給排水畢業(yè)設(shè)計外文翻譯-

1.水的使用,取用和存儲評價英國政府所承擔的超過一半的公共可用水都是用在各類的建筑物上。這些水用于家庭日常用水,包括家中各種各樣的用水活動、生活用水和辦公室、學(xué)校、醫(yī)院的廚房用水以及其它用水。建筑設(shè)計者對用水量的多少需要廣泛的信息。他(她所需關(guān)注的是傳統(tǒng)建筑和特殊建筑對用水的需求,包括各種用水活動的用水需求和建筑內(nèi)部增長的各種類型的用水需求,還包括客觀估計的存儲水量和那些來自各種不同衛(wèi)生器具間歇用水而增加的水量。這種需求水量不能容易得到。這需要建筑物內(nèi)部實際的用水量信息以及與建筑物本身相關(guān)聯(lián)的用水量信息,還需要一種理論框架去適應(yīng)由這種方法得到的數(shù)據(jù)并為這種設(shè)計方法提供基礎(chǔ)。統(tǒng)計和可能性分析為理論分析和設(shè)計步驟提供了必要的框架,但是關(guān)于用水需求量和用水方式的實際適用的數(shù)據(jù)是難以得到的?？梢酝ㄟ^實驗來獲得數(shù)據(jù),但是這種實驗必須仔細的設(shè)計,如果這種實驗確實有用就應(yīng)該完全實行。實驗中很有必要去監(jiān)測建筑物的總供水量和它一天的變化情況、管網(wǎng)中支管的流量變化、經(jīng)常使用的衛(wèi)生器具和排入排水管的確切水量等這些數(shù)據(jù)。因此,在這個領(lǐng)域?qū)嶒炚{(diào)查稀缺一點也不令人感到驚奇。這些實驗調(diào)查幾乎都是由國家相關(guān)建筑研究機構(gòu)和大學(xué)實施。因此,設(shè)計者只有將就用著這些有限的實際信息,盡量地在理論框架內(nèi)來使用這些信息并且以工程學(xué)判斷的方法來彌補可靠數(shù)據(jù)的缺失。水的使用我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)向那些從各方面考慮起來的負荷評估的實際數(shù)據(jù)。從表1.1、表1.2和圖1.1來看,后者估算英格蘭和威爾士的總用水量為13000ml/d,這個概括的數(shù)據(jù)雖然不是為了設(shè)計直接使用,但是卻提供了有用的提示。顯然從生產(chǎn)負荷的觀點來看,這些用于住處沖洗廁所、浴缸和淋浴等消耗水量的衛(wèi)生器具是值得關(guān)注的。在商業(yè)和工業(yè)中,沖洗便器的水量還是占有相當數(shù)量的。水的使用總量是在變化的,例如降低廁所貯水器的容積經(jīng)過一定的時間會影響總的情況—詳見表1.2。節(jié)約用水將在11章講述,11章將會講述更多關(guān)于水的使用情況.從設(shè)計的觀點來看,下一步有必要考慮用水活動的多少以以及將來用水量在一天中的分布。很顯然,影響衛(wèi)生間大量用水的情況主要看用水在一天中的分布是否均勻或者它是否集中在幾個高峰的時段。小便器的大量用水主要用在小便器的自動沖洗并且這種沖洗時間間隔是比較規(guī)則的。這些簡單的例子是為了舉例說明在傳統(tǒng)建筑中水的使用方式的重要性。有些數(shù)據(jù)是可以獲得的,在倫敦大部分廣泛的研究都是在一幢公寓中實施的,研究手段有儀器和問卷等。圖1.2舉例說明了在一個大的公寓中利用一天的時間研究而獲得的具體的用水形式的數(shù)據(jù)。這次研究表明主要的用水活動有沐浴、衛(wèi)生間用水和飲用水,這些用水量常常占總用水量的大約80%。