雨水管道水力设计的可靠性计算

张子贤　王瑞恩

　提要

:　雨水管道水力设计中,由于各水力因子的不确定性,管道的过水能力是一随机变量。文中

分析了各水力因子的不确定性

,并通过一次二阶矩法求过水能力的统计参数,给出了过水能力的

均值、变差系数的计算式以及管道水力设计可靠度的计算式和计算方法。算例表明

,现行的水力计

算方法

,水力设计的可靠度较低。 

0　引言　　

　　城市雨水管道设计中

,一般只考虑水文因素造成的不确定性,即考虑雨水流量的不确定性,首

先通过拟定雨水排除设计标准

,确定雨水设计流量,然后按此进行雨水管道的水力计算,认为雨水

管道一经确定

,其排水能力是确定的。事实上,由于各种不确定性因素的影响,管道的过水能力不是

与设计流量一致的确定量

,而是随机变量,这就是水力不确定性。由于这种不确定性的存在,管道能

通过设计流量的可靠程度应能在工程设计中给予足够的重视

,以便使工程设计可靠合理。本文运

用概率统计方法对此问题进行研究

,给出了计算公式和计算方法。 

1　雨水管道水力设计可靠性的度量 

　　　　所谓可靠性是指产品在规定的时间内

,在规定的条件下,完成规定功能的能力[1]。当使用

概率来度量这一能力时

,就是可靠度,即可靠度是可靠性的概率度量。在可靠性定义中,论述的对象

泛指产品

,本文中可靠性问题的对象是指雨水管道。 

　　　　设计条件下雨水管道的水力计算

,常按满管无压均匀流计算,计算公式为： 

　　

V=(1/n)R

2/3

I

1/2

　　　　　　　　　　　　

(1) 

　　

Q=ω·(1/n)R

2/3

I

1/2

　　　　　　　　　　　　

(2) 

　　式中

V--管道流速,m/s； 

　　　　

Q--管道的过水流量,雨水管道水力计算时即是管道的过水能力,m

3

/s； 

　　　　

ω--过水断面面积,m

2

；

 

　　　　

n--管壁粗糙率；