关于最新教材《建筑给水排水工程》（第五版）

　　摘要：2005年8月出版的《建筑给水》（第五版）（以下简称“5版教材”），是在1998年《建筑给水排水工程》（第四版）（以下简称“4版教材”）的基础上修编的，作为高校给水排水工程专业指导委员会规划推荐的本科生教材，其重要性、影响力不言而喻。但是该教材还是存在一些不足，特别是两道有关水力计算（住宅建筑生活给水管道系统和自动喷水灭火系统）例题的设置与解答值得商榷，就此进行探讨。
　　关键词：《建筑给水排水工程》（第五版），例题，水力计算
　　
　　1关于38~40页【例2.1】的商榷
　　这是一道关于住宅建筑生活给水管道水力计算的例题，采用“概率法”计算设计秒流量。
　　1.1该例题的设置与解答有下列不足
　　⑴该例题为5层住宅，由“5版教材”表2.4.6(本文以下凡引用“5版教材”的公式、表格、插图时均不再特别注明)计算管段4-5、5-6等管长推算出层高3m，那么5层楼面至1层地面高差应为12m，坐便器进水阀标高应在12~13m之间，而例题给出的是15.85m，似乎多计了一层。
　　⑵例题设置了总水表与分户水表。笔者认为采用一户一表，抄表到户制，可不设总水表，只设分户水表即可。
　　⑶解答采用的管道单位长度沿程水头损失i值不符合现行《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（以下简称“新规范”）的要求，i值应重新计算。
　　经查证，“5版教材”附录2.1、附录2.2和附录2.3等“水力计算表”仍然沿用“4版教材”的内容，其i值是根据《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）所推荐的计算公式计算的，其中“给水钢管水力计算表”和“给水铸铁管水力计算表”i值计算公式为舍维列夫公式，“给水塑料管水力计算表”i值计算公式为勃拉修斯公式，而“新规范”统一采用海澄•威廉公式，“5版教材”也在34页列出了新公式（2.4.3），因此，两者计算i值的结果是有区别的。然而“5版教材”在引用“水力计算表”时却忽视了这一变化。
　　⑷U0、αc、U的计算过程过于简略，不利于帮助读者特别是学生对U0、U计算公式及系数αc的理解和应用。例题中应适当强化这方面的内容。
　　⑸表2.4.6仍沿用“4版教材”表3-7的流速v值。事实上各计算管段的流速因设计秒流量变化已发生变化。
　　⑹计算管段2-3由于当量总数Ng的笔误（Ng应为2.25，误为2.75），导致该计算管段U、qg、i等计算数据的错误。
　　⑺最不利点选择失误。
　　该例题的最不利点应选用1点（浴盆水龙头），而不是0点（坐便器冲洗水箱浮球阀）。
　　查表2.1.1得卫生器具最低工作压力：坐便器冲洗水箱浮球阀0.020MPa、洗脸盆龙头0.050MPa、浴盆龙头0.050MPa。而计算管段0-1管长仅0.9m，其管道水头损失不足以抵消浴盆与坐便器之间所要求的最低工作压力之差0.030MPa。
　　⑻作为水力计算的例子生活给水管道采用镀锌钢管无可厚非，但发展趋势必定是新型管材取代镀锌钢管。
　　另外，该例题有两处印刷错误：39页第5行“查表2.3.1”误为“查表1.6.1”；40页第12行“262.12kPa”误为“262.12Pa”。
　　1.2对该例题解答的修正
　　笔者以保留原有管材、管径、静水压不变为前提，以“新规范”i值计算公式为依据，最不利点选用1点，修正解答如下：
　　⑴给水管网水力计算修正表，见表1
　　表1给水管网水力计算修正表

　　(—) ⒈本表是对“5版教材”表2.4.6的修正，其中括号内数字为本文修正值。
　　⒉
　　⒊αc=0.02026(采用内插法取值)
　　⒋
　　⒌表中括号内v计算公式：
　　⒍表中括号内i计算公式：
　　(式中Ch=100)
　　⒎表中dj尺寸按《建筑给水排水设计手册》表16.1-1采用。
　　⒏最不利点选择1点,H4=0.05MPa=50kPa
　　1-2 1.5 85
　　(82.8) 0.25
　　 20
　　(20.25) 0.87
　　(0.78) 1.09
　　(0.80) 0.9 0.98
　　(0.72) 1.87
　　(0.72)
　　2-3 2.75
　　(2.25) 62
　　(68.2) 0.34
　　(0.31) 20
　　(20.25) 1.09
　　(0.96) 2.02
　　(1.20) 4.0 8.08
　　(4.80) 9.95
　　(5.52)
　　3-4 3.25
　　 57
　　(57.1) 0.37
　　 25
　　(26.00) 0.94
　　(0.70) 0.65
　　(0.49) 5.0 3.25
　　(2.45) 13.2
　　(7.97)
　　4-5 6.5
　　 40
　　(41.1) 0.54
　　(0.53) 25
　　(26.00) 1.14
　　(1.00) 1.33
　　(0.96) 3.0 3.99
　　(2.88) 17.19
　　(10.85)
　　5-6 9.75
　　 34
　　(33.9) 0.66
　　 32
　　(34.75) 0.75
　　(0.69) 0.44
　　(0.35) 3.0 1.32
　　(1.05) 18.15
　　(11.90)
　　6-7 13.0
　　 30
　　(29.6) 0.77
　　 32
　　(34.75) 0.84
　　(0.81) 0.60
　　(0.46) 3.0 1.80
　　(1.38) 20.31
　　(13.28)
　　7-8 16.25
　　 27
　　(26.7) 0.87
　　 32
　　(34.75) 0.74