更廣泛地講,擁有一到二個成年人和55%擁有小孩的一個家庭所在的大的住宅(兩到三個房間中和許多住戶是退休者的小住宅中,主要有三個時段使用衛(wèi)生器具。這些時段是6點到9點;17點到20點和21點到24點。在一天中使用洗滌池比使用衛(wèi)生間和洗臉盆分布更均勻。應(yīng)該注意到這些記錄是與出口處的供水量相關(guān)聯(lián)的,許多用水量并不包括灌滿洗滌池或槽的用水量—雖然在這方面沒有直接的證據(jù)。后者更為重要,因為這關(guān)系到廢水管網(wǎng)系統(tǒng)和污水池的水力負荷,后面將會對此觀點進行討論。有一細節(jié)在這組圖表中并沒有記錄,以此為例,這些問題顯示出沐浴用水是在一周中分布的,而且沒有證據(jù)表明存在一個特殊時期是人們鐘愛沐浴而用水的。最近,由巴特勒組織的一個小規(guī)模的日常調(diào)查在英格蘭東南部已經(jīng)實施,調(diào)查的對象為由1到5人組成的28個不同的家庭。樣品中包含有50%的職業(yè)人員和15%的普通人員。所有人員允許使用衛(wèi)生間、洗臉盆、浴缸和洗滌池,其它器具在一定程度上可用。這項工作是在1987年的11月中旬的連續(xù)7天的時間內(nèi)完成的。上述報告顯示出:在工作日早上用水器具更頻繁地使用,達到高峰,這里定義為早上7:30至8:30。特別是洗臉盆和衛(wèi)生間在這個時段使用最多,而洗滌池在一天中的使用比較均勻。周末水的使用一般分布比較均勻和負荷比較低。因此,工作日高峰時期的數(shù)據(jù)應(yīng)該繼續(xù)用于實際設(shè)計是值得推薦的。表1.3總結(jié)了按照每戶用水量而得到的主要數(shù)值。分析將會繼續(xù)以觀察對用戶用水量的影響。對于經(jīng)常使用的衛(wèi)生間、洗滌池、浴缸和洗衣機等器具的用水量,發(fā)現(xiàn)其增長和住戶人數(shù)成比例增長(單位為用水量/戶/天。研究數(shù)據(jù)在圖1.3中總體較平滑和彎曲地表現(xiàn)了每個人的定額,它顯示出了早晨峰值的重要性和提供了實際用水量定額(如果要求的信息(獲得的頻率值(頻率/人/天乘以0.06。作為對照,作者寫到他從圖1.3得到的衛(wèi)生間峰值為0.45/人/天,少于編者的0.59/人/天這個數(shù)據(jù)。差異可能是由于被測者來自不同的社會團體和不同的地域—獨立的房屋對照于公寓。他還寫道在報告中有一個明顯不一致的地方,那就是編者的研究中使用了熱水(1972,其熱水的使用量可能太高。按照巴特勒的方法,Gatt(1993報告了一份由馬耳他52個家庭組成的研究,該研究提供了上述概述類型的大量數(shù)據(jù)。他獲得的衛(wèi)生間工作日的高峰值為0.39/人/天—對比于前面章節(jié)的數(shù)值。20世紀90年代,T.P.Konen和同事Stevens,S.Murakama和廣島大學(xué)的同事以及東京技術(shù)部的F.Kiya已經(jīng)領(lǐng)會在到在該領(lǐng)域的實驗工作的重要性。使用的概率分析需要的出口處的使用概率值將會在后面敘述。類似的概率值按照出口處的平均使用時間以及相關(guān)聯(lián)的隨機系列平均使用間隔來描述。換句話說,出口處任何時間內(nèi)的概率值定義為t/T的比值,其中t為出口處使用時間的平均值,T為使用間隔的平均值。在一般的研究中,求知概率值是確定獨立出水點在一個小時內(nèi)的使用時間所占的比例而確定的。按照這種方式獲得的一天的曲線與相關(guān)聯(lián)的表1.2中的用水活動具有大致相同的形狀。