民用建筑室内给排水的设计问题探讨

史 云 刘 斌

（1.天津市颐和城市建筑设计有限公司；2.河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，河北，300060）

民用建筑室内给排水的设计问题探讨

史 云1刘 斌2

（1.天津市颐和城市建筑设计有限公司；2.河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，河北，300060）

本文在分析建筑室内生活排水系统排水特点和国内外建筑排水设计秒流量计算方法的基础上，结合国外常用的用于室内给水计算的概率方法，即亨特概率法，提出了基于概率论的建筑室内排水设计秒流量计算方法。

建筑排水；排水设计秒流量；亨特概率法

一、问题的提出和意义

随着我国全面建设小康社会事业的展开，居民对高质量、高品位生活环境的追求也在提高，但在室内排水方面，大多数住宅建筑都还是在采用传统的室内排水做法。虽然传统的室内排水技术在我国应用已有几十年的历史，但是一些难题仍然没有解决，像噪音问题、废水溢出问题、滴水和渗漏问题等等，并且随着时代的发展，一些新的问题又凸现出来，如卫生器具摆放受限制等。这些问题轻则影响居民生活，重则会引起民事纠纷、疾病扩散，造成严重的后果。独立、完整、自由、节省、健康是建筑室内排水系统的未来发展方向，因此传统的室内排水系统的改进和优化愈来愈显示出迫切性和重要性，加强室内排水系统的改进和优化研究是十分必要的。

二、传统排水设计流量计算存在的问题

排水设计秒流量反映了室内生活排水管道的设计负荷，是确定各管段管径的依据。因此研究合理的排水设计秒流量计算方法具有重要的现实意义。

建筑内部排水设计秒流量有三种传统计算方法：经验法、平方根法和概率法。我国目前采用平方根法。

我国现行的排水设计秒流量计算方法反映的因素不够全面，公式适用的范围小，在理论上及实际应用中存在以下问题：

①式 (2.1)和式(2.2) 都没有考虑生活排水的随机性；

②式(2.1)对影响排水量的各种实际因素如卫生器具使用频率、卫生器具组合形式、单位器具负荷人数等，反映不够充分。

③计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量qmax是式(2.1)的修正项，它体现了公式的经验性，但当卫生器具较多，Np较大的情况下，计算结果比较大，qmax也就失去了相应的修正作用。

④按式(2. 1)计算设计的工程有时出现管径偏小、排水不畅的情况，反映了计算公式的不合理性。

⑤根据规范规定，卫生器具较少时，式(2.1)计算结果有时会大于该管段上卫生器具排水流量的总和，则应按卫生器具排水流量的累加值进行计算。这也反映了计算公式的不合理性。

三、建筑室内排水设计流量计算的优化和改进

1、亨特概率法

假设某给水管段上连接有 N个卫生器具，各个器具的开启和关闭相互独立，每个卫生器具的额定秒流量为q0，则通过该计算管段的最大给水秒流量为q0N，最小给水秒流量为零，任意时刻通过该管段的给水秒流量为 q(0≤q≤q0N)。设计系统应降低管材耗量，并保证不间断供水，以满足用户的需要。因此，可以只研究极限情况，即最大日最大时的用水量。假设最大时每个卫生器具的使用概率为p，则不被使用的概率为 (1-p)，对于只有一种卫生器具构成的单一系统，表示如下：

其中：Pm—至多有m个器具同时的概率值，即给水保证率，为0. 99；

m —卫生器具同时使用个数设计值；

p —用水高峰期单个卫生器具的使用概率；

N —管段连接的卫生器具数。

根据3.1式在已知N、p 的条件下，可求出满足Pm≥0.99的m值。卫生器具同时

使用个数设计值的概念是与设计秒流量的概念相对应的，计算管段的设计秒流量为：

式中，qg—计算管段的设计秒流量，L/s；

q0—单个卫生器具的额定秒流量，L/s。

2、结合亨特概率法计算室内排水设计秒流量

（1）模型的建立

由于每个卫生器具的排水都是随机过程，卫生器具在使用中互不影响，若每个卫生器具类型相同且服务人数相同，则卫生器具在用水高峰期所观察时段正在排水的概率p 是相同的。假设有n 个相同的卫生器具，我们知道任何一个卫生器具在每次观察时只有排水和不排水两种情况，若把第 i 个卫生器具在观察时的使用情况用随即变量 Yi表示，卫生器具使用和不使用两种情况分别用 1 和 0 来表示，则有下面的表示式：

（2）卫生器具排水概率 p 和排水保证率 Pm 的确定

在用亨特概率法建立的排水设计秒流量计算模型中，计算管段的同种卫生器具的个数 n 和卫生器具的排水额定流量 q0都可以确定，但要想求得 m 值，还需要确定单个卫生器具的排水概率 p 和排水保证率 Pm。

① 卫生器具的排水概率 p 的确定：

器具排水概率 p是重要的设计参数，其值直接影响设计秒流量的大小。建筑的性质、居民生活习惯、气候、使用人数和集中用水时间的长短等因素都会影响p的取值。根据下式来确定p：

式中，t —卫生器具单次排水时间，s；

s —用水高峰时间段人均使用次数，次/人；

r —使用人数；

T —用水高峰时间长度，h。

② 排水保证率 Pm的确定：

排水保证率Pm决定卫生器具最大排水个数 m，Pm值的选定对排水设计秒流量有直接影响。在亨特概率法中的给水保证率取为 0.99，即在实际应用过程中，设计管段出现实际用水流量大于设计用水流量的可能性是 0.01。在建筑排水中，若实际排水流量若大于设计排水流量(即有超过m 个卫生器具在同时排水)时会造成建筑内部排水不畅，污水外溢到室内地面，或管内气压波动，有毒有害气体进入房间，危害人体健康，影响室内环境卫生，其危害性很大，从影响程度来讲，排水保证率的取值要高于给水保证率，综合考虑Pm取为 0.998。

（3）计算管段的总设计秒流量

确定排水概率和排水保证率后，逐个求出计算管段各种类型卫生器具的同时排水器具最大数 mi和设计秒流量mi0iq ，则计算管段的总设计秒流量：

式中，k—计算管段卫生器具的种类。

四、结论

本文从排水管道设计秒流量计算方面对建筑室内排水系统进行了优化研究。建筑室内生活排水系统的排水设计秒流量计算应采用概率法来计算。本文结合建筑室内生活排水的特点，建立了基于概率论二项分布理论的数学模型。

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【文章编号】1674-3954（2011）03-0205-01