14 第五章(2)49

1、2021-6-131第第5章章 污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算0 01 1污水管道的水力計(jì)算污水管道的水力計(jì)算0 02 2污水管道的高程設(shè)計(jì)污水管道的高程設(shè)計(jì)0 03 3污水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)污水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)042021-6-1325.2 污水管道的水力計(jì)算計(jì)算目的合理經(jīng)濟(jì)的選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。How?設(shè)計(jì)流量Q設(shè)計(jì)流速v管道斷面水力坡度管道埋深2021-6-133污水管網(wǎng)特點(diǎn)污水污水重力流重力流樹枝狀分布樹枝狀分布非恒定流非恒定流非均勻流非均勻流 清水清水壓力流壓力流環(huán)流貫通環(huán)流貫通恒定流恒定流均勻流均勻流基本假定：基本假定： 假定污水的流動(dòng)

2、遵循水流流動(dòng)的規(guī)律； 假定管道內(nèi)水流是均勻流。2021-6-1345.2.1 水力計(jì)算的基本公式采用均勻流公式： 流量公式Q =vA 流速公式RIC式中，Q為流量，m3/s；為過水?dāng)嗝婷娣e，m2；v為流速，m/s；R為水力半徑，m；I為水力坡度；C為流速系數(shù)（謝才系數(shù)）。2021-6-135 過水?dāng)嗝孢^水?dāng)嗝?sin(82DA過水?dāng)嗝婷娣e過水?dāng)嗝婷娣e2D)sin1 (4DRh：水深D：管道內(nèi)徑：過水?dāng)嗝娴某錆M角hD濕周濕周水力半徑水力半徑2021-6-136 水力坡度水力坡度對(duì)較長(zhǎng)的、直徑不變的無壓圓管順直段，其水流狀態(tài)及水力特征與明渠均勻流相同，即:三坡度相等。水力坡度水面坡度管底坡度水力坡

3、度水面坡度管底坡度2021-6-137 謝才系數(shù)謝才系數(shù)C C一般按曼寧公式計(jì)算，該公式適用于明渠或較粗糙的管道。611RnC 管渠類別粗糙系數(shù) n管渠類別粗糙系數(shù) nUPVC管、PE管、玻璃鋼管0.0090.011漿砌磚渠道0.015石棉水泥管、鋼管0.012漿砌塊石渠道0.017陶土管、鑄鐵管0.013干砌塊石渠道0.0200.025混凝土管、鋼筋混凝土管、水泥砂漿抹面渠道0.0130.014土明渠(包括帶草皮)0.0250.030室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50014-20062021-6-1385.2.2 水力計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)充滿度h/D最大值要求設(shè)計(jì)流速v 最大、最小值要求設(shè)計(jì)坡度I 最小

4、值要求設(shè)計(jì)管徑D 最小值要求2021-6-1391.1.設(shè)計(jì)充滿度設(shè)計(jì)充滿度充滿度：污水在管道中的水深h和管道內(nèi)徑D的比值。設(shè)計(jì)充滿度：在設(shè)計(jì)流量下的充滿度。h：水深; D：管道內(nèi)徑；：過水?dāng)嗝娴某錆M角hD滿流：h/D=1不滿流：h/D0.55，不滿足要求； h/D=0.55(最大充滿度)時(shí)，I0.0024，坡度偏大； I=0.003(最小坡度)時(shí)，h/D=0.90.55，不滿足要求；2. 取D=350mm v0.6m/s時(shí)，h/D=0.80.65 ，不滿足要求； h/D=0.65時(shí)，I0.00240.003 ，不滿足要求； I=0.003時(shí)，h/D=0.600.6m/s，符合要求；3. 取D