在一天中很長時段如果一個器具沒有使用,就會發(fā)現(xiàn)它的使用概率值就會減小,使用的主要時段就會出現(xiàn)較大的概率值。作為一個例子,在這個研究中,大的公寓內(nèi)衛(wèi)生間在早晨一個小時內(nèi)的高峰時段的最大平均概率值大約為0.05。這還與沖洗貯水器的閥門有關(guān),意味著閥門沖洗的時間為0.05個小時,也就是一個小時大約為3分鐘。據(jù)而制成的圖表。前面關(guān)于給水出水點的數(shù)據(jù)適用于給水系統(tǒng)的設(shè)計,然而廢水和污水排水系統(tǒng)的設(shè)計需要衛(wèi)生器具排水量的概率值。早期的數(shù)據(jù)(表1.5是在當?shù)毓⒆罱P(guān)于出水點處的信息報告是否從某種形式上與表1.4相關(guān)聯(lián)是值得考慮的,支持和夸大他們或者顯示出了生活方式的改變。從研究中得到的關(guān)于水的供應(yīng)概率值為0.05的這個數(shù)值應(yīng)用于家庭環(huán)境中衛(wèi)生間的主要時段的使用頻率值是可以看作合乎情理的。這個值與已經(jīng)記錄流入的流量相關(guān)聯(lián),因此,它和給水系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)聯(lián)。然而對于廢水和污水排水系統(tǒng),相關(guān)聯(lián)的數(shù)值是鉸鏈孔處的出流量的概率值。這個值是小于相關(guān)聯(lián)的流入流量,和實際的流動時間成比例。為了轉(zhuǎn)換流出概率值,很有必要知道注入時間和流出時間。根據(jù)研究描述得知:衛(wèi)生間的流入時間主要介于60至120秒之間,90%的時間它的流入時間超過75秒。以75秒為一個計算基本值,可以假定出流時間為5秒鐘,也就是可以把出流概率值看作是5/75或者是1/15,作為例子,與之相對應(yīng)的入流概率值為1/15*0.05或者為0.0033。這個計算序列已經(jīng)在表1.6中給出,表1.6還給出了洗臉盆的相類似的計算結(jié)果。從后面來看,這種折算更值得懷疑,因為對于注入數(shù)據(jù),還沒有辦法知道供應(yīng)水是否用于充滿洗菜盆和它是否直接排入廢水管。后面的情況流出和流入的概率值可能或多或少相同。表1.6對以前得到的概率值和表1.6所列的數(shù)據(jù)按照相同的排序給出了暫時的評估。巴特勒報道了他從28個家庭的研究中觀察得到的參數(shù)。表1.4中關(guān)于寫字樓的數(shù)據(jù)也將可能作出暫時性的解釋以用于排放。假定衛(wèi)生間的排出時間為5秒和給出了使用間隔,男人的排出概率值為0.0042,而女人則為這些數(shù)據(jù)與50%范圍的人口相關(guān)。推薦的準則將會在更廣闊的人群中獲得許可。例如,對于75個人,無論對于要求還是義務(wù),頻率值將會更高。沒有數(shù)據(jù)適應(yīng)于洗臉盆,但是可以假定它與衛(wèi)生間的使用頻率是相同的—雖然人們不一定常常上完衛(wèi)生間就洗手,他們是經(jīng)常使用水龍頭洗手而不是一個充滿水的盆子。為了編寫準則和規(guī)范的目的,很有必要降低使用簡單形式的數(shù)據(jù)和給出設(shè)計者在應(yīng)用上的適當指引。早前的數(shù)據(jù)(表1.5已經(jīng)被廣泛用于指導(dǎo)使用間隔和將來家庭使用的概率值。列舉的三個器具的使用間隔大約為1200秒,后面的用于家庭中供水和排水設(shè)備的數(shù)據(jù)也常常認為是合適的。但是對于寫字樓和工廠,預(yù)期用水量將會更加沉重。