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摘要：本文着重解决市政排水计算中遇到的两个问题，一是雨水管道的自动计算，二是按挖深统计工程量。并针对这两个具体问题，详细介绍解决的方法，最后展示用vb程序来实现的效果。
关键词：坡度；管径；挖深；电算。
随着计算机软件的发展，越来越多的辅助工具应用于排水管道的计算，大大提高了计算效率和计算结果的准确性。
目前大多排水管道的计算都依靠EXCEL进行辅助计算，见图1。
图1
它的优点是，打印方便、公式可重复使用等，因此得到了广泛的应用。但是有些参数的确定并不是靠固定的公式计算出来了，EXCEL本身的公式编辑功能无法实现，只能手动输入。例如管径和坡度的选择，然而这两个参数的确定有着一定的规律，在某些情况下可以用程序实现，不仅减少重复性的工作，还降低出错率。在设計中，一般要按管径和挖深的不同统计工程量，目前大多用手动统计，其实统计工程量规律性很强，完全可以由程序来实现。
根据以上问题对排水管道电算做以下两点优化：
1 雨水管道自动计算
以前，在雨水管道的计算中管径、坡度都是靠手动试算的方法，选择出合适的值，然而通过雨水计算的原理就可以发现一定的规律。
1.1 雨水计算原理：
1）流量计算公式：Q=ΨqF(L/S) …………………………… （1）
Ψ-径流系数
q-设计降雨强度[L/(s•h㎡)]
F-汇水面积
2）暴雨强度公式： ……………………………（2）
q-设计降雨强度[L/(s•h㎡)]
P-设计降雨重现期(a)
t-降雨历时(min)
A1、C、n、b-参数，根据统计方法进行计算确定。
根据天津排管处的统计结果，
天津地区暴雨强度公式 ………………………………（3）
3）降雨历时：t=t1+mt2……………………………………………………………（4）
t1-地面集水时间(min)，一般采用5～15min
m-折减系数
t2-管渠内雨水流行时间（min）
根据以上三个公式可以计算出汇水流量。
4）排水灌渠的流速： …………………………………………………（5）
R-水利半径（m）
I-水利坡度
n-粗糙系数
5）设计管道流量（圆管）Q=v∏D2/4000…………………………………………（6）
v-排水管道流速
D-设计管道直径
参照天津市排水设计经验值，见表1不同管径最小坡度不同，选择管径、坡度，根据公式（5）、6）计算出设计管道流量，结果接近汇水流量为合适。
天津市排水管道设计经验值表1
优化前雨水计算表（部分） 表2
1.2雨水计算中选择管径、坡度的优化：
1.2.1原管径、坡度计算方法
原来选择管径、坡度均靠手动输入到电子表格中，通过反复试算，选择出合适的管径、坡度，见表2。
1.2.2优化的管径、坡度计算方法
经过多次计算总结，以天津排水管道雨水计算为例，根据管径和最小坡度计算出临界流量，见表3。
（注：此表流速计算中n按混凝土管计算）表3
由表3可以看出，由于坡度为最小坡度，汇水流量小于130.80 L/S且大于等于80.66L/S的要选择DN400的管；汇水流量小于194.17 L/S且大于等于130.80L/S的要选择DN500的管……以此类推，可将所有管径对应的临界流量计算出来，这样根据汇水流量所处的范围选择相应的管径，再根据汇水流量和管径反算坡度（取设计所需要的精度）。由此方法确定坡度和管径，通过大量的测试，在DN≤2000mm时结果较符合设计要求，在DN＞2000mm时，最小坡度均为0.0005，在汇水面积略小于下一级管径对应的临界坡度时，其反算的坡度较大，速度也较大，需要手动调节。
依照上述总结的方法，编成Visual Basic程序，计算程序框图见图2。使用时以“宏”的形式在EXCEL中应用，见表4，在excel表中只需输入要自动选择直径、坡度的数据范围从某行到某行，然后点击“确定”键，管径、坡度自动选择。
图2优化的管径、坡度计算程序框图
1.2.3自动选择管径、坡度程序的优点：
1）使用方便。它嵌入在excel表中，只要拷贝做好的excel文件就可以，无需加载或额外的程序。
2）使用灵活。点击“确定”，程序自动计算一次管径和坡度，若设计者对计算的管径和坡度值不满意，还可以手动调整，比较灵活。
