何用（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院）
吳文楓（廣東省人防工程設(shè)計(jì)科研所）

　　提要：現(xiàn)行的生活給水管道設(shè)計(jì)秒流員計(jì)算式，存在缺陷和不足，應(yīng)修改，但目前的條件只能作修正。本文試推導(dǎo)修正計(jì)算式。
　　關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)秒流量 最大用水時(shí)平均秒流量 衛(wèi)生器具同時(shí)出流率

1.引言

　 我國(guó)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范一直沿用的生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式，雖經(jīng)幾次調(diào)正系數(shù)，但仍存在明顯缺陷和不足。然而要完全重新建立一套新的計(jì)算式，資料不足，直接套用美國(guó)或俄羅斯的概率法計(jì)算，亦因中國(guó)人的生活習(xí)慣.飲食傳統(tǒng)不同而不能簡(jiǎn)單照搬。本文想就已有的用水量定額，時(shí)變化系數(shù)，衛(wèi)生器具配置標(biāo)準(zhǔn)等資料，在現(xiàn)有計(jì)算式的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)計(jì)算式做修正，使其能在邏輯上合理通順。

2.基本定義

2.1 一個(gè)衛(wèi)生器具當(dāng)量的出流量，0.2L／S計(jì)。
2.2 衛(wèi)生器具同時(shí)出流率——同時(shí)出流的衛(wèi)生器具當(dāng)量數(shù)與計(jì)算的衛(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)之比，以m表示。
2.3 衛(wèi)生器具配置比例——按若干使用人數(shù)配置若于衛(wèi)生器具，即衛(wèi)生器具的當(dāng)置數(shù)與使用人數(shù)的比例。
2.4 衛(wèi)生器具極限同時(shí)出流率——衛(wèi)生器具同時(shí)出流的流量等于最大用水時(shí)平均秒流量時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的衛(wèi)生器具同時(shí)出流率，以m₀表示。
2.５界限使用人數(shù)——當(dāng)使用人數(shù)達(dá)到某一定值時(shí)，生活給水管道的設(shè)計(jì)秒流量等于最大用水時(shí)平均秒流量，此人數(shù)稱界限使用人數(shù)。
2.6 界限衛(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)——界限使用人數(shù)相對(duì)應(yīng)的所配置的衛(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)，界限衛(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)等于界限使用人數(shù)與衛(wèi)生器具配置比例的乘積，以N₀表示。

3.生活給水管道的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式的基本要求

3.1 設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式為：
　　q_g＝0.2×N_g×m
　　式中q_g——生活給水管道的設(shè)計(jì)秒流量（L／S）；
　　　　N_g——衛(wèi)生器具計(jì)算當(dāng)量總數(shù)；
　　　　0.2——一個(gè)衛(wèi)生器具當(dāng)量的額定出流量（L／S）；
　　　　m——衛(wèi)生器具同時(shí)出流量。
3.2 衛(wèi)生器具同時(shí)出流量計(jì)算式的基本要求
　　1.當(dāng)衛(wèi)生器具計(jì)算當(dāng)量總數(shù)等于1時(shí)，m＝100％；
　　2.當(dāng)衛(wèi)生器具計(jì)算當(dāng)量總數(shù)等于N₀時(shí)，m＝m₀；
　　3.當(dāng)衛(wèi)生器具計(jì)算當(dāng)量總數(shù)由1逐漸增大至N。的過(guò)程中，m值在前段下降較快，中段下降較慢，后段下降平緩。

4.設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式數(shù)學(xué)模型的選定

4.1 對(duì)現(xiàn)行計(jì)算式的分析
　　現(xiàn)行計(jì)算式可改寫(xiě)成：

　　

4.2 從改寫(xiě)后的計(jì)算式（1）可看出，括號(hào)內(nèi)是衛(wèi)生器具同時(shí)出流率計(jì)算式，但由于此計(jì)算式過(guò)于簡(jiǎn)單，自變量N_g僅在第1項(xiàng)以平方根形式出現(xiàn)，就使計(jì)算式達(dá)不到本文第3節(jié)所提出的要求。
4.3 如果將（1）式括號(hào)內(nèi)的第2項(xiàng)亦修正成自變量N_g的函數(shù)就可將現(xiàn)行公式的缺陷與不足得到基本改善。且為了使計(jì)算式不要過(guò)于復(fù)雜又能達(dá)到本文第3節(jié)的要求，結(jié)合概率計(jì)算的一般規(guī)律，筆者經(jīng)多次試算探索，確定修正計(jì)算式數(shù)學(xué)模型為：

　　

　　要滿足當(dāng) Ng＝1時(shí)m＝100％，則（2）式中α必須等于 1，故（2）式就成為：

5.以普通住宅Ⅱ作例，推導(dǎo)設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式

　　

5.1 已知推導(dǎo)參數(shù)：
　　1.最高日生活用水定額250L／人.d
　　2.每戶人數(shù)3.5人。
　　3.每戶配置衛(wèi)生器具：洗滌盆一個(gè)；洗臉盆一個(gè)；淋浴器一個(gè)：坐便器一個(gè)；洗衣機(jī)給水龍頭一個(gè)；合計(jì)當(dāng)量數(shù)＝4。衛(wèi)生器具配置比例＝4／3.5。
　　4.用水延續(xù)時(shí)數(shù)24h。
　　5.時(shí)變化系數(shù)2.8。
5.2 計(jì)算衛(wèi)生器具極限同時(shí)出流率