5、=400mm I=0.0015(最小坡度)時(shí), v0.64m/s，h/D=0.60，符合要求. 但管段口徑盡量不跳級(jí)增大，所以取2。2021-6-13272021-6-13282021-6-1329 例5-5：已知設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)L=190m，設(shè)計(jì)流量Q=66L/s，設(shè)計(jì)管段上端地面高程44.5m，下端地面高程42.79m。上游管段直徑D=400mm，h/D=0.61，與設(shè)計(jì)管段相接處管底高程為43.40m，覆土厚度0.7m，求：設(shè)計(jì)管段的管徑與管底高程。D=400mm43.4044.50I=0.0090.7m42.79L=190m2021-6-1330由于上游覆土厚度已為最小值，因此，設(shè)計(jì)坡度只能

6、取地面坡度或更大值。而設(shè)計(jì)管段處地面坡度偏大，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，下游管徑可比上游管徑小1級(jí)或2級(jí)。1. 取D=400mm，I=0.009，最大充滿度h/D=0.65， 查水力計(jì)算圖得： Q133L/s66L/s，滿足流量要求； 2. 取D=350mm ，I=0.009，最大充滿度h/D=0.65， 查水力計(jì)算圖得： Q91L/s66L/s，滿足流量要求；3. 取D=300mm， I=0.009，最大充滿度h/D=0.65， 查水力計(jì)算圖得： Q47L/s66L/s，不滿足要求；考慮管道的充分利用及經(jīng)濟(jì)性，選擇D=350mm，對(duì)應(yīng)Q66L/s， I=0.009，可得h/D=0.53，v=1.29m/

7、s。2021-6-13315.3.1 污水管道的埋設(shè)深度 覆土厚度覆土厚度 管道外壁頂部到地面的距離。 埋設(shè)深度埋設(shè)深度 管道內(nèi)壁底到地面的距離。5.3 污水管道的高程設(shè)計(jì)覆土厚度埋設(shè)深度路面管道2021-6-1332 最小覆土厚度最小覆土厚度 防止土壤凍脹損壞管道防止土壤凍脹損壞管道 宜埋設(shè)在冰凍線以下，當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，也可埋設(shè)在冰凍線以上； 防止管壁因地面荷載而破壞防止管壁因地面荷載而破壞 人行道下 0.6m ，車行道下 0.7m ； 滿足污水連接管銜接的要求滿足污水連接管銜接的要求 污水出戶管最小埋深一般采用0.50.7m，因此，污水管道起點(diǎn)最小埋深應(yīng)為0.60.7m 。以上三者最大值為

8、管道的允許最小覆土厚度或最小埋深以上三者最大值為管道的允許最小覆土厚度或最小埋深2021-6-1333hZZILhH21Z1Z2HhhI2021-6-1334 最大埋深最大埋深應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)地區(qū)的土質(zhì)、地下水等自然條件，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工等方面的因素確定。 在干燥土壤中不超過78m； 在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，不超過5m。超過最大埋深時(shí)可考慮設(shè)置泵站。超過最大埋深時(shí)可考慮設(shè)置泵站。2021-6-13355.3.2 污水管道的銜接 管道的銜接管道的銜接在檢查井內(nèi)上下游管道銜接時(shí)的高程關(guān)系。基本原則：基本原則：盡可能提高下游管段的高程，以減少管道埋深，降低造價(jià)；避免上游管段中形成回水而造成淤積。

9、2021-6-1336 管道銜接的方法管道銜接的方法 水面平接 管頂平接 跌水連接 管底平接下游管段起端的水面高程下游管段起端的水面高程上游管段終端的水面高程上游管段終端的水面高程下游管段起端的管底標(biāo)高下游管段起端的管底標(biāo)高上游管段終端的管底標(biāo)高上游管段終端的管底標(biāo)高2021-6-1337 水面平接水面平接 在水力計(jì)算中，上游管段終端和下游管段起端在指定的設(shè)計(jì)充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標(biāo)高相同。適用于管徑相同或相近時(shí)的銜接適用于管徑相同或相近時(shí)的銜接。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：下游管段埋深增加較少缺點(diǎn)缺點(diǎn)：易產(chǎn)生回水2021-6-1338 管頂平接管頂平接 在水力計(jì)算中，使上游管段

