設計速率，又稱設計流速，與設計流量、設計充滿度相應的水流速度。該值應控制在最小與最大設計流速範圍內。最小設計流速是保證管道內不產生淤積的速度，該值對污水管道在設計充滿度下為0.6m/s；對雨水管道和合流制管道在滿流時為0.75m/s;對明渠為0.4m/s。最大設計流速是管道不被沖刷損壞的速度，該值與管道材料有關，通常對金屬管道為10m/s，對混凝土管道為4m/s。
基本介紹
- 中文名：設計速率
- 外文名：design speed
- 學科：建築工程
- 定義：設計水位相對應的水流速度
- 影響：河床沖刷
- 範圍：最小與最大設計流速範圍
簡介,碼頭設計流速,有關術語,
簡介
與設計流量和設計水位相對應的水流速度。以 m/s計。特大橋、大橋、中橋的孔徑計算，允許橋下 河床有一定限度的沖刷，它是通過《公路橋涵設計規 范》規定的沖刷係數P的允許值控制，為此可減小 沖刷前的橋下過水斷面積而把橋樑的墩檯布設在河床內，以便減小橋孔長度，降低造價；隨著沖刷的發 生，橋下被沖刷的過水斷面積隨之逐漸擴大，流速也隨之逐漸減小，當沖刷停止時，流速即恢復為天然流速，因此，在計算特大橋和大、中橋的孔徑時，其設計流速應採用天然流速。而小橋涵(小橋、涵洞)的孔徑計算，則不允許橋下河床發生沖刷。通過人工加 固河床，既可防沖刷，又能提高流速，即在要求排泄同樣設計流量的情況下，可減小橋下過水斷面積而縮小小橋涵孔徑長度，降低造價。此時，計算小橋涵 孔徑的設計流速，應根據所採用的人工加固河床的 工程種類，選用其對應的容許(不沖刷)平均流速。
碼頭設計流速
對於碼頭平面布置和水工結構設計，水流設計流速是非常關鍵的參考指標，流速大小、方向直接關係到碼頭選址、碼頭軸線定位、單樁穩定性、船舶靠離泊安全等，但是水流設計流速如何計算和取值在《海港總體設計規範》、《海港水文規範》和《海港工程設計手冊》等規範手冊上未予以明確 。《海港水文規範》的海流章節中，指出了海流特徵值計算方法，指出海流可能最大流速可取潮流可能最大流速與風海流可能最大流速的矢量和，但未說明海流可能最大流速即為碼頭水流設計流速；《港口工程荷載規範》指出設計流速可採用港口工程結構所處範圍內可能出現的最大平均流速，也可以根據相應表面流速推算，但最大平均流速是指碼頭前沿水域測流點各點實測最大流速的平均值、某測點的流速垂線最大平均值、還是推算的潮流垂線可能最大流速平均值等，沒有給出解釋與說明；其他規範未涉及到設計流速方面。為此，很多設計人員在水流設計流速取值方面思路與方法不一。設計流速取值過大則結構偏安全，但造價提高；過小反之。由於規範未明確，因此給審查和設計帶來了困擾水流設計流速取值主要有潮流可能最大流速與余流的合成值、潮流可能最大流速、海流可能最大流速等方法，設計在確定碼頭軸線方位時，大多根據水文測驗分析報告的實測潮流流速流向、潮流可能最大流速、風海流及余流等數據確定。潮流觀測的垂線層次根據工程水域水深d 確定：d >10 m 時分6 層觀測; 5 m≤d≤10 m 時分5 層觀測。給出實測分層和垂向平均流速流向表，再根據實測資料採用準調和調和分析計算分層和垂向潮流可能最大流速。在設計流速取值時，一般採用垂向平均潮流可能最大流速作為潮流可能最大流速，極少考慮船舶吃水和實際水深的相互關係。余流是指從實測海流分離出周期性潮流後剩餘的流動分量，通常由風場、海水的溫鹽和各種流動相互作用的非線性效應等因素引起，包括風海流、密度流、地轉流等。風海流指在風作用下而產生的風對海水的應力，包括風對海水的摩擦力和施加在海面迎風面上的壓力而形成的一種穩定海流。
有關術語
設計水位
相應於設計洪水頻率的洪峰流量水位，即設計流量的水位。用標高表示設計水位的高低，以米 (m)計。河流的流量隨水位而變化，表明水位與流 量之間有密切關係，在橋涵水文計算中，常利用它們 的關係來推求某一設計水位相應的設計流量。為此， 可在橋位附近選定河床形態斷面進行歷史洪水情況 的調查，調查歷史洪痕位置、發生年份，以便確定歷 史洪水位和歷史洪水重現期。根據測繪的形態斷面 和洪水比降、河床狀況等資料，利用水力學有關公式 計算該歷史水位的洪峰流量，以便最後確定所採用 的設計水位相應的橋涵設計流量。
設計流量
相應設計洪水頻率的洪峰流量。以
/s計。河 流每年出現的洪峰流量是不一樣的，如選用過大的洪峰流量作為橋涵的設計流量，則設計出的橋涵將 不經濟;如過小，則橋涵又不夠安全。我國《公路工 程技術標準》規定，作為橋涵的設計流量是採用設計 洪水頻率作為設計標準，即以平均多少年出現一 的最大洪峰流量作為橋涵的設計流量。公路等級越高和橋涵跨徑越大，其相應的設計洪水頻率規定值越小，作為橋涵的設計流量將越大。根據多年實測的洪峰流量資料，採用水文數理統計法，利用經驗頻率 曲線和理論頻率曲線可以推求相應於設計洪水頻率 規定值的設計流量。