　　(0.92) 0.74
　　(0.58) 7.7 5.70
　　(4.47) 26.01
　　(17.75)
　　8-9 32.5
　　 20
　　(19.4) 1.26
　　 40
　　(40.00) 1.08
　　(1.00) 0.70
　　(0.58) 4.0 2.80
　　(2.32) 28.81
　　(20.07)
　　
　　⑵计算管路的沿程水头损失∑hy=20.07kPa
　　⑶局部水头损失∑hj=30%∑hy=0.3×20.07=6.02kPa
　　计算管路的水头损失H2=∑hy+∑hj=20.07+6.02=26.09kPa
　　⑷水表水头损失(保持原例题不变)H3=33.67kPa
　　⑸给水系统所需压力
　　H=H1+H2+H3+H4=17.1×10+26.09+33.67+50=280.76kPa＞270kPa，不满足要求。
　　2关于91~92页【例3.1】的商榷
　　这是一道有关自动喷水灭火系统水力计算的例题，按作用面积法进行管道水力计算。
　　2.1该例题的设置与解答有下列不足
　　⑴作为中危险级I级设置场所自动喷水灭火系统水力计算的例子，题目中作用面积内喷头数量偏多、作用面积偏大、喷头间距3.2m偏小，不经济。
　　①该例题作用面积F=16×10.8=172.8m2偏大，若第3排减少1个喷头，F=172.8－3.2×3.6=161.28m2＞160m2仍满足现行《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（以下简称“新喷规”）的要求。
　　②喷头间距3.2m可改为3.5m，则作用面积长边L=17.5m＞1.2=15.18m满足“新喷规”要求，短边仍为10.8m，但第3排可以只按3个喷头计算，作用面积内共13个喷头。F=17.5×10.8－3.5×3.6×2=163.8m2＞160m2仍满足要求。
　　⑵题目中“喷头处压力为0.1MPa”表述不确切。众所周知，自动喷水灭火系统中各喷头处压力是各不相同的，读者只能理解为“最不利喷头处压力为0.1MPa”。若改为“最不利喷头处压力为0.05MPa”，也是满足“新喷规”要求的。
　　⑶该例题解答中每个喷头的喷水量及作用面积内的设计秒流量采用的计算方法是“估算法”，是按《自动喷水灭火系统设计规范》（GBJ84-85）要求计算的，已不符合“新喷规”的要求，需要重新计算。
　　⑷解题步骤5求保护半径R=2.41m的计算过程，混淆了喷头保护半径与喷头布置计算半径的概念。笔者认为该例题喷头保护半径R=2.50m（按中危险级I级计），喷头布置的计算半径为2.41m。
　　2.2对该例题解答的修正
　　笔者以不改变原有题意为前提，以“新喷规”为依据，参照《自动喷水灭火系统设计手册》的计算方法（“粗算法”），修正水力计算解答如下：计算简图见图1
　　
　　图1湿式自动喷水灭火系统水力计算简图
　　⑴确定第一个喷头的压力和流量
　　根据题意，第一个喷头工作压力P1=0.1MPa，流量
　　⑵求第一条支管(1-2-3-4-5-6)的压力和流量
　　流量公式
　　平均流速公式
　　每米管道的水头损失
　　水头损失h=i•(L1+L2)
　　计算结果见表2
　　表2支管的压力、流量计算
　　⑶求支管折算流量系数
　　支管折算流量系数公式
　　式中kz——支管折算流量系数；
　　Qz——支管流量，L/min；
　　Pz——支管与配水干管连接处的压力，MPa。
　　⑷求作用面积内的压力和流量
　　流量公式，其余V、i、h公式同支管
　　计算结果见表3
　　系统设计流量为Qs=1628.72L/min=27.15L/s
　　表3作用面积的压力、流量计算
　　　
　　⑸管段的总损失为
　　∑h=0.347+0.040+0.020=0.407MPa
　　其中：0.347——管道沿程水头损失及管件当量水头损失计算值之和
　　0.040——湿式报警阀局部水头损失取值
　　0.020——水流指示器局部水头损失数值
　　⑹系统所需的水压
　　H=∑h+P0+Z=0.407+0.1+(23.7+2)/100=0.764MPa=764kPa
　　3结语
　　⑴例2.1系统所需的水压计算结果“5版教材”为262.12kPa（满足要求），本文为280.76kPa（不满足要求），两者结论完全相反；例3.1系统设计流量计算结果“5版教材”为19.95L/s，本文为27.15L/s，相差36%；系统所需的水压“5版教材”为595kPa，本文为764kPa，计算结果也相差28%。
　　⑵“5版教材”作为高校给水排水工程专业指导委员会规划推荐的本科生教材，其重要性、影响力不言而喻。水力计算作为给排水专业最重要的内容之一，两道有关水力计算的例题存在微瑕，对读者特别是学生造成负面影响不可避免，因此建议尽快修订或重新设置例题。若将“概率法”所有四个计算公式全部用在例题中且详细演绎则更为理想。
　　参考文献
　　1王增长主编.建筑给水排水工程(第五版).北京：中国建筑工业出版社，2005
　　2王增长主编.建筑给水排水工程(第四版).北京：中国建筑工业出版社，1998
　　3黄晓家，姜文源主编.自动喷水灭火系统设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2002:269~278,284~285
　　4中华人民共和国国家标准.建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）.北京：中国计划出版社，2003
　　5中华人民共和国国家标准.设计规范（GB50084-2001）（2005年版）.北京：中国计划出版社，2005