污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算課件

1、污水溝道水力學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)已經(jīng)確定的溝道路線，計(jì)算和確定各設(shè)計(jì)溝段的設(shè)計(jì)流量、管徑、坡度、流速、充滿度和溝底高程。原則不沖刷、不淤積、不溢流、要通風(fēng)。計(jì)算步驟確定控制點(diǎn)開始，從上游到下游，計(jì)算和確定各個(gè)設(shè)計(jì)溝段的有關(guān)數(shù)據(jù)。第一節(jié) 污水管渠水力設(shè)計(jì)一、污水管道水力計(jì)算目的水力 計(jì)算目的 管徑坡度高程第二節(jié) 管渠水力計(jì)算基本公式二、水力計(jì)算公式 充滿度h/D指設(shè)計(jì)流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑 的比值。 過水?dāng)嗝鍭=A（D，h/D） 水力半徑R=R(D, h/D) 采用謝才公式計(jì)算水頭損失，將曼寧公式代人并轉(zhuǎn)換(均勻流)： 由流量和流速關(guān)系得：hDnm是常數(shù),不同管壁粗糙系數(shù)(見表2-1),混凝土

2、/鋼筋混凝土一 般采用0.014。5個(gè)水力參數(shù)q、D、h、I、v, 已知其中3個(gè)才能求出另2個(gè)，水力計(jì)算很復(fù)雜。非滿流水力計(jì)算簡(jiǎn)化方法：水力計(jì)算圖表流量坡度充滿度流速第三節(jié) 水力學(xué)算圖在6個(gè)水力要素中,管徑D和粗糙系數(shù)n是一知數(shù),而其他4個(gè)關(guān)系可以用一張圖來表示h/D=0.66i =0.0015I=0.0058h/D=0.9第四節(jié) 管渠水力設(shè)計(jì)主要參數(shù)污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)充滿度（h/D）設(shè)計(jì)流速（v）最小管徑（D）最小設(shè)計(jì)坡度（i）一、設(shè)計(jì)充滿度（h/D）指設(shè)計(jì)流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。h/D =1時(shí)，滿流h/D 1時(shí)，非滿流室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為：管徑（D

3、）或暗渠高（H） （mm） 最大充滿度（h/D） 2003003504505009001000 0.550.650.700.75hD注：明溝超高不得小于0.2m為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定？1、預(yù)留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預(yù)見水量的增長(zhǎng)留有余地；2、有利于管道內(nèi)的通風(fēng)；3、便于管道的疏通和維護(hù)管理。二、設(shè)計(jì)流速與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計(jì)流速：是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；我國根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定最小流速為0.6m/s（明渠0.4m/s ）。最大設(shè)計(jì)流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關(guān)；金屬管道的最大流速為10

4、m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。注：平坦地區(qū)，可適當(dāng)調(diào)整最小設(shè)計(jì)流速三、最小管徑 為什么要規(guī)定最小管徑？ 管徑過小極易讀塞，疏通頻繁、困難。 什么叫不計(jì)算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計(jì)算查得的管徑小于最小管徑，對(duì)于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計(jì)算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管段稱為不計(jì)算管段（見表2-3）。街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm四、最小設(shè)計(jì)坡度相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的坡度為最小設(shè)計(jì)坡度，最小設(shè)計(jì)坡度是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。（1）順坡（2）平坦（3）反坡查表(表2-3)確定最小設(shè)計(jì)坡度規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.0

5、01； 管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003或0.002 。設(shè)計(jì)充滿度一定時(shí)，管徑越大，最小設(shè)計(jì)坡度越小。五、污水管道的埋設(shè)深度管道的埋設(shè)深度有兩個(gè)意義：造價(jià)和施工時(shí)間。最大埋深根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法決定。在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過78m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。覆土厚度埋設(shè)深度決定污水管道最小覆土厚度的因素：冰凍線的要求地面荷載滿足街坊管連接要求地面管道滿足地面荷載要求： 車行道下最小覆土厚度0.7m，人行行道下0.6m。滿足防冰凍要求： 一般埋設(shè)在冰凍線以下。室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m；有保溫措施或