衛(wèi)生間用于定時沖刷的水量也許會達到極端,其間隔會達到大約120秒。正如已經(jīng)解釋過的那樣,數(shù)據(jù)是缺乏的。實際經(jīng)驗告訴我們這種高頻率在現(xiàn)實中是不實際的。作為替代,300秒經(jīng)常假定為高峰或擁擠時段使用的時間間隔,而公共或商業(yè)用途則為300秒,這些數(shù)值將會在后面使用。設(shè)計者用他們的經(jīng)驗和出版物的數(shù)據(jù)來選擇合適的概率值以滿足特殊情況。理論上的考慮如果建筑內(nèi)所有的可用器同時使用,設(shè)計令人滿意的給水和排水系統(tǒng)將會只與流體機理有關(guān)的事了。這種情況與ε實際情況相差甚遠,用水活動在一天中是分散的,建筑物內(nèi)的任意一種器具在任意時刻的使用概率值是很小的。因此,決定器具同時使用的合理的假定組合的某些方法必須找到,這些方法將會是設(shè)計或測試給水、排水和污水裝置的基礎(chǔ)。從前,研究的興趣在于器具的供水方面;以后,興趣集中于那些概率值存在差異的器具的排放方面,正如從供水概率值中已經(jīng)看到的那樣。負荷一旦估計出來,正如第八章提綱所述的流體機理的一般過程將會用于確定裝置的尺寸。理論的基礎(chǔ)將會用于統(tǒng)計理論,還將適用于解決那些原則基本相似的一些學(xué)科的問題。Hunter(1940是最先用統(tǒng)計理論去設(shè)計建筑給水系統(tǒng)的人之一。Wise和Croft引進了一個相似的方法用于污水和廢水設(shè)計的研究,這種方法從那時起廣泛用于這種特殊的系統(tǒng)并不斷改進和發(fā)展。與衛(wèi)生器具使用相關(guān)的概率值的方法在前面已經(jīng)介紹過了?？紤]中的系統(tǒng)服務(wù)于建筑內(nèi)分布的許多器具,它的使用與其它系統(tǒng)或多或少的相對獨立。如果任意一個器具在T秒時間內(nèi)的平均使用時間為t秒,那么它在任意時間的使用概率值p定義為p=t/T。這個器具在T秒內(nèi)不使用的時間為(T-t秒,因此,它的不使用概率值為(T-t/T或(1-t/T或(1-p。舉個例子,在前面的部分發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)生間排放的概率值為0.0044,不排放的概率值較大,為0.9956。換句話說,每個衛(wèi)生間在高峰使用時間的平均不使用污水和廢水系統(tǒng)的時間占該時段的所有時間的99.56%。各種給水器具同時使用和不使用的概率值為每個單獨概率值的乘積。所以兩個同時使用的概率值為p2,三個為p3,如此類推。一個規(guī)定數(shù)量的器具和其它將使用的器具的概率必須同時考慮使用的概率值和不使用的概率值。此外,很有必要讓所有器具的可能組合估計一個可能的負荷;例如,有A,B,C三個器具。A和B,A和C,B和C就是所有可能使用的組合。這些考慮導(dǎo)致用二項式定理來描述幾件相同類型器具中任意r件同時使用的概率值P為:P=Crnpr(1-pn-r(1.1其中Crn表示n件器具同時使用r件的組合數(shù)。當概率值很小就如考慮中的很多特殊情況,泊松將這個公式換算成一個更簡便的公式:P=e-εεr/r!(1.2其中e自然對數(shù),其值為2.7183同時e=np。表1.7中的有些例子的概率值是從上述兩個表達式計算出來的(附帶提一下泊松.泊松表達式也許對初步勘探問題比較有用。式(1.1為給水初步設(shè)計和實驗負荷以及污廢水管道裝置提供了一個基本的工具。