排水立管瞬間流量測試法面臨的難題

趙世明１　孟德良２

）（０００４４；２山東建筑大學(xué)，濟(jì)南�。玻保埃保担埃敝袊�建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京�。�

并需要反復(fù)拆裝試驗(yàn)系統(tǒng)；　　摘要　歸納了瞬間流量法面臨的測試量比恒定流量法大幅度增加，

立管的通水能力數(shù)值需要人為選值，試驗(yàn)客觀性變差；把立管流量變化范圍中的最大瞬間值選為立管的通水能力，用于工程設(shè)計(jì)不安全；把用水高峰時(shí)段立管中的連續(xù)水流工況排除缺少證據(jù)支持；通水能力測試點(diǎn)和工程中的設(shè)計(jì)秒流量位置相沖突、不匹配；測試的通水能力是瞬間值，而工程中的設(shè)計(jì)秒流量是時(shí)段平均值，二者相沖突、不匹配等難題，并加以分析。

關(guān)鍵詞　排水立管　通水能力　瞬間流量測試方法　瞬間值　時(shí)段平均值

DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0017

我國興建的排水試驗(yàn)塔做了大量的排水　　近幾年，

立管通水能力和特殊接頭排水能力試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果

集中地體現(xiàn)在特殊單立管排水系統(tǒng)的各技術(shù)規(guī)程中

以及立管通水能力的ＣＳ測試標(biāo)準(zhǔn)中。這些試驗(yàn)，ＥＣ

都是采用國際上普遍采用的恒定流測試方法。正在

編制的行標(biāo)《住宅排水系統(tǒng)排水能力測試標(biāo)準(zhǔn)》和修

，認(rèn)為采編的國標(biāo)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》０１５ＧＢ５０　

用瞬間流量方法測試立管的通水能力更適合我國的

工程實(shí)際，因此正在探索瞬間流量測試方法。

瞬間流量測試法和恒定流量測試法相比，其難

度大幅度增加。從目前情況看，至少存在著以下困

難尚難解決。

１　測試工作量巨大且繁瑣

瞬間流量測試法中，一個(gè)既定組合的器具沖水，

１］，在立管中各過水?dāng)嗝嫔袭a(chǎn)生的流量是不一樣的［

如圖１。若要測得流量沿立管的分布，就需要在多

個(gè)斷面上測量。由于測試儀表和測試方法的制約，

每一次沖水只能測得一個(gè)斷面的流量。這樣，對于

每一個(gè)既定組合的器具沖水，就需要重復(fù)沖水試驗(yàn)

很多次，才能得到立管中的流量分布，這比恒定流量

試驗(yàn)中的測試次數(shù)成數(shù)倍地增加。并且瞬間流量法

測量每個(gè)斷面處的流量，都要截?cái)嗔⒐�，在截�(cái)嗵幱?/p>

測量容器承接立管中的排水，轉(zhuǎn)換出流量值，見圖

要耗２。這種巨量的測試工作量和頻繁地拆斷立管，

費(fèi)大量的時(shí)間和人力，并且反復(fù)拆裝對氣密性有要

求的試驗(yàn)對象，在標(biāo)準(zhǔn)的測試方法中是難以接受的

。圖１　

流量沿立管高度變化圖２　

流量測量容器７４　給水排水�。郑�４１　Ｎｏ．１�。玻埃保担铮�

２　立管的通水能力取值要人為確定

試驗(yàn)中，立管的通水能力是取立管內(nèi)最大負(fù)壓或正壓達(dá)到４ａ時(shí)的立管流量。在瞬間流量測００Ｐ試法中，對應(yīng)這個(gè)壓力的立管流量是不唯一的，存在有無限多個(gè)。沿水流方向，流量逐漸減小，到立管底

１，２］

，如圖１和圖３。并且每一個(gè)過水部衰減到最�。�

的通水能力試驗(yàn)數(shù)據(jù)。把一個(gè)最有利的而不是最不利的試驗(yàn)數(shù)據(jù)挑選出來代表通水能力，對于被測試的產(chǎn)品來說自然是個(gè)漂亮的數(shù)據(jù)，但用于工程設(shè)計(jì)是不安全的，即使乘了折減系數(shù)仍無法判斷其安全性。

瞬間流量測試法中立管底端的流量測試值最小，屬最不利流量，用于工程設(shè)計(jì)較安全，并且容易測試，是否可以選作立管的通水能力呢？答案是否定的。因?yàn)樵摿髁繙y試值受立管高度的影響太大（）。圖３中同樣的器具沖水，見圖３放在１５層沖水和放在４層沖水所產(chǎn)生的立管底部流量差異非常

