排水管道設(shè)計(jì)

1、排水管渠水力計(jì)算,2009年8月,第一節(jié)污水管渠水力設(shè)計(jì)原則第二節(jié)水力學(xué)計(jì)算基本公式第三節(jié)水力學(xué)算圖第四節(jié)主要設(shè)計(jì)參數(shù)第五節(jié)管段的銜接第六節(jié)管段水力學(xué)計(jì)算,溝道水流情況,重力流:溝道中水流動(dòng)時(shí),水上方是大氣,具有自由表面,而其它三個(gè)方向受到溝道固體界面限制,這種水流方式叫重力流又叫明渠流.管流:溝道有時(shí)在水壓力流動(dòng)這時(shí)水流方式叫管流又叫壓力流.,第一節(jié)污水管渠水力設(shè)計(jì)原則,不溢流不淤積不沖刷溝壁要注意通風(fēng),第二節(jié)水力學(xué)計(jì)算基本公式,第三節(jié)水力學(xué)算圖,算圖分類(lèi)不滿(mǎn)流圓形管道滿(mǎn)流圓形管道滿(mǎn)流矩形管道明渠流,管道的埋設(shè)深度和覆土厚度管道的埋設(shè)深度是指溝底的內(nèi)壁到地面的距離。管道的埋設(shè)度對(duì)整個(gè)溝道系統(tǒng)

2、的造價(jià)和施工影響很大，溝道愈深，則造價(jià)愈貴，施工期愈長(zhǎng)。所以，管道的埋設(shè)深度小些好，并有一個(gè)最大限值，這個(gè)限值稱(chēng)做最大埋深。溝道的最大埋深需要根據(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(guò)7-8m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過(guò)5m。,管道的覆土厚度是指溝頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x管溝道埋深小些好，但是，溝道的覆土厚度有一個(gè)最小限值，稱(chēng)最小覆土厚度。最小覆土厚度決定于下列三個(gè)因素：必須防止溝道中的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞溝道；必須防止溝壁被車(chē)輛造成的活荷重壓壞；必須滿(mǎn)足支溝在銜接上的要求。,管段的銜接,窨井上下游的管段在銜接時(shí)應(yīng)遵循下述原則：盡可能提高下游管段的

3、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；避免在上游管段中形成回水而造成淤積；不允許下游管段的溝底高于上游溝段的溝底。,管段的銜接方法通常采用：溝頂平接水面平接溝底平接（在特殊情況下需要采用）,乘插式,企口式,平口式,一、排水管道基礎(chǔ)的組成,管道,管座,基礎(chǔ),墊層,地基,排水管道的基礎(chǔ),三、污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)規(guī)定,設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度（h/D）,設(shè)計(jì)流速（v）,最小管徑（D）,最小設(shè)計(jì)坡度（i）,2-3污水管道的水力計(jì)算,管頂平接是指在水力學(xué)計(jì)算中，使上游管段和下游管段的管頂內(nèi)壁的高程相同。采用管頂平接時(shí)，上游管段產(chǎn)生回水的可能性較小，但往往使下游管段的埋深增加。,水面平接是指在水力學(xué)

4、計(jì)算中，使上游管段和下游管段的水面高程相同。用水面平接時(shí),常因管道中流量出現(xiàn)變化時(shí)(主要是上游的小管道)而產(chǎn)生回水，但下游管道的埋深可以淺些。為了減少下游管道的埋深，也有人建議在充滿(mǎn)為0.8處平接。,溝底平接是指在水力學(xué)計(jì)算中，要使上游溝段和下游溝段的溝底內(nèi)壁的高程相同,在一般情況下，異管徑溝段采用溝頂平接。有時(shí)，當(dāng)上下游溝段管徑相同而下游溝段的充盈深小于上游溝段的充盈深時(shí)，(由小坡度轉(zhuǎn)入較陡的坡度時(shí)，可能出現(xiàn)這種情況)，也可采用溝頂平接。,通常，同管徑溝段往往是下游溝段的充盈深大于上游溝段的允盈深，避免上游溝段中形成回水而采用水面平接。在平坦地區(qū)，為了減少溝道埋深，異管徑的溝段有時(shí)也采用水面

5、平接或充滿(mǎn)度0.8處平接。當(dāng)異管徑溝段采用溝頂平接而發(fā)現(xiàn)下游溝段的水面高于上游溝段的水面時(shí)(這種情況并不常見(jiàn))，應(yīng)改用水面平接。,在特殊情況下，下游管段的管徑小于上游管段的管徑(坡度突然變陡時(shí)，可能出現(xiàn)這種情況)，而不能采用管頂平接或水面平接時(shí)，應(yīng)采用管底平接以防下游溝段的管底高于上游管段的溝底。為了減少管道系統(tǒng)的埋深，雖然下游管管管徑大于上游溝管管徑，有時(shí)也可采用管底平接。,總之，溝段的銜接是以盡量減少管道埋深為前提，而且在窨井處不應(yīng)發(fā)生:下游管底高于上游管底。下游水位高于上游水位。,（1）設(shè)計(jì)充滿(mǎn)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(mǎn)流,h/D1時(shí)，非

6、滿(mǎn)流,室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，最大充滿(mǎn)度為：,管徑（D）或暗渠高（H）（mm）,最大充滿(mǎn)度（h/D）,2003003504505009001000,0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80),h,D,為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度的規(guī)定？,1、預(yù)留一定的過(guò)水能力，防止水量變化的沖擊，為未預(yù)見(jiàn)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。,（2）設(shè)計(jì)流速,與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿(mǎn)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)；國(guó)外很多專(zhuān)家認(rèn)為最小流速為0.6-0.75m/s，我國(guó)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

