給排水污水管道設(shè)計計算課件

1、2 污水管道設(shè)計計算 21 排水區(qū)域劃分及管線布置2.1.1 排水區(qū)域劃分該地區(qū)所地區(qū)地面平坦，可按一個高度確定地面標(biāo)高。區(qū)域最北部為京杭大運河，沿河的東部和西部分別有一個污水處理廠。根據(jù)以上條件劃分排水區(qū)域為：以淮海路為分界線，劃分成兩個排水區(qū)域?；春Ｂ芬晕魉欧诺奈鬯湃胨募厩辔鬯幚韽S，以東排入淮安第二污水處理廠。2.1.2 管線布置圖1 污水管道布置圖（初步設(shè)計）管線布置原則是充分利用地形、地勢，就近排入水體，以減小管道埋深，降低工程造價。該地區(qū)地勢平坦，區(qū)域最北邊為京杭大運河，因此干管自南向北采用截流式敷設(shè)。截流式是正交式的改進，即沿河岸敷設(shè)主干管。這種布置的優(yōu)點是干管長度短，管徑小

2、，因而較經(jīng)濟，污水排出也比較迅速。干管基本上匯集街道兩邊相鄰街區(qū)的污水，若街區(qū)面積較小且最近街道未敷設(shè)干管，則可能利用支管將該街區(qū)污水輸送進最近的干管。具體如圖1所示。22 污水流量計算污水設(shè)計流量包括生活廢水和工業(yè)廢水兩大類。本設(shè)計中，工業(yè)廢水水量不大，可直接匯入生活污水管道中一并送入污水處理廠。已知各個功能區(qū)的排水量，并從所給地圖中量出排水面積，即可求出污水的流量。街區(qū)流量的計算公式3： (2-1)Q流量，L/sq污水指標(biāo)，m3/ha·d，居住用地：55m3/（ha·d）；公共設(shè)施用地：40 m3/（ha·d）；倉儲用地：20m3/（ha·d）；市政

3、用地：15 m3/（ha·d）；其它污水為總污水量的10%。A面積，ha，在所給地區(qū)地形圖上根據(jù)區(qū)域面積計算。由于居住區(qū)生活污水定額是平均值，因此根據(jù)設(shè)計人口和生活污水定額計算所得的是污水平均流量。而實際上流入污水管道的污水量時刻扣在變化。這些變化包括季節(jié)變換，日間變換等等。若要采用平均值計算流量，必須設(shè)定污水變化系數(shù)來修訂水量。下表是我國室外排水設(shè)計規(guī)范（GBJ1487）采用的居住區(qū)生活污水量總變化系數(shù)值。表1 生活污水總變化系數(shù)9污水平均日流量（L/S）51540701002005001000總變化系數(shù)(KZ)2320181716151413街區(qū)編號及面積流量如下表所示：街區(qū)編號

4、123456街區(qū)面積（ha）31.1313.1915.4211.8624.4612.01流量(L/s)19.813.057.147.5515.577.64街區(qū)編號789(1)9(2)1011街區(qū)面積（ha）7.349.345.935.9314.2314.23流量(L/s)4.675.942.743.779.069.06街區(qū)編號121314151617街區(qū)面積（ha）11.129.3440.0220.1624.9025.64流量(L/s)7.0767145.94012.8315.8516.32街區(qū)編號18(1)18(2)19202122街區(qū)面積（ha）12.4512.4522.2318.389.