２］

，甚至可達(dá)２～３倍。大［

——從零逐漸斷面都存在一個(gè)不同的最大瞬間流量—

３］

，如圖４。從排增大，達(dá)到最大值又逐漸減小到零［

水支管下方的最大瞬間流量衰減到立管底部的流量值之間，每一個(gè)流量都是客觀存在。但取用哪一個(gè)值作為立管的通水能力，需要人為選擇。這樣，試驗(yàn)給出的立管通水能力就不可避免地?fù)竭M(jìn)了人為因素，客觀性大打折扣

。

４　高峰用水時(shí)段排水立管中連續(xù)水流現(xiàn)象被忽視

一個(gè)排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的衛(wèi)生器具越多或者說越到系統(tǒng)的下游，則流量越大，波動(dòng)越小；相反，越到系統(tǒng)的上游，或承接的衛(wèi)生器具越少，則流量越小且變化越大，甚至呈現(xiàn)流量時(shí)有時(shí)無現(xiàn)象（即使在用水高峰。同樣，時(shí)段）對于排水立管系統(tǒng)，每一個(gè)樓層橫支管都屬于上游最起端，流量時(shí)有時(shí)無是非常正常的。但是對于立管的下部或底端，由于處于系統(tǒng)的下游，在系統(tǒng)用水的高峰時(shí)段形成連續(xù)的排水水流也是很正常的現(xiàn)象。不經(jīng)過實(shí)際的觀察實(shí)測，就主觀地否認(rèn)、排除立管中的這種連續(xù)水流現(xiàn)象，從而認(rèn)定只用瞬間排水工況代表立管排水并安排試驗(yàn)，至少帶有片面性，其結(jié)果是不能令人信服的。除非能夠證明：用水高峰時(shí)段排水立管中的連續(xù)排水水流工況是不存在的，或者，即使這種連續(xù)水流存在，也不屬于最不利工況。但現(xiàn)實(shí)是，該工程觀測證明至今并未進(jìn)行。

５　測得的立管通水能力和工程設(shè)計(jì)流量不匹配

建筑排水設(shè)計(jì)中，選擇立管管徑時(shí)依據(jù)的流量是排水設(shè)計(jì)（秒）流量，該流量是根據(jù)設(shè)計(jì)秒流量公

４］

，見下式。式計(jì)算得來的［

圖３　

底端流量隨排水點(diǎn)高度的變化

圖４　斷面流量隨時(shí)間變化

３　取立管中的瞬間最大流量作通水能力用于工程

設(shè)計(jì)不安全

傾向于取立管中的最大瞬間流　　萬科塔試驗(yàn)中，

量作為立管的通水能力。這個(gè)流量，是立管中某一個(gè)斷面上的瞬間高峰流量，用它代表立管的通水能力，是不能用于工程設(shè)計(jì)的。主要原因是：該流量是立管中無數(shù)個(gè)流量值中的瞬間最高值，是個(gè)最有利

０．ｐ＋１２αｑｑｍａｘｐ＝

——計(jì)算管段排水設(shè)計(jì)秒流量，／；式中ｑＬｓｐ—

（）１

——計(jì)算管段的衛(wèi)生器具排水當(dāng)量總數(shù)；Ｎｐ———根據(jù)建筑物用途而定的系數(shù)；α—

——計(jì)算管段上最大一個(gè)衛(wèi)生器具的排水ｑｍａｘ—

／。流量，Ｌｓ我們采用該公式，應(yīng)該相信該公式是準(zhǔn)確

有依

給水排水�。郑�４１�。危铮�１�。玻埃保担铮�

７５　

據(jù)的，是經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的，而不是憑空捏造的（當(dāng)然。由公式也需要改進(jìn)、修正，但這是另外一個(gè)問題）此可以推測，在建立該公式并在實(shí)際運(yùn)行的建筑中測試、驗(yàn)證該公式時(shí)，需要測量系統(tǒng)的實(shí)際排水流量，以檢查公式的計(jì)算結(jié)果和實(shí)踐的吻合程度，從而使業(yè)界接受該公式。該流量的合理測試點(diǎn)應(yīng)該是安排在系統(tǒng)的出口，也就是排出管的出口或者立管的底部，這樣才能實(shí)施測試。很難想象，把測試點(diǎn)選在系統(tǒng)中途，截?cái)嗔⒐芷茐倪\(yùn)行著的系統(tǒng)去檢測流量。指出這一點(diǎn)的目的是想說明，立管的設(shè)計(jì)流量公式是用立管出口的流量檢驗(yàn)、修正、吻合的，這樣，公式計(jì)算出的流量當(dāng)然是立管底部或出口的流量，而不是系統(tǒng)中途的流量。