計算過程就是估算一個,二個,三個或更多器具同時使用的概率值,計算結(jié)果與一些標準或規(guī)范作R=0….10P=1.00R=1….10P=0.1534R=2….10P=0.0124R=3….10P=0.00068R=4….10P=0.00002etc當多于兩個或三個組合時,其概率值是非常小的。作為一個特殊的服務(wù)標準,0.01一個值通常應(yīng)該減小的。換句話說,實際的負荷應(yīng)該超過設(shè)計負荷而少于時段的1%。在這個基礎(chǔ)上,上述例子的設(shè)計負荷應(yīng)該是任意兩個洗滌漕的組合,三個洗滌槽同時使用的可能性是小于0.01的。常規(guī)項目這些建議的設(shè)計的問題的考慮因素可以表達為:∑Crnpr(1-pn-r=0.01其中∑表示上述所指項目的總和。這個計算過程就是第四章表4.2的基礎(chǔ),當然,如果有需要,它還能延伸到更大數(shù)量的器具上。t=rr=n計算結(jié)果得到的。設(shè)計過程的建立到目前為止,討論只是集中于相同類別的獨立組別的器具,但是在實際中,管道系統(tǒng)通常包括各種各樣的器具。上面提出的方法沒有考慮在一個混合系統(tǒng)中各種不同樣式器具重疊的可能性和不可能性,因此,這種方法傾向于超安全標準設(shè)計。Hunter(1940首先認識到在一個大型建筑估計給水負荷的這種缺陷,他試圖用分配一個“加權(quán)的”或“固定單元”到每一個器具的方法來克服這種缺陷,就好像一個負荷傾向的表達式。他的方法已經(jīng)廣泛使用,也適用于污水和廢水管道的設(shè)計。在過去多年中許多類似的方法已經(jīng)提出,例如Griffiths(1962,BurberryandGriffiths(1962.等的理論。最近,一種被稱為二項式分布的嚴密的實用性方法已經(jīng)嘗試于公寓的給水服務(wù)設(shè)計。這種方法要求比式(1.1更復(fù)雜的表達式,它把各種各樣的器具的每個不同概率值都直接考慮進去。自從研究提及在設(shè)計方法中包括經(jīng)濟領(lǐng)域而超出傳統(tǒng)方法后,在這個領(lǐng)域更多的研究是值得的。用水當量的方法首先認為用水當量的方法已經(jīng)很好的建立并已經(jīng)用于各種準則中。這種方法是基于不同數(shù)量的器具因為它們的特性會產(chǎn)生一個給定的流量負荷的事實的基礎(chǔ)上。因此圖1.5表明家庭排水系統(tǒng)10L/s的流量與大約160個衛(wèi)生間器具(13L或者270個洗滌槽所產(chǎn)生的流量差不多;13L是英格蘭傳統(tǒng)器具的流量,同時在此作為一個例子。因此這些器具的負荷量的相對值為:(1/160/(1/270假設(shè)這個衛(wèi)生間器具的13L分配一個10的數(shù)值作為它產(chǎn)生的負荷的表達式。根據(jù)這些圖形,那么洗滌槽相對于衛(wèi)生間就有一個5.9的值,因為:5.9=10*160/270。我們可以這么說10L/s的流量是由160個衛(wèi)生間器具(每個有一個10的值或270個洗滌槽(每個有一個5.9的值所產(chǎn)生。這種想法就是用水當量方法的基礎(chǔ),重要的部分是小心的選擇一個i來建立當量值來表達用于不同頻率的不同器具產(chǎn)生的負荷量、流量間的關(guān)系以及總的器具近照這些單元值來表達的負荷量。這種方法的兩種構(gòu)成部分是緊密相聯(lián)的。表1.8給出了平常使用的器具的給水和排水當量值;還給出了得到圖1.5基本的曲線的所使用的獨立的器具的給水和排水的流量值。這些