《排水管网计算》PPT课件.ppt

第十二章 排水管道的设计计算 污水管道水管道的的设计计算算 雨水雨水管渠的管渠的设计计算算 截流截流式合流制排水管渠的式合流制排水管渠的设计 排水排水管道接口与基管道接口与基础 排水排水管道平面管道平面图和和纵剖面剖面图的的绘制制污水管道的设计计算污水管道的设计计算 v污水管道系水管道系统由由污水管道及管道系水管道及管道系统上的附属上的附属构筑物构筑物组成成v污水管道水管道设计的主要内容的主要内容v本本节内容内容设计管段管段设计流量的确定流量的确定污水管道的水力水管道的水力计算算污水管道的埋水管道的埋设深度深度污水管道的水管道的衔接接污水管道水管道设计计算算实例例设计管段设计流量的确定设计管段设计流量的确定q设计管段的划分管段的划分q两个两个检查井之井之间的管段，如果采用的的管段，如果采用的设计流量不流量不变，且采用，且采用同同样的管径和坡度，的管径和坡度，则称它称它为设计管段设计管段的起止点管段的起止点应依次依次编上号上号码q设计管段的管段的设计流量的确定流量的确定q如如图121，每一，每一设计管段的管段的污水水设计流量可能包括以下几种流量可能包括以下几种流量：流量：本段流量本段流量q1是从本管段沿是从本管段沿线街坊流来的街坊流来的污水量；水量；_集中流量集中流量q2是从上游管段和旁是从上游管段和旁侧管段流来的管段流来的污水量；水量；转输流量流量q3是从工是从工业企企业或公共建筑流来的或公共建筑流来的污水量。

水量计算式算式 污水管段设计流量计算式污水管段设计流量计算式 q1=qsF（12-1）lq1-本段流量，本段流量，L/s；lF-本段服本段服务面面积，ha;lqs-比流量，比流量，L/(sha) qs=n/86400（12-2）ln-生活生活污水定水定额，L/（人人d）l-人口密度，人人口密度，人/hal某一某一设计管段的管段的设计流量流量qij(L/s)为： qij=(q1+q2)Kz+q3（12-3）lKz-生活生活污水水总变化系数污水管道的水力计算污水管道的水力计算v污水管道中的水流情况水管道中的水流情况v假定管道内的水流是均匀流假定管道内的水流是均匀流v水力水力计算的基本公式算的基本公式v采用水力学中有关均匀流理采用水力学中有关均匀流理论与公式：与公式：lQ=v（12-4）v=（1/n）R2/3I1/2（12-5）lQ-流量，流量，m3/s；-过水断面面水断面面积，m2；lv-流速，流速，m/s；R-水力半径，水力半径，m；lI-水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；ln-管壁粗糙系数（管壁粗糙系数（见表表12-1）混凝土和）混凝土和钢筋混凝土筋混凝土污水管道的管壁粗糙系数一般采用水管道的管壁粗糙系数一般采用0.014，雨水管道一般采用，雨水管道一般采用0.013。

v水力水力计算的算的设计数据数据v污水管道的水力水管道的水力计算方法算方法水力计算的设计数据水力计算的设计数据v设计充充满度度l表表12-2中所列的最大充中所列的最大充满度是度是污水管道水管道l设计的最大限的最大限值另外最小充另外最小充满度不宜小于度不宜小于0.25v设计流速流速l同同设计流量、流量、设计充充满度相度相应的管内水流平均速度叫做的管内水流平均速度叫做设计流速v最小管径和最小最小管径和最小设计坡度坡度在在设计流量下，流量下，污水管道中的水深水管道中的水深h与管道直径与管道直径D的比的比值称称为设计充充满度，度，用用h/D表示当h/D=1时称称为满流；当流；当h/D1时称称为不不满流在我国按不流在我国按不满流流设计最大最大设计流速是保流速是保证管道不被冲刷管道不被冲刷损坏的流速金属：坏的流速金属：10m/s，非金属非金属5m/s最小管径和最小设计坡度最小管径和最小设计坡度一般在一般在污水管道的上游部分，水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量流量很小，若根据流量计算，算，则管径会很小，管径会很小，易堵塞，使养易堵塞，使养护费用增加而小口径管道直径相差一号在同用增加而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工埋深下，施工费用用相差不多。