5、788.89流量(L/s)5.767.9310.2911.706.234.12街區(qū)編號232425262728街區(qū)面積（ha）13.047.418.156.674.457.41流量(L/s)8.304.723.773.092.064.72街區(qū)編號293031323334街區(qū)面積（ha）6.674.455.933.563.713.71流量(L/s)4.252.062.741.651.722.36街區(qū)編號353637383940街區(qū)面積（ha）5.935.191.4826.6822.2322.23流量(L/s)2.743.300.6916.9810.2914.15街區(qū)編號414243444546街

6、區(qū)面積（ha）13.3417.7925.6423.4220.4621.34流量(L/s)8.4911.3216.3214.9113.0213.59街區(qū)編號474849505152街區(qū)面積（ha）5.196.677.568.4546.3912.97流量(L/s)2.404.243.503.9121.488.26街區(qū)編號535455565758街區(qū)面積（ha）8.159.787.416.678.005.34流量(L/s)3.774.533.433.093.712.47街區(qū)編號596061626364街區(qū)面積（ha）13.342.225.9320.7523.727.11流量(L/s)6.181.03

7、3.7713.2110.983.29街區(qū)編號656667686970街區(qū)面積（ha）11.866.234.0013.345.782.67流量(L/s)5.492.881.852.322.681.24街區(qū)編號71街區(qū)面積（ha）7.11流量(L/s)3.29表2 街區(qū)面積及流量23 污水管道的水力計算污水溝道水力學(xué)設(shè)計的原則：為了保證購到能正常運行，以順利地收集和輸送生活污水和工業(yè)廢水，溝道水力學(xué)計算要滿足下列要求：a) 不溢流生活污水和工業(yè)廢水從溝道中溢流到地面會造成環(huán)境污染，所以污水溝道是不允許溢流的。為防止溢流的發(fā)生，水力計算的流量是可能出現(xiàn)的最大流量。b) 不淤積當(dāng)管道中的水流流速太小時

8、，水中的固體雜質(zhì)會下沉，淤積在管道中，造成管道堵塞，因此，管道中的流速應(yīng)當(dāng)不致使固體下沉而規(guī)定一個最小設(shè)計流速。c) 不沖刷溝壁當(dāng)管道中的流速過大時，管道中的水流會沖刷管壁，長此以往，管壁會損壞，因此，水力計算應(yīng)規(guī)定一個最大設(shè)計流速。d) 要注意通風(fēng)生活污水和工業(yè)廢水中有些物質(zhì)會散發(fā)有毒氣體和可燃氣體，管道的設(shè)計要按照不滿流計算，在管道中的水面上保留一部分空間，作為通風(fēng)排起的通道，并為不溢流留有余地。2.3.1 水力計算基本公式在施工中盡量注意改善管道的水力條件，使管內(nèi)污水流動盡可能接近均勻流，這樣，在排水管道的水力計算中可采用均勻流公式。流速的公式利用謝才公式和曼寧公式連立求得9： (2-2

9、)流速（m/s）R水力半徑（過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值）（m）I水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）C流速系數(shù)或稱謝才系數(shù)C10按曼寧公式求解： (2-3)n管壁粗糙系數(shù)，更具管渠材料而定。2.3.2 污水管道水力計算的設(shè)計參數(shù)a) 設(shè)計充滿度在設(shè)計流量情況下，充滿度<1為不滿流，=1為滿流（h為管道中水深，D為直徑）。我國的污水管道設(shè)計安不滿流進行設(shè)計，最大設(shè)計充滿度的規(guī)定如下表：表3 最大設(shè)計充滿度3 管徑（D）或暗渠高（H）（mm）最大設(shè)計充滿度（或）2003000.553504500.655009000.7010000.75在計算污水管道充滿都市。不包括淋浴時間內(nèi)突然增加的污水

10、量，但當(dāng)管徑小于或等于300mm時，應(yīng)按滿流復(fù)核。這樣規(guī)定的原因是：1) 污水流量時刻在變化，很難精確計算，而且雨水或地下水可能通過檢查井蓋或管道接口滲入污水管道。因此，有必要保留一部分管道斷面，為未預(yù)見水量的增長留有余地，避免污水一處妨礙環(huán)境衛(wèi)生。2) 污水管道內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體。此為，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液體是，可能形成爆炸性氣體。故需留出適當(dāng)?shù)目臻g，以利于管道的通風(fēng)，排除有害氣體，對于管道爆炸有良好的效果。3) 便于管道的疏通和維護管理。b) 設(shè)計流速和設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相應(yīng)的水流平均速度叫做設(shè)計流速。污水在管內(nèi)流動緩慢時，污水中所含雜質(zhì)可能下沉，產(chǎn)生淤積

