水力半径解释:下水道设计，公式和周长计算

设计一个新的下水道系统绝非易事。工程师必须考虑几个因素，包括面积，下水道的坡度和管道直径。然而，对他们的计算至关重要的一个领域是水力半径他们的下水道设计。没有这些有价值的信息，设计师就无法完成他们的工作。(更多关于下水道的信息，请点击这里下水道网络的复杂世界．)

什么是液压半径?

管道的水力半径是控制水流的通道特性。使用的半径有助于确定多少水和泥沙可以通过通道。管道的半径越高，输送的流体量就越大。

没有可以直接测量的水力半径特性。然而，这与所用通道的几何性质直接相关。

如何计算水力半径?

计算水力半径有不同的方法。与其他圆形物体不同的是，管道的水力半径不是管道直径的一半。相反，对于圆形管道，即顶部和底部都没有开口的完全圆形管道，其水力半径等于直径的四分之一。

为了确定管道的水力半径，必须计算管道的横截面与管道的水力半径之比湿周．湿周长是横截面的湿部分。这个等式是这样的:

R_h= A / P

R_h为水力半径。

A为横截面积。

P是湿周长。

还有一种方法可以计算全圆形管道的水力半径。不是用截面积，而是用管径来帮助计算。这个等式如下:

R是水力半径。

D是管子的直径，单位是米或英尺。

液压半径如何变化?

水力半径不是恒定的。管道的截面积可以始终保持不变。然而，湿周长可能会减少。当污水管道充满液体时，接触到边缘的液体就会减少。

随着湿周减小，水力半径增大。例如，使用方程R_h= A / P:

R_h= 28/15 = 1.87

然而，当湿周长减小到10时:

R_h= 28/10 = 2.8

上面的等式显示了半径的增加。这种增加发生在离下水道入口越来越远的下游。因此，随着污水向下游移动，流速会增加。

水力半径在下水道设计中起什么作用?

设计下水道需要进行许多计算。这种设计应该使管道能够依靠重力来输送污水。这些重力下水道从收集点向下移动到输出点的连续梯度。然而，在排水口，污水管道向上移动，使污水进入处理厂进行适当的处理。(要了解下水道维护，请参见非开挖下水道维修和清洁101．)

工程师设计一个新的污水处理系统，或计划修复一个现有的场地，必须使用水力半径来帮助计算流速的雨水．污水必须保持最低流速，以达到自清洁的效果。如果每天不进行自我清洁，沉积物就会积聚起来，造成阻塞。还应计算下水道的最大速度，以限制污水管道的内部损坏。

随着下游水力半径的变化，速度也会发生变化。需要进行几次计算以确保适当的施工到位。

在确定速度时，工程师使用曼宁公式．公式如下:

V是横截面的平均速度。

K是SI和英文单位之间的换算系数。

系数n表示高克勒-曼宁系数。在计算半径时，如果有正确的单位表示法，k和n都可以省去。

R_h为水力半径，S为水力坡度。

在计算流速以确保管道的正确坡度和直径是足够的之前，工程师必须正确估计新下水管道预计会遇到的污水排放量。利用这个值，规划者可以选择适当大小的管道来处理估计的废物排放。规划人员还应该计划至少埋2 ~ 3米深的管道，以便有效地从地下室等地下结构中运送垃圾。

下水道设计需要很多元素，以确保没有溢流，并限制其服务区域的潜在健康危害。了解水力半径如何应用于废物排放流，是工程师正确计算管道尺寸、坡度和预期流速的唯一途径。