排水管计算是指根据排水管道的流量和坡度,计算出排水管道的尺寸和材料,以确保排水系统的正常运行。下面是一个排水管计算的例题及答案。
例题:
某小区的雨水排水系统需要设计一条直径为150mm的排水管道,用于排放小区内的雨水。已知该小区的平均降雨量为30mm/h,排水管道的坡度为1‰,求该排水管道的流量和最大排水量。
解答:
1. 计算流量:
根据已知条件,平均降雨量为30mm/h,排水管道的直径为150mm,可以使用曼宁公式计算流量。
曼宁公式:Q = A * R^(2/3) * S^(1/2)
其中,Q为流量,A为横截面积,R为湿周半径,S为坡度。
首先计算横截面积A:
A = π * (d/2)^2
其中,d为排水管道的直径。
代入已知数据,可得:
A = π * (150/2)^2 = 17671.88 mm^2
然后计算湿周半径R:
R = A / P
其中,P为湿周长。
湿周长P可以通过排水管道的直径和曼宁公式中的湿周半径计算公式得到:
P = π * d
代入已知数据,可得:
P = π * 150 = 471.24 mm
代入已知数据,计算湿周半径R:
R = 17671.88 / 471.24 = 37.52 mm
最后计算流量Q:
Q = A * R^(2/3) * S^(1/2)
代入已知数据,可得:
Q = 17671.88 * (37.52)^(2/3) * (1/1000)^(1/2) = 0.785 m^3/s
所以,该排水管道的流量为0.785 m^3/s。
2. 计算最大排水量:
最大排水量是指排水管道在最大降雨量下的排水能力。
已知最大降雨量为30mm/h,排水管道的坡度为1‰,可以使用曼宁公式计算最大排水量。
最大排水量Qmax = A * R^(2/3) * Smax^(1/2)
其中,Smax为最大坡度。
最大坡度Smax可以通过排水管道的坡度和曼宁公式中的最大坡度计算公式得到:
Smax = S * (1 0.6 * S)
其中,S为排水管道的坡度。
代入已知数据,计算最大坡度Smax:
Smax = 1/1000 * (1 0.6 * 1/1000) = 0.001006 m/m
代入已知数据,计算最大排水量Qmax:
Qmax = 17671.88 * (37.52)^(2/3) * (0.001006)^(1/2) = 0.785 m^3/s
所以,该排水管道的最大排水量为0.785 m^3/s。
综上所述,该排水管道的流量为0.785 m^3/s,最大排水量也为0.785 m^3/s。