11、；當(dāng)污水流速增大時，可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，甚至損壞管道。為了防止管道中產(chǎn)生淤積或沖刷，設(shè)計流速不宜過小或者過大，應(yīng)在最大和最小設(shè)計流速范圍之內(nèi)。最小設(shè)計流速是保證管道內(nèi)部發(fā)生淤積的流速。根據(jù)國內(nèi)污水管實際運行情況的觀測數(shù)據(jù)并參考國外經(jīng)驗，污水管道的最小設(shè)計流速定為0.6m/s3，當(dāng)含有金屬、礦物固體或重油雜質(zhì)的生產(chǎn)污水管道，其最小設(shè)計流速應(yīng)適當(dāng)增大。最大設(shè)計流速是保證管道不被沖刷損壞的流速，一般，金屬管道的最大設(shè)計流速為10m/s，非金屬管道的最大設(shè)計流速為5m/s3。c) 最小管徑在污水管道系統(tǒng)的上游部分，污水管段的水急流量一般很小，若根據(jù)設(shè)計流量計算管徑，則管徑會很小，極易堵塞。根據(jù)污水管道的

12、養(yǎng)護紀錄統(tǒng)計，直徑為150mm的支管的堵塞次數(shù)，可能達到直徑為200mm的支管的堵塞次數(shù)的兩倍，使管道養(yǎng)護費用增加。然而，在同樣埋深條件下，直徑200mm與150mm的管道造價相差不多，而采用較大管徑可減小管道坡度，以減小管道埋深。我們?yōu)榱俗o養(yǎng)工作的方便規(guī)定最小埋深如下表所示：表4 污水溝管的最小管徑及最小設(shè)計坡度11溝道位置最小管徑/mm最小設(shè)計坡度/i在街坊和廠區(qū)內(nèi)在街道下20030000040003d) 最小設(shè)計坡度在污水管道系統(tǒng)設(shè)計中，通常是管道埋設(shè)坡度與實際地區(qū)的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速應(yīng)等于或大于最小設(shè)計流速，以防止管道內(nèi)產(chǎn)生沉淀。所以最小設(shè)計坡度是最小設(shè)計流速時的管

13、道坡度。管徑相同的管道，因充滿度不同，其最小坡度也不同。我們規(guī)定200mm的最小設(shè)計坡度0.004；管徑300mm的最小設(shè)計坡度0.003。在給定管徑的圓形管道中，滿流與半滿流運行時的流速是相等的，處于滿流與半滿流之間的理論流速略大一些，而隨著水深降至半滿流以下，則其流速逐漸下降，故在確定最小管徑的最小坡度時采用的實際充滿度為0.5。e) 埋設(shè)深度圖2 埋設(shè)深度污水管道的埋深是管道的內(nèi)壁距地面的垂直距離。管道埋深影響管道造價，與管道材料、直徑、施工現(xiàn)場地質(zhì)條件和管道埋設(shè)深度等條件有關(guān)。一條管道的埋深分為起點埋深、終點埋深和管道平均埋深，管段平均埋深是起點埋深和終點埋深的平均值。為保證污水管道不

