率定的方法确定,所得数值与率定的方法及率定时其它水力要素的确定方法有关。与水力摩阻系数类似,粗糙系数也具有分区特性,粗糙区和光滑区的界限与Re数和管道相对粗糙度都有关。随着管道相对粗糙度减小,巴浦洛夫斯基计算公式因水力半径变化引起的粗糙系数相对变化率比曼宁公式计算值要小,公式结果具有更好的稳定性。 对塑料排水管实测数据分析表明：当水深接近管顶时,在粗糙系数n取值0.009时,曼宁公式计算值比实测值小10～20％。巴浦洛夫斯基计算公式适合UPVC管的水力计算,采用n=0.0115计算UPVC管各级别管径,并应用于排水工程设计,其计算结果与实测结果及曼宁公式计算结果较为一致,并且取值相对合理,该公式可以作为UPVC管水力计算使用公式。本文还以流量为形状特征参数,推导了水流流速计算表达式。 在分析UPVC排水管水力特性及设计方法的基础上,本文对新型塑料检查井与传统的砖砌检查井进行了综合技术经济比较,论证了塑料检查井在街坊小区排水管施工中推广应用的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1我国排水管道系统简况

1.2排水管渠的发展趋势

1.3硬聚氯乙稀(UPVC)排水管使用情况及研究状况

1.4问题的提出及研究内容

第二章管道沿程损失计算公式研究

2.1管道层流及紊流理论

2.2管道沿程损失计算公式比较

2.3比较与结论：

2.4本章小结

第三章管道沿程损失主要影响因素分析

3.1粗糙系数特性

3.2管道水流水力特性与粗糙系数相关关系

3.3粗糙系数的理论计算

3.4粗糙系数在半经验公式中的变化分析

3.5粗糙系数的率定

3.6本章小结

第四章UPVC排水管水力特性分析

4.1实测UPVC排水管水力特性与理论比较

4.2巴浦洛夫斯基公式粗糙系数的估算

4.3UPVC排水管水力计算公式研究

4.4UPVC排水管水力计算案例

4.5本章小结

第五章塑料管材在市政工程中应用的新进展

5.1检查井及塑料检查井

5.2塑料检查井的构成

5.3塑料检查井选用及施工方法要点

5.4砖砌检查井与塑料检查井综合性能比较

5.5工程案例

5.6本章小结

第六章结论及展望

6.1主要研究结论

6.2前景展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表的论文