[發明專利]圓管臨界水深的評估方法

在審

• 申請號: 201711144438.7
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN108038267A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 王子龍;肖睿書
• 申請（專利權）人: 華藍設計（集團）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.圓管臨界水深的評估方法，其特征在于，包括鋼筋混凝土管、環保低碳無毒屏障漆GZ-820，其特征在于：所述的鋼筋混凝土管內壁施涂GZ-820環保低碳無毒屏障漆，所述鋼筋混凝土管包括尾部管道，當所述尾部管道不大于250米時采用臨界水流概念縮小管徑，具體的計算步驟如下：

1)、利用如下公式計算出雨水管的流速；

v＝R2/3I0.5/n

式中v——流速(m/s)；R——水力半徑(m)；I——水力坡降；n——粗糙系數；

非充滿圓形過水斷面A、水力半徑R等是水深h的復雜函數，按圖1可建立下式：

A＝KAd2 式1

式中A——過水斷面面積(m2)；

KA——系數；d——直徑(m)；h——水深(m)；

其中Bk為相應hk(m)的水面寬度即弦長，

KA與充滿度a＝h/d或aK＝hk/d有關；

KA＝0.25cos-1(1-2a)+(a-0.5)[a(1-a)]0.5 式1A

式中計算cos-1(1-2a)時，以弧度(RADIAN)為準；

R＝KRd 式2

KR＝0.25+(a-0.5)[a(1-a)]0.5/cos-1(1-2a) 式2A

式中KR——系數。根據式1A和2A可算出KA和KR，詳見表2和表4；

2)、Φc值的引入；

根據Q＝Av＝AR2/3I0.5/n可改寫為下式：

Q＝d8/3I0.5KR2/3KA/n

令KR2/3KA＝1/ΦC，則：

Φc＝d8/3I0.5/nQ (Φc計算公式) 式3

Φc＝1/KR2/3KA (Φc造表公式) 式4

式中Q——流量(m3/s)；Φc——參數，規范、手冊及大學教材均找不到的系數，詳見表1；

利用式3可建立下列各式：

d＝(ΦcnQ/I0.5)3/8 式3A

Q＝d8/3I0.5/nΦc 式3B

I＝(ΦcnQ/d8/3)2 式3C

3)、設計優化

根據外排規，充滿度a取1，為使設計優化，選擇a＝0.94和0.82對比，建立本文表2和表3，表3的1000B按

1000B＝1000(Φcn)2/d16/3 式5

取值，1000B俗稱比阻(s2/m6)‰，

并按Kc＝1/KAd2 式5A

選用流速系數列入表3；

Φc、KA、KR和ψc均與a有關；

4)、臨界水深計算

水力學教科書等資料介紹過矩形或梯形斷面hk的求解法，尚未涉及圓管的領域。為此引出ψc參數，解決圓管hk的計算難題；

Bk為相應于hk(m)的水面寬度(m)，即弦長；

Bk＝KCHd 式6

KCH＝2[a(1-a)]0.5 式6A

Ak3/Bk＝(KA3/KCH)d5＝α0Q2/g，令ψc2＝KA3g/KCH，

Ψc＝α00.5Q/d2.5(ψc的簡化公式) 式7

Ψc＝KA1.5g0.5/KCH0.5＝2.2136KA1.5[a(1-a)]-0.25 式8

式中α0——動能系數1～1.1，取1[4]；

g——重力加速度，取9.8m/s2；Q——流量(m3/s)。

d＞0.64Q0.4＝dk 不等式9 。