14、受外界壓力和冰凍的影響和破壞，我們規(guī)定一個最小覆土厚度。污水管道內(nèi)的污水是利用重力從高處流向低處的。當(dāng)管道內(nèi)的坡度大于地面坡度時，管道系統(tǒng)的埋深會越來越大。埋深越大，則造價越高，因此，管道也有一個最大埋深限值。一般，管道起點最小埋深應(yīng)有0.60.7m3；干燥土壤中，最大埋深不超過89m；多水、流沙、石灰?guī)r地層中，不超過5m。超過最大埋深時，應(yīng)考慮設(shè)置提升泵站。2.3.3 污水管道的設(shè)計這是本設(shè)計的最重要部分。首先應(yīng)確定排水區(qū)界，劃分排水流域。該片區(qū)有兩個污水處理廠，分別在片區(qū)的最北部的東西兩邊。因此，可劃分為兩個區(qū)域，以淮海路為分界線，西邊區(qū)域的污水流入四季青污水處理廠，東邊區(qū)域的污水流入第二

15、污水處理廠。主干管沿大運河敷設(shè)，干管沿道路由北向南敷設(shè)。主要的管道布置如圖所示，沿線流量如表所示，水力計算如表所示。表5 干管1水力計算表管段編號管道長度(m)設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh12345678978346.1412.323000.00310.60.340.1021.07389115.3819.123000.0030.650.440.1320.346910230.7631.373500.00240.690.50.1750.5541011153.8445.823500.00240.710.620.2170.3691112230.765

16、3.244500.0020.720.470.2120.4621213192.356.454500.0020.730.480.2160.3851314153.8461.384500.0020.750.510.2300.3081415192.372.724500.00160.750.610.2750.3081516192.381.995000.00160.760.550.2750.3081617307.6898.365000.00150.760.620.3100.462171346.14106.35000.001750.820.630.3150.606設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底

17、(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.2020.2019.60218.52919.50018.4270.7001.77320.2020.2018.52918.18318.39718.0511.8032.14920.2020.2018.17617.62218.00117.4472.1992.75320.2020.2017.62217.25317.40517.0362.7953.16420.2020.2017.14716.68616.93616.4743.2643.72620.2020.2016.68616.30116.47016.0853.73

18、04.11520.2020.2016.30115.99316.07215.7644.1284.43620.2020.2015.99315.68615.71915.4114.4814.78920.2020.2015.63615.32915.36115.0544.8395.14620.2020.2015.32914.86715.01914.5575.1815.64320.2020.2014.86714.26114.55213.9465.6486.254管段編號管道長度(m)設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh1234567891819461.5212.0

19、83000.00320.610.340.1021.4771920192.319.323000.0030.6510.4250.1280.5772021192.324.423000.0030.690.4590.1380.5772122230.7631.813500.00240.690.50.1750.5542223192.338.973500.00240.720.5530.1940.4622324153.8453.124500.0020.720.460.2070.3082425192.371.084500.001850.750.560.2520.3562526230.7681.545000.001

20、750.760.530.2650.4042627269.22116.315000.00180.850.660.3300.485273307.68121.555000.00230.940.660.3300.708設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.219.39817.92119.50018.0230.72.17720.220.217.92117.34417.79417.2172.4062.98320.220.217.34416.76717.20716.6302.9933.57020.2

21、20.216.75516.20116.58016.0263.6204.17420.220.216.20115.73916.00715.5464.1934.65420.220.215.65315.34515.44615.1384.7545.06220.220.215.34514.98915.09314.7375.1075.46320.220.214.95214.54814.68714.2835.5135.91720.220.214.54814.06414.21813.7345.9826.46620.220.214.06413.35613.73413.0236.4667.177管段編號管道長度(m

22、)設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh1234567892829384.657.14000.002140.750.580.2320.8232930115.3860.844500.00210.760.50.2250.2423031346.14113.495000.00170.850.630.3170.5883132461.52135.236000.00170.850.550.3300.7853233346.14156.786000.00170.880.60.3600.5883334230.761786000.0020.980.620.3720.4623

23、435307.68200.047000.0061.470.380.2661.846355269.22204.627000.00581.520.390.2731.561設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.219.43218.60919.218.37711.82320.220.218.55218.31018.32718.0851.8732.11520.220.218.31017.72017.99317.4052.2072.79520.220.217.63516.85017.30516.5

24、202.8953.68020.220.216.85016.26216.49015.9023.7104.29820.220.216.26215.80015.89015.4284.3104.77220.220.215.59413.74815.32813.4824.8726.71820.220.213.74812.18713.47511.8926.7258.308管段編號管道長度(m)設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh1234567893637384.615.083000.0030.620.390.1171.1543738115.3819.273000.

