[发明专利]圆管临界水深的评估方法

摘要

本发明涉及圆管的排洪工程造价的评估方法的技术领域，公开了圆管临界水深的评估方法，包括钢筋混凝土管、环保低碳无毒屏障漆GZ‑820，所述的钢筋混凝土管内壁施涂GZ‑820环保低碳无毒屏障漆增加光滑程度使水力粗糙系数n由0.014下降至0.009，大部分管段充满度由常规的α＝1改进为α＝0.94，尾部管道(≤250m)采用临界水流概念缩小管径，从而达到降低工程造价的目的。

主权项

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2KR＝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3Φc＝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3AQ＝d8/3I0.5/nΦc 式3BI＝(ΦcnQ/d8/3)2 式3C3)、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6KCH＝2[a(1-a)]0.5 式6AAk3/Bk＝(KA3/KCH)d5＝α0Q2/g，令ψc2＝KA3g/KCH，Ψc＝α00.5Q/d2.5(ψc的简化公式) 式7Ψc＝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 。