10、終端和下游管段起端的管頂標(biāo)高相同。適用于管徑不同時(shí)的銜接適用于管徑不同時(shí)的銜接。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不易產(chǎn)生回水缺點(diǎn)缺點(diǎn)：下游管段埋深增加2021-6-13391 管段2 跌水井 跌水連接跌水連接 管道敷設(shè)地區(qū)的地面坡度很大時(shí)，為調(diào)整管內(nèi)流速，所采用的管道坡度將會(huì)小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據(jù)地面坡度采用跌水連接。存在問題： 流速過大 下游覆土厚度偏小 上游管段埋深偏大2021-6-1340 管底平接管底平接 適用于管徑相同，但坡度變陡的情況。 適用于下游管徑小于上游管徑（坡度變陡）。2021-6-1341其它設(shè)置要求其它設(shè)置要求 地面突然陡峭管底平接 旁側(cè)管道

11、與干管交匯處設(shè)跌水井 污水明渠與地下管渠銜接設(shè)跌水井 地下暗渠與明渠銜接設(shè)排出口2021-6-13425.3.3 污水管網(wǎng)的高程計(jì)算 污水管網(wǎng)系統(tǒng)控制點(diǎn)污水管網(wǎng)系統(tǒng)控制點(diǎn)污水排水區(qū)域內(nèi)對(duì)管道系統(tǒng)整體埋深起控制作用的點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)位置：控制點(diǎn)位置： 各條管道起點(diǎn) 具有相當(dāng)深度的工廠排出口 低洼地區(qū)的管道起點(diǎn) 提升泵站等位置離出水口最遠(yuǎn)或埋深要求最大的節(jié)點(diǎn)離出水口最遠(yuǎn)或埋深要求最大的節(jié)點(diǎn)2021-6-13432021-6-1344 管網(wǎng)高程計(jì)算管網(wǎng)高程計(jì)算已知的參數(shù)已知的參數(shù)上游管段水面高程上游管段管底標(biāo)高上游管段埋深及覆土厚度上下游管段地面高程未知的參數(shù)未知的參數(shù)下游管段水面高程下游管段管底標(biāo)高下游

12、管段埋深及覆土厚度根據(jù)控制點(diǎn)的埋深要求及管道銜接方式，由上游至下游逐段進(jìn)行管道高程設(shè)計(jì)。由控制點(diǎn)開始由控制點(diǎn)開始從上游至下游從上游至下游順序進(jìn)行順序進(jìn)行2021-6-1345 例5-4續(xù)：已知設(shè)計(jì)管段L240m，地面坡度I0.0024，流量Q=40L/s，上游管段：D=300mm，h/D=0.55，管底高程44.22m，地面高程46.06m，覆土厚度1.54m。求設(shè)計(jì)管段的管徑和管底高程。D=300mm44.22046.060I=0.00241.54m取取D=350mm2021-6-1346 高程計(jì)算因管段直徑變化，考慮管頂平接。(1)管底高程管底高程設(shè)計(jì)管段上端管底高程=44.22+0.3-

13、0.35=44.17m44.22m(2)水面高程水面高程上游管段下端水面高程=44.22+0.55*0.3=44.385m設(shè)計(jì)管段上端水面高程=44.17+0.60*0.35=44.38m44.385m 符合要求(3)覆土或埋深要求覆土或埋深要求下端覆土厚度=1.54-0.0024*240+0.003*240=1.68m 符合要求2021-6-1347 例5-5續(xù)：已知設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)L=190m，設(shè)計(jì)流量Q=66L/s，設(shè)計(jì)管段上端地面高程44.5m，下端地面高程42.79m。上游管段直徑D=400mm，h/D=0.61，與設(shè)計(jì)管段相接處管底高程為43.40m，覆土厚度0.7m，如下圖所示。求：設(shè)計(jì)管段的管徑與管底高程。D=400mm43.4044.50I=0.0090.7m42.79L=190mD=350mm上游管徑2021-6-1348 高程計(jì)算：采用管底平接（上游管徑大，下游管徑?。?1)管底高程管底高程設(shè)計(jì)管段上端管