　　

5.3 確定界限使用人數(shù)，經(jīng)分折定為 1000人。
5.4 計(jì)算確定界限衛(wèi)生器具當(dāng)量總數(shù)

　　

5.5 計(jì)算確定β值

　　

　　得 β=0.0192

5.6 普通住宅11的生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式為：
　　當(dāng) Ng≤ 1143時(shí)：

　　

　　當(dāng) Ng＞1143時(shí)，設(shè)計(jì)秒流量以最大用水平均流量計(jì)：
　　q_g＝0.2×m₀×Ng＝0.0071×Ng

6.各類建筑的己知參數(shù)，界限使用人數(shù)和m₀β值

　　依據(jù)各種建筑的相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范中的衛(wèi)生器具配置比例和建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范中的相應(yīng)用水量定額的規(guī)定，依照上例的推導(dǎo)方法，即可計(jì)算出各類建筑的m₀值和β值，從而建立各自的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式，分別見(jiàn)表1。

表1 各類建筑推導(dǎo)參數(shù)m₀值和β值

建筑物類型 衛(wèi)生器具配比（當(dāng)量/人數(shù)） 用水定額（L/d.人） 用水延續(xù)時(shí)數(shù)（h） 時(shí)變化系數(shù) m₀（%） 界限使用人數(shù)（人） 界限當(dāng)量總數(shù)N β值 普通住宅Ⅰ 2.25/3.5 150 24 3.0 4.05 1000 643 0.00313 普通住宅Ⅱ 4.0/3.5 250 24 2.8 3.55 1000 1143 0.0192 普通住宅Ⅲ 6.0/4.0 280 24 2.5 2.7 1000 1500 0.004 別墅、高級(jí)住宅 10.0/5.0 350 24 2.3 2.33 1000 2000 0.00334 辦公樓 3.5/35 40 8.0 1.5 10.42 1000 100 0.0091 商場(chǎng) 3.5/80 40 6.0 1.5 31.75 1000 44 0.32 集體宿舍（集中衛(wèi)生間） 2.0/10 150 24 3.0 13.02 1000 200 0.1441 旅店、醫(yī)院普通病房（集中衛(wèi)生間） 3.0/10 200 24 2.5 9.65 500 150 0.0343 賓館客房、高級(jí)病房 2.0/2 300 24 2.5 4.34 1000 1000 0.0373 中、小學(xué)教學(xué)樓 1.0/20 30 8.0 2.5 26.04 1000 50 0.23 客運(yùn)站、體育場(chǎng)館、展覽中心 8.0/200 5 1 2.0 34.7 2000人/時(shí) 80 0.49

7.評(píng)價(jià)與結(jié)論

7.1 從計(jì)算式的推導(dǎo)過(guò)程和采集的原始數(shù)據(jù)，是可靠的，準(zhǔn)確的。
7.2 新計(jì)算式是原計(jì)算式的修正式，更切合用水的實(shí)際工況，并已從宏觀上步入了概率法計(jì)算范疇，由附錄對(duì)比可看出本推導(dǎo)式的計(jì)算值界于原計(jì)算式和俄羅斯及亨特概率法之間，證實(shí)其正確性。

8.調(diào)正和最后成果

8.1 將推導(dǎo)出來(lái)的秒流量計(jì)算式展開(kāi)列出計(jì)算表，發(fā)現(xiàn)4種住宅的計(jì)算結(jié)果十分相近，辦公樓在界限當(dāng)量總數(shù)范圍內(nèi)計(jì)算結(jié)果與住宅Ⅱ相近似，因此計(jì)算式可適當(dāng)合并。
8.2 β值的微小調(diào)正對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小，故應(yīng)縮減β值的小數(shù)位，使計(jì)算式使用更方便。
8.2 表1未提及的一些建筑類型，可按用水工：況套用相近的計(jì)算式，如影劇院、營(yíng)業(yè)餐廳、醫(yī)院門(mén)診部的衛(wèi)生間可套用中小學(xué)教學(xué)樓的計(jì)算式。
8.3 經(jīng)調(diào)正和歸納后，各類建筑的生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算式列于表2。

表2　 各類建筑物生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算

附錄　 住宅樓設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算結(jié)果比較 當(dāng)量Ng 現(xiàn)規(guī)范公式 本文推導(dǎo)公式 俄羅斯概率法 亨特概率法 （L/S） （L/S） （L/S） （L/S） 1.8 0.30 0.27 0.27 0.2 3.6 0.44 0.39 0.34 0.2 5.4 0.54 0.48 0.39 0.4 7.2 0.63 0.56 0.44 0.4 9.0 0.71 0.62 0.49 0.4 10.8 0.78 0.69 0.53 0.4 21.6 1.31 0.98 0.73 0.6 32.4 1.41 1.21 0.89 0.8 64.8 2.09 1.74 1.32 1.2

　　注：本表中俄羅斯和亨特概率法的數(shù)據(jù)，引自《給水排水》2000.9期，趙金玲、鄒平華《生活給水及熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算方法的研究（二）》。
　　本文得到何冠欽高級(jí)工程師指導(dǎo)，特此表示感謝。