6、水溫較高的管道，距離可以加大。滿足街坊污水連接管銜接要求：從以上三個(gè)因素出發(fā)，可以得到三個(gè)不同的覆土厚度，最大值就是這一溝段的允許最小覆土厚度。銜接原則： （1）盡可能提高下游溝段的高程，以減少埋深，從而降低造價(jià)，在平坦地區(qū)這點(diǎn)尤其重要； （2）避免在上游溝段中形成回水而造成淤積；（3）不允許下游溝段的溝底高于上游溝段的溝底。第五節(jié) 管道的銜接銜接方法溝（管）頂平接水面平接溝（管）底平接下游埋深增加；產(chǎn)生回水可能性較小下游埋深較淺；易產(chǎn)生回水一般情況下：異管徑溝段采用溝頂平接。同管徑溝段采用水面平接。特殊情況：同管徑，坡度變陡，溝頂平接。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），溝底平接。下游溝底高于

7、上游溝底下游水位高于上游水位不應(yīng)發(fā)生第六節(jié) 污水管道水力計(jì)算分析設(shè)計(jì)地區(qū)的地形等實(shí)際情況考慮規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)參數(shù)流量 管徑坡度管道坡度的確定盡可能與地面坡度平行，減小管道埋深；保證合理的設(shè)計(jì)流速，不淤積和沖刷。在保證流速和充滿度的前提下：管徑大，坡度??；管徑小，坡度大。 （1）較大坡度地區(qū)管段設(shè)計(jì)沿地面坡度敷設(shè)，滿足最小流速。流量期望坡度 管徑，流速（水力圖）最大充滿度流量期望坡度 充滿度和流速（水力圖）管徑（1）（2）平坦或反坡地區(qū)管段設(shè)計(jì)一定流量， 管徑大，坡度??； 管徑過大，流速過小。（2）（3）設(shè)計(jì)流量(L/s)最大管徑(mm)I0.0024，不符合本題應(yīng)盡量減少埋深的原則；令v0.6m

8、/s時(shí)，h/D0.900.55，也不符合要求。I=0.00580.0024h/D=0.90.55水力計(jì)算圖B:令D350mm，查圖.當(dāng)D350mm，qV40L/s， v0.6m/s時(shí), h/D=0.660.65，不合格。令h/D=0.65 時(shí)，v0.610.6m/s，符合要求。i =0.00150.65，不合格i =0.00150.65不合格。當(dāng)h/D0.65時(shí)，v0.85m/s，i0.0030I0.0014，不很理想。 （2）令D400mm,查圖,當(dāng)D400mm，qV56L/s，v0.60m/s時(shí)，i0.0012，但h/D0.700.65，不符合規(guī)定；當(dāng)h/D0.65時(shí)，i0.00145，v

9、0.65m/s,符合要求。溝管坡度接近地面坡度I0.0014。采用溝頂平接:設(shè)計(jì)溝段的上端溝底高程：43.67+0.350-0.40043.620(m)設(shè)計(jì)溝段的下端溝底高程: 43.620-130 0.0014543.43(m)施工高程：43.43(m)檢驗(yàn)：上游溝段下端水面高程：43.877(m) 43.880高于43.877，雖不符合要求，但可接受(下端溝底施工高程略低于計(jì)算值)。設(shè)計(jì)溝段上端水面高程：43.620+0.65 0.40043.880(m)第一方案，造價(jià)低，但后面的溝管都將落下0.172m。假如下游的地區(qū)有充分的坡度，可以采用第一答案。假如在平坦的地區(qū)，宜采用第二答案。（3

10、）究竟采用哪一種方案？1、D=350mm,I=0.0032、D=400mm,I=0.00145 例 3 已知L190m，qV66L/s，I0.008(上端地面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游溝段D400m，和h/D0.61，其下端溝底高程為43.40m，覆土厚度0.7m。如下圖所示： 求：管徑與溝底高程。 解：本例的特點(diǎn)是地面坡度充分，偏大。上游溝段下端覆土厚度已為最小容許值。估計(jì)設(shè)計(jì)溝段坡度將小于地面坡度，且口徑可小于上游溝段。 （1）令D400mm，i0.008，h/D0.65時(shí)，查圖得qV133L/s66L/s。 （2）令D350mm，iI0.008，h/D0.65時(shí)，查圖得qV91L/s66L/s。 （3）令D300mm， iI0.008，h/D0.55時(shí)，查圖得qV47L/s66L/s。 （4）可以選用D350mm， i0.008。規(guī)范規(guī)定，在地面坡度變陡處，溝道管徑可以較上游小1或2級(jí)。下面計(jì)算溝底高程。 D=350mm，qV=66L/s，I