[发明专利]圆管临界水深的评估方法

权利要求书

1.圆管临界水深的评估方法，其特征在于，包括钢筋混凝土管、环保低碳无毒屏障漆GZ-820，其特征在于：所述的钢筋混凝土管内壁施涂GZ-820环保低碳无毒屏障漆，所述钢筋混凝土管包括尾部管道，当所述尾部管道不大于250米时采用临界水流概念缩小管径，具体的计算步骤如下：

1)、利用如下公式计算出雨水管的流速；

v＝R2/3I0.5/n

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

非充满圆形过水断面A、水力半径R等是水深h的复杂函数，按图1可建立下式：

A＝KAd2 式1

式中A——过水断面面积(m2)；

KA——系数；d——直径(m)；h——水深(m)；

其中Bk为相应hk(m)的水面宽度即弦长，

KA与充满度a＝h/d或aK＝hk/d有关；

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

式中计算cos-1(1-2a)时，以弧度(RADIAN)为准；

R＝KRd 式2

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

式中KR——系数。根据式1A和2A可算出KA和KR，详见表2和表4；

2)、Φc值的引入；

根据Q＝Av＝AR2/3I0.5/n可改写为下式：

Q＝d8/3I0.5KR2/3KA/n

令KR2/3KA＝1/ΦC，则：

Φc＝d8/3I0.5/nQ (Φc计算公式) 式3

Φc＝1/KR2/3KA (Φc造表公式) 式4

式中Q——流量(m3/s)；Φc——参数，规范、手册及大学教材均找不到的系数，详见表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)、设计优化

根据外排规，充满度a取1，为使设计优化，选择a＝0.94和0.82对比，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俗称比阻(s2/m6)‰，

并按Kc＝1/KAd2 式5A

选用流速系数列入表3；

Φc、KA、KR和ψc均与a有关；

4)、临界水深计算

水力学教科书等资料介绍过矩形或梯形断面hk的求解法，尚未涉及圆管的领域。为此引出ψc参数，解决圆管hk的计算难题；

Bk为相应于hk(m)的水面宽度(m)，即弦长；

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的简化公式) 式7

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

式中α0——动能系数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 。