然而，瞬間流量試驗(yàn)法給出的立管流量并不是在立管底部測得的流量，而是在立管中途測得的流量，這個(gè)流量和設(shè)計(jì)工程師用式（計(jì)算的設(shè)計(jì)流１）量，在概念上或量值上是不同的，二者是沒有交集、沒有聯(lián)系的。也正是由于沒有關(guān)聯(lián)性，瞬間流量試驗(yàn)法才費(fèi)盡周折到立管的各個(gè)斷面去測量流量，而無法取用立管底部的流量做代表。

工程設(shè)計(jì)中是用式（計(jì)算的立管下游總流量１）選用管徑，而瞬間測試法給出的立管流量并不是立管底部的值，二者無法匹配。

６　瞬間流量和設(shè)計(jì)流量的定義相沖突

［］４

《的術(shù)語中對給排水建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》“設(shè)計(jì)流量”的定義是：給水或排水某種時(shí)段的平均流量作為建筑給排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)。這說明，在工程設(shè)計(jì)中用設(shè)計(jì)秒流量公式計(jì)算出的、用以選擇排水立管管徑的設(shè)計(jì)流量是排水高峰某時(shí)段的平均流量，而不是最大瞬間流量。而瞬間流量測試方法中給出的是排水立管中的最大瞬間流量。這是兩個(gè)時(shí)間概念不同的流量。因此，用設(shè)計(jì)秒流量去和排水立管中的瞬間流量（或稱通水能力）相比較從而試圖選擇管徑是無意義的，就像試圖用系統(tǒng)的最大小時(shí)流量和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)秒流量相比較一樣無意義。

為了實(shí)現(xiàn)管徑選擇，需要統(tǒng)一兩個(gè)流量的時(shí)間概念。流量概念應(yīng)和設(shè)計(jì)規(guī)范相一致，測試中的立管流量應(yīng)該采用和設(shè)計(jì)秒流量相對應(yīng)時(shí)段的平均流量，而不是瞬間流量，這樣測得的通水能力才能夠用于工程設(shè)計(jì)工作中的管徑選擇。測試中若采用時(shí)間

７６　

給水排水�。郑�４１�。危铮�１�。玻埃保担铮�

平均流量，其數(shù)值顯然要比瞬間高峰值小，因此立管通水能力的數(shù)值必然會(huì)（比瞬間值）減小。至于這個(gè)平均時(shí)段是多長，應(yīng)在設(shè)計(jì)秒流量的概念中尋找答案。

當(dāng)然，最省事的辦法是對設(shè)計(jì)規(guī)范中的設(shè)計(jì)秒流量概念進(jìn)行修改，回避這個(gè)時(shí)間平均的概念，使之向瞬間流量試驗(yàn)法中的流量概念靠攏，同時(shí)保持秒流量計(jì)算公式不變。筆者認(rèn)為這樣雖然可以避免二者的概念沖突，但后果是對建筑排水理論體系造成硬傷。７　結(jié)論

瞬間流量測試法面臨的難題有：

（）測試工作量需要數(shù)倍地增加，并且要反復(fù)拆１

裝試驗(yàn)系統(tǒng)破壞密封。

（）立管的通水能力數(shù)值沿水流路程顯著變化，２

需要人為選值，試驗(yàn)客觀性變差。（）選立管高程上的最大瞬間值做為立管的通３水能力，用于工程設(shè)計(jì)不安全。把立管底端的流量測試值選做立管的通水能力，也行不通。

（）把用水高峰時(shí)段立管中的連續(xù)水流工況排４除在外，缺少證據(jù)支持。（）測試的通水能力是立管中途斷面上的值，工５

程中的設(shè)計(jì)秒流量是立管底部的值，二者概念不同，不匹配。

（）測試的通水能力是瞬間值，工程中的設(shè)計(jì)秒６

流量是時(shí)段平均值，二者相沖突、不匹配，無法用于管徑選擇。

因此筆者認(rèn)為若要把瞬間流量測試法制定為標(biāo)準(zhǔn)或使該試驗(yàn)結(jié)果用于工程設(shè)計(jì)規(guī)范，就必須妥善解決上述問題。

參考文獻(xiàn)

鄭培壯，李軍，等．伸頂通氣排水系統(tǒng)定流量與瞬間流量排１　張哲，

（）：水方式的不同區(qū)域匯合流量對比．給水排水，４，４０８９４～９８０１２張哲．住宅排水系統(tǒng)排水能力測試方法總結(jié)．給水排水，２　張磊，

（）：４，４０８９９～１０１０１２

高乃云，張哲．伸頂通氣管道系統(tǒng)中瞬間流排水特性的影３　區(qū)永杰，

響因素研究（三）瞬間流量在伸頂通氣排水系統(tǒng)中流量與壓力的（）：關(guān)系探討．給水排水，４，４０４９２～９５０１２