3）减少重复性工作。大部分计算的结果，较符合设计要求，无需手动调整。
4）降低出错率。
1.2.3 自动选择管径、坡度程序的局限性：
此程序仅限天津市雨水管道计算，因为此程序中参照的数据为天津市排水管道设计经验值。如其他地区有类似的经验值，此程序可按具体情况进行修改。
2 自动按挖深统计工程量
1.1 自动按挖深统计工程量的原理：
在方案阶段，要按管径和挖深的不同统计工程量，以便估算工程的造价。
图3 统计工程量例表
如图3，可以看出当数据量较大时，统计工程量是一个极其繁琐的重复性工作，而且只靠手动统计出错率较高。本设计可以实现用程序自动统计。如图4,为自动统计挖深的程序框图。
1.1 自动按挖深统计工程量的实现：
实现后的效果见表5，输入要自动统计挖深从某行到某行，点击“确定”键，统计结果自动写在“统计挖深”页中，见表6中5至13行。每次统计一条支路，统计之前一定要修改“E1”位置写的行数，以免将已统计完的结果覆盖。所有干路和支路的统计结果都写在“统计挖深”页中。在此页可以统计总管长，如图4，只需将需要统计的行数填在第二行上，点击“确定”键即可。
表5
图4自动按挖深统计工程量的程序框图
自动按挖深统计工程量例表 表6
3 应用
经过对排水管道电算进行了以上两点优化，大大提高了工作效率，和计算的精确率。在不用此程序计算时，工程范围为450公顷的区域，公路长度21195m的排水校和计算，其中干道为双排管，大概需要两天的时间，而用此程序算只需要一天的时间，计算的工作效率提高了一倍。
4 展望
随着计算机技术的发展，计算机的应用已深入到市政排水设计的各个领域，如方案的设计，管网的计算，工艺的计算，图纸的绘制等等。计算机不仅仅是计算器和绘图机，大多数计算都有着一定的规律性，完全可以有计算机自动完成，使设计者从繁重而重复的计算、绘图工作中解脱出来，将更多的时间投入到方案设计中。
参考文献：
[1]张中和等，《给水排水设计手册－第5册（城镇排水）》，中国建筑工业出版社，2004年。
[2]孙慧修等，《排水工程》，中国建筑工业出版社，1999年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：坡度；管径；挖深；电算。
随着计算机软件的发展，越来越多的辅助工具应用于排水管道的计算，大大提高了计算效率和计算结果的准确性。
目前大多排水管道的计算都依靠EXCEL进行辅助计算，见图1。
图1
它的优点是，打印方便、公式可重复使用等，因此得到了广泛的应用。但是有些参数的确定并不是靠固定的公式计算出来了，EXCEL本身的公式编辑功能无法实现，只能手动输入。例如管径和坡度的选择，然而这两个参数的确定有着一定的规律，在某些情况下可以用程序实现，不仅减少重复性的工作，还降低出错率。在设計中，一般要按管径和挖深的不同统计工程量，目前大多用手动统计，其实统计工程量规律性很强，完全可以由程序来实现。
根据以上问题对排水管道电算做以下两点优化：
1 雨水管道自动计算
以前，在雨水管道的计算中管径、坡度都是靠手动试算的方法，选择出合适的值，然而通过雨水计算的原理就可以发现一定的规律。
1.1 雨水计算原理：
1）流量计算公式：Q=ΨqF(L/S) …………………………… （1）
Ψ-径流系数
q-设计降雨强度[L/(s•h㎡)]
F-汇水面积
2）暴雨强度公式： ……………………………（2）
q-设计降雨强度[L/(s•h㎡)]
P-设计降雨重现期(a)
t-降雨历时(min)
A1、C、n、b-参数，根据统计方法进行计算确定。
根据天津排管处的统计结果，
天津地区暴雨强度公式 ………………………………（3）
3）降雨历时：t=t1+mt2……………………………………………………………（4）
t1-地面集水时间(min)，一般采用5～15min
m-折减系数
t2-管渠内雨水流行时间（min）
根据以上三个公式可以计算出汇水流量。
4）排水灌渠的流速： …………………………………………………（5）
R-水利半径（m）
I-水利坡度
n-粗糙系数
5）设计管道流量（圆管）Q=v∏D2/4000…………………………………………（6）