25、0030.660.440.1320.3463839269.2227.643000.0030.720.540.1620.8083940461.5252.74000.0020.730.5750.2300.9234041384.671.234500.0020.780.560.2520.7694142230.7677.064500.00180.780.590.2660.415426538.44110.745000.0020.870.620.3101.077設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.

26、219.31718.16319.218.04612.15420.220.218.16317.81718.03117.6852.1692.51520.220.217.81717.00917.65516.8472.5453.35320.220.216.97716.05416.74715.8243.4534.37620.220.216.02615.25715.77415.0054.4265.19520.220.215.25714.84214.99214.5765.2085.62420.220.214.83613.75914.52713.4495.6746.751管段編號管道長度(m)設(shè)計流量(L/s

27、)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh123456789626376.929.183000.004050.60.270.0810.3126364269.2216.043000.0030.630.390.1170.8086465192.322.723000.0030.680.50.1500.5776566307.6833.953500.00230.680.5250.1840.7086655307.6845.244000.0020.690.530.2120.615設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端1011

28、12131415161720.220.219.28118.96919.20018.88811.31220.220.218.96918.16218.85218.0451.3482.15520.220.218.16217.58518.01217.4352.1882.76520.220.217.56916.86117.38516.6772.8153.52320.220.216.83916.22416.62716.0123.5734.188管段編號管道長度(m)設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh1234567896768576.951.814500.002

29、30.750.450.2031.3276869346.1471.864500.00250.850.540.2430.8656956269.2283.94500.0061.230.450.2031.615設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.219.40318.07619.20017.8731.0002.32720.220.218.07617.21017.83316.9672.3673.23320.220.217.21015.56317.00815.3923.1924.808管段編號管道

30、長度（m）設(shè)計流量(L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度（m）降落量(m)h/Dh1234567897172576.961.134500.00260.830.470.2121.5007258615.3679.544500.00621.210.430.1943.815設(shè)計地面標(biāo)高（m）設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.218.91217.41218.717.2001.53.00020.220.217.41213.59617.21813.9162.9826.284管段編號管道長度（m）設(shè)計流量(

31、L/s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh1234567897374576.959.345000.00130.630.50.2500.7507460615.3680.045000.00150.720.560.2800.923設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.219.45018.70019.218.45011.75020.220.218.70017.77718.42017.4971.7802.703表6 主干管水力計算表管段編號管段長度(m)設(shè)計流量(L/

32、s)管徑(mm)坡度流速(m/s)充滿度(m)降落量(m)h/Dh12345678912346.14112.277000.00120.710.430.3010.41523423.06112.277000.00120.710.430.3010.50834384.6219.218000.00120.850.510.4080.46245384.6230.548000.00120.860.520.4160.46265538.44110.745000.00260.950.550.2751.4005556461.5259.174500.00140.650.550.24750.6465657384.6131

33、.557000.00130.740.430.3010.5005758692.28131.557000.00130.740.430.3010.9006160403.8316.323000.0030.620.390.1171.2116059384.696.365000.00361.050.470.2351.3855958346.1496.365000.00651.30.40.22.250設(shè)計地面標(biāo)高(m)設(shè)計水面標(biāo)高(m)設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高(m)埋設(shè)深度(m)上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161720.220.214.04713.63213.74613.3316.4546.86920.220.213.63213.12413.33112.8236.8697.37720.220.213.13112.67012.72312.2627.4777.93820.220.212.67012.20812.25411.7927.9468.40820.220.213.75912.35913.47912.0926