7、確定最小流速為0.6m/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10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。,*國(guó)內(nèi)一些城市污水管道長(zhǎng)期運(yùn)行的情況說(shuō)明，超過(guò)上述最高限值，并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。,（3）最小管徑,1、為什么要規(guī)定最小管徑？街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。2、什么叫不計(jì)算管段？在管道起端由于流量較小，通過(guò)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(chēng)為不計(jì)算管段。,（4）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

8、是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。,（1）,（2）,（3）,規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003；管徑400mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.0015。,四、污水管道的埋設(shè)深度,管道的埋設(shè)深度有兩個(gè)意義：,覆土厚度,埋設(shè)深度,決定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？,冰凍線(xiàn)的要求,地面荷載,滿(mǎn)足街坊管連接要求,地面,管道,2-3污水管道的水力計(jì)算,H=h+IL+Z1-Z2+h式中：H街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m；h街坊污水管起點(diǎn)的最小埋深，0.60.7m；Z1街道污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；Z2街坊污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；I街坊污水管和

9、連接支管的坡度；L街坊污水管和連接支管的總長(zhǎng)度，m；h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。,溫度與地層深度關(guān)系圖,室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線(xiàn)以上0.15m；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。國(guó)外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)確定。無(wú)養(yǎng)護(hù)資料時(shí)，采用如下數(shù)值：管徑小于500mm，管底在冰凍線(xiàn)上0.3m；管徑大于500mm，為0.5m。,污水管道的埋設(shè)深度,管道的埋設(shè)深度有兩個(gè)意義：,覆土厚度,埋設(shè)深度,決定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？,冰凍線(xiàn)的要求,地面荷載,滿(mǎn)足街坊管連接要求,地面,管道,2-3污水管道的水力計(jì)算,H=h

10、+iL+h1-h2+h式中：H街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m；h街坊污水管起點(diǎn)的最小埋深，0.60.7m；h1街道污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；h2街坊污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；i街坊污水管和連接支管的坡度；L街坊污水管和連接支管的總長(zhǎng)度，m；h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。,污水管道水力計(jì)算的方法,1、需要確定的參數(shù)流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿(mǎn)度h/D和埋深H。,2-3污水管道的水力計(jì)算,2、確定方法首先根據(jù)已知資料，計(jì)算出流量Q，根據(jù)Q值可初步確定管徑D；然后，根據(jù)Q、D值，求i、h/D、v值。在這三個(gè)未知數(shù)中，還需知道一個(gè)參數(shù)，才能求得另外兩個(gè)，此時(shí)可

11、以在三個(gè)參數(shù)中先假設(shè)一個(gè)值，比如流速為最小流速，或是坡度為最小坡度，或是充滿(mǎn)度滿(mǎn)足一定要求等，之后進(jìn)行查表或查圖，就可得出其余兩個(gè)未知數(shù)；最后要進(jìn)行校核，若得出的兩個(gè)參數(shù)滿(mǎn)足其規(guī)定的要求，則計(jì)算完成，若不滿(mǎn)足要求，則需調(diào)整假設(shè)值，甚至管徑D，重新進(jìn)行計(jì)算。,例1已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。,例1已知n=0.014,D=300mm,h/D=0.55,Q=32L/s,求v和I。,Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q滲,Q滲指地下水滲入量，一般以單位管道延長(zhǎng)米或單位服務(wù)面積公頃計(jì)算，日本規(guī)定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按每人每日最大污水量的10%-20%。,2-2污

12、水設(shè)計(jì)流量的確定,城市及工業(yè)企業(yè)污水設(shè)計(jì)總流量：,溝段設(shè)計(jì)步驟：(1)確定主要矛盾，定計(jì)算方略；(2)查表格適合之管徑、管坡（A）溝管口徑一般不跳級(jí)增加；（B）在地面坡度變陡處，溝道管徑可以較上游小1或2級(jí)。(3)決定銜接方式(從比較管坡和地坡入手)；(4)計(jì)算溝底高程；(5)檢驗(yàn)上下段水面高程；(6)確定最佳計(jì)算數(shù)據(jù)組；,第六節(jié)管段水力計(jì)算,第七節(jié)倒虹管水力計(jì)算,有關(guān)規(guī)定：(1)按滿(mǎn)流計(jì)算(2)倒虹管內(nèi)流速一般采用1.2-1.5m/s，在條件困難時(shí)可適當(dāng)降低，但不宜小于0.9m/s，且不得小于上游管渠中的流速。當(dāng)管內(nèi)流速達(dá)不到0.9m/s，應(yīng)加定期沖洗措施，沖洗流速不得小于1.2m/s。,(3)倒虹管數(shù)量越河道的倒虹管，一般敷設(shè)2條工作管道；過(guò)小河、旱溝和洼地時(shí)，可敷設(shè)1條工作管道；過(guò)特殊重要構(gòu)筑物(如地下鐵道)時(shí)，應(yīng)敷設(shè)3工作管道，2條工作1條備用。(4)水平管的管頂距規(guī)劃河底一般不小于1m,常用排水泵,1、離心泵通常使用的排水泵是離心式的。城市排水系統(tǒng)中常采用立式污水泵。2、混流泵構(gòu)造基本上與離心泵相同。3、軸流泵主流方向與泵軸平行。,4、螺旋泵最適于揚(yáng)程較低，進(jìn)水水位變化較小