v-排水管道流速
D-设计管道直径
参照天津市排水设计经验值，见表1不同管径最小坡度不同，选择管径、坡度，根据公式（5）、6）计算出设计管道流量，结果接近汇水流量为合适。
天津市排水管道设计经验值表1
优化前雨水计算表（部分） 表2
1.2雨水计算中选择管径、坡度的优化：
1.2.1原管径、坡度计算方法
原来选择管径、坡度均靠手动输入到电子表格中，通过反复试算，选择出合适的管径、坡度，见表2。
1.2.2优化的管径、坡度计算方法
经过多次计算总结，以天津排水管道雨水计算为例，根据管径和最小坡度计算出临界流量，见表3。
（注：此表流速计算中n按混凝土管计算）表3
由表3可以看出，由于坡度为最小坡度，汇水流量小于130.80 L/S且大于等于80.66L/S的要选择DN400的管；汇水流量小于194.17 L/S且大于等于130.80L/S的要选择DN500的管……以此类推，可将所有管径对应的临界流量计算出来，这样根据汇水流量所处的范围选择相应的管径，再根据汇水流量和管径反算坡度（取设计所需要的精度）。由此方法确定坡度和管径，通过大量的测试，在DN≤2000mm时结果较符合设计要求，在DN＞2000mm时，最小坡度均为0.0005，在汇水面积略小于下一级管径对应的临界坡度时，其反算的坡度较大，速度也较大，需要手动调节。
依照上述总结的方法，编成Visual Basic程序，计算程序框图见图2。使用时以“宏”的形式在EXCEL中应用，见表4，在excel表中只需输入要自动选择直径、坡度的数据范围从某行到某行，然后点击“确定”键，管径、坡度自动选择。
图2优化的管径、坡度计算程序框图
1.2.3自动选择管径、坡度程序的优点：
1）使用方便。它嵌入在excel表中，只要拷贝做好的excel文件就可以，无需加载或额外的程序。
2）使用灵活。点击“确定”，程序自动计算一次管径和坡度，若设计者对计算的管径和坡度值不满意，还可以手动调整，比较灵活。
3）减少重复性工作。大部分计算的结果，较符合设计要求，无需手动调整。
4）降低出错率。
1.2.3 自动选择管径、坡度程序的局限性：
此程序仅限天津市雨水管道计算，因为此程序中参照的数据为天津市排水管道设计经验值。如其他地区有类似的经验值，此程序可按具体情况进行修改。
2 自动按挖深统计工程量
1.1 自动按挖深统计工程量的原理：
在方案阶段，要按管径和挖深的不同统计工程量，以便估算工程的造价。
图3 统计工程量例表
如图3，可以看出当数据量较大时，统计工程量是一个极其繁琐的重复性工作，而且只靠手动统计出错率较高。本设计可以实现用程序自动统计。如图4,为自动统计挖深的程序框图。
1.1 自动按挖深统计工程量的实现：
实现后的效果见表5，输入要自动统计挖深从某行到某行，点击“确定”键，统计结果自动写在“统计挖深”页中，见表6中5至13行。每次统计一条支路，统计之前一定要修改“E1”位置写的行数，以免将已统计完的结果覆盖。所有干路和支路的统计结果都写在“统计挖深”页中。在此页可以统计总管长，如图4，只需将需要统计的行数填在第二行上，点击“确定”键即可。
表5
图4自动按挖深统计工程量的程序框图
自动按挖深统计工程量例表 表6
3 应用
经过对排水管道电算进行了以上两点优化，大大提高了工作效率，和计算的精确率。在不用此程序计算时，工程范围为450公顷的区域，公路长度21195m的排水校和计算，其中干道为双排管，大概需要两天的时间，而用此程序算只需要一天的时间，计算的工作效率提高了一倍。
4 展望
随着计算机技术的发展，计算机的应用已深入到市政排水设计的各个领域，如方案的设计，管网的计算，工艺的计算，图纸的绘制等等。计算机不仅仅是计算器和绘图机，大多数计算都有着一定的规律性，完全可以有计算机自动完成，使设计者从繁重而重复的计算、绘图工作中解脱出来，将更多的时间投入到方案设计中。
参考文献：
[1]张中和等，《给水排水设计手册－第5册（城镇排水）》，中国建筑工业出版社，2004年。
[2]孙慧修等，《排水工程》，中国建筑工业出版社，1999年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。