[0001] 本发明涉及管道性能评估方法领域，主要涉及一种泥沙淤积对单一管道过流能力影响程度评估方法。

[0002] 城市排水管网在收集输送城市雨污水过程中，往往携带有各种固体杂质和颗粒物，当水流在管道中流动滞缓时，雨污水中的杂质和颗粒物会汇集在管网底部，长此以往在管道内壁底部形成淤积现象。

[0003] 若管道产生淤积，则管道有效直径减小，管道过水面积减小，降低管道输水能力，从而加重城市内涝溢流风险。

[0004] 目前，国内关于内涝成因分析的研究较多，但在管道泥沙淤积这方面主要集中在城市管道淤积现状调查这一方向，关于排水管道淤积或堵塞对内涝的影响研究都是定性的探讨和调研结果的阐述，缺少深入的定量研究。

[0023] 下面结合说明书附图，并通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0024] 实施例：

[0025] 在市政排水工程中，大多采用圆形断面无压管道，因为圆形管道既是水力最优断面，又具有制作方便、受力性能好等特点。对于长直的圆管，粗糙系数保持沿程不变时，管中水流可以认为是明渠均匀流。本次主要针对圆管计算分析泥沙淤积对管道过流能力影响。

[0026] 圆形管道均匀流水力计算公式如下：

[0027]

[0028] 其中

[0029] 式中，Q为管段的设计流量，m3/s；A为管段的过水断面面积，m2；v为管段过水断面的平均流速，m/s；n为粗糙系数；R’为水力半径(过水断面面积与湿周的比值)，m；i为水力坡度(即水面坡度，也等于管底坡度i)；χ为湿周。

[0030] 调取无淤积管道过流量计算公式，根据无淤积管道参数计算获得无淤积管段的设计流量；

[0031] 无淤积管道过流量计算公式采用圆形管道均匀流水力计算公式，公式如下：

[0032] A无淤积＝πR2

[0033]

[0034]

[0035] Q无淤积＝A无淤积·v无淤积

[0036] 其中，Q无淤积为无淤积管段的设计流量，m3/s；R为管道半径，m；A无淤积为无淤积管段的2
过水断面面积，m ；v无淤积为无淤积管段过水断面的平均流速，m/s；R’无淤积为无淤积管段水力半径(过水断面面积与湿周的比值)，m；i为无淤积管段水力坡度(即水面坡度，也等于管底坡度i)；n为管壁粗糙系数，城市排水管道一般为混凝土材质，n取0.014；

[0037] 有淤积的排水圆管过流断面示意见图2；调取有淤积管道过流量计算公式，公式如下：

[0038]

[0039]

[0040]

[0041]

[0042]

[0043] A’＝πR2‑A淤积

[0044] χ′＝χ1+χ2

[0045] Q有淤积＝A'·v'

[0046] 其中，χ1为水流与淤泥接触周长，m；χ2为水流与管壁接触周长，m；R为管道半径，m；d为淤泥深度，m；n’为综合粗糙系数；n1为淤泥粗糙系数，取0.012；n2为管壁粗糙系数，取0.014；v’为有淤积管段过水断面平均流速，m/s；R’为有淤积的管段水力半径，m；A’为有淤
2 2
积管段过水断面面积，m；χ′为总湿周，m；i为水力坡度；A淤积为淤泥部分占管段断面面积，m；
3
Q有淤积为有淤积管段过流量，m/s；

[0047] 在计算中，以湿周为权重，计算总的糙率，能直接反映排水管道中淤泥所占湿周的变化对过流阻力的影响；如果淤泥在管道所占的湿周不断增加，则其在阻水作用中所作的贡献也随之增加。

[0048] 调取泥沙淤积管道过水断面流量减小比例计算公式，计算公式如下：

[0049]

[0050] 其中，η为泥沙淤积管道过水断面流量减小比例；

[0051] 根据有淤积管段的过水流量以及无淤积管段的设计流量代入泥沙淤积管道过水断面流量减小比例计算公式，得到以管道淤积系数k为自变量的泥沙淤积管道过水断面流量减小比例计算公式一，根据泥沙淤积管道过水断面流量减小比例体现泥沙淤积对单一管道过流能力影响程度。

[0052] 一种泥沙淤积对单一管道过流能力影响程度评估方法，如图1所示，

[0053] 包括以下步骤：

[0054] 步骤S1，获取管道参数，管道参数包括管道半径R、淤泥深度d，得到管道淤积系数k＝d/2R；

[0055] 步骤S2，将管道淤积系数k代入泥沙淤积管道过水断面流量减小比例计算得到以管道淤积系数为自变量的单一管道过水断面流量减小比例计算公式，即公式一；获得如下计算公式：

[0056]

[0057] 将不同管道淤积系数k＝10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％分别代入上式，整理计算得到泥沙淤积管道过水断面流量减小比例η＝5.2％、17.5％、32.1％、47.4％、62.0％、75.1％、85.9％、93.8％、98.6％。

[0058] 如图3所示，通过拟合管道淤积系数与管道过水断面流量减小比例进行曲线关系拟合，得到两者对应关系的多项式，即公式二：

[0059] η＝2E‑06k4‑0.0005k3+0.0424k2+0.2209k‑0.2014

[0060] 利用公式一计算的趋势线拟合程度指标R平方值为0.9999，说明趋势线可靠性高，公式二可以在实际工作中用于快速计算。

[0061] 本发明专利通过水力学公式推导，得出以管道淤积系数为自变量的单一淤积管道过水断面流量减小比例计算公式，即公式一，在公式一的基础上得到管道淤积系数与管道过水断面流量减小比例的关系曲线和拟合公式，即公式二，根据公式一、公式二可直接计算出单一淤积管道过流能力减小比例，实现泥沙淤积对单一排水管道过流能力影响程度的定量分析；

[0062] 本发明的计算结果可辅助排水管理部门安排管道淤积勘查计划、制定管道清淤计划，为工程建设规划设计部门提供便捷计算管道排水能力受泥沙淤积影响程度的技术手段。

[0063] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。