此外采用相差不多此外采用较大的管径，可大的管径，可选用用较小的坡度，使管道埋深减小因此，小的坡度，使管道埋深减小因此，为了养了养护工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的规定相相应于管内最小于管内最小设计流速流速时的坡度叫做最小的坡度叫做最小设计坡度表表12-3规定了最小管径及相定了最小管径及相应的最小的最小设计坡度坡度最小管径和最小最小管径和最小设计坡度坡度表表12-3注：注：管道坡度不能管道坡度不能满足上述要求足上述要求时，可酌情减小，但，可酌情减小，但应有防淤、清淤措施有防淤、清淤措施在在污水管道的上游，由于水管道的上游，由于设计管段服管段服务的排水面的排水面积较小如果某小如果某设计管段的管段的设计流量小流量小于在最小管径、最小于在最小管径、最小设计坡度、充坡度、充满度度为0.5时管道通管道通过的流量的流量时，这个管段可以不必个管段可以不必进行行详细的水力的水力计算，直接算，直接选用最小管径和最小用最小管径和最小设计坡度，坡度，该管段称管段称为不不计算管段在有算管段在有冲洗水源冲洗水源时，这些管段可考些管段可考虑设置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞。

置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞污水管道位置最小管径（mm）最小设计坡度街坊和厂区内 街道 200 300 0.004 0.003污水管道的水力计算方法污水管道的水力计算方法 在在污水管道的水力水管道的水力计算中，已知算中，已知设计流量流量Q及管道粗糙系数及管道粗糙系数n，需要求管径需要求管径D、充充满度度h/D、管道坡度管道坡度I和流速和流速v在两个方在两个方程式（程式（式式12-4、12-5）中，有四个未知数，因此必）中，有四个未知数，因此必须先假定先假定2个求其他个求其他2个，个，这样的数学的数学计算极算极为复复杂为了了简化化计算，常算，常采用水力采用水力计算算图进行行计算（算（见附附录12-1）附附录12-1水力水力计算算图适用于混凝土及适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗筋混凝土管道，其粗糙系数糙系数n=0.014每每张图适用于一个指定的管径适用于一个指定的管径例例已知已知n=0.014、D=400mm、Q=41L/s、v=0.9m/s，求求I和和h/Dl解解采用采用D=400mm的水力的水力计算算图（附（附录12-1附附图5）找出找出Q=41L/s的那条的那条竖线和和的那条斜的那条斜线。

这两两线的交点落在代的交点落在代表表的那条横的那条横线上，上，I=0.0043；并落在并落在与与0.4两条斜两条斜线之之间，可，可内插得出内插得出h/D=0.39表表12-1 排水管渠粗糙系数表排水管渠粗糙系数表 管渠类别粗糙系数（n）管渠类别粗糙系数(n)石棉水泥管、钢管0.012浆砌砖渠道0.015木槽0.0120.014浆砌块石渠道0.017陶土管、铸铁管0.013干砌块石渠道0.0200.025混凝土管、钢筋混凝土管 水泥砂浆抹面渠道 0.0130.014土明渠 包括（带草皮） 0.0250.030表表12-2 最大设计充满度最大设计充满度 管径和渠高(mm)最大设计充满度200300 350450 500900 10000.55 0.65 0.70 0.75注：在计算污水管道充满度时，不包括沐浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核污水管道的埋设深度污水管道的埋设深度 在在污水水管道工程中，土方工程在工程造价中占相管道工程中，土方工程在工程造价中占相当比重管道的埋当比重管道的埋设深度愈大，工程造价愈高，施深度愈大，工程造价愈高，施工期愈工期愈长。

合理地确定管道埋深合理地确定管道埋深对于降低工程造价于降低工程造价是十分重要的在土是十分重要的在土质较差、地下水位差、地下水位较高的地区，高的地区，若能若能设法减小管道埋深，法减小管道埋深，对于降低工程造价尤于降低工程造价尤为明明显 确定确定污水管道埋水管道埋设深度深度时，必，必须考考虑下列因素：下列因素：必必须防止管内防止管内污水冰水冰冻或土壤冰或土壤冰冻而而损坏管道坏管道必必须保保证管道不致因管道不致因为地面荷地面荷载而破坏而破坏必必须满足街坊足街坊污水管水管衔接的要求接的要求v影响影响污水管道埋水管道埋设深度的另一个因素是街坊深度的另一个因素是街坊污水管水管衔接的需要，此接的需要，此值受建受建筑物筑物污水出水出户管埋深的控制管埋深的控制vmm,由此由此值可可计算出街道算出街道污水管道的最小埋水管道的最小埋设深度可由式深度可由式12-6计算：算：lH=h+IL-（Z2-Z1）+hl即即H=h+IL+Z1-Z2+hlH-街道街道污水管道起点的最小埋水管道起点的最小埋设深度，深度，m；lh-街坊街坊污水管道起点的最小埋水管道起点的最小埋设深度，深度，m；lZ1-街道街道污水管起点水管起点检查井井处地面地面标高，高，m；lZ2-街坊街坊污水管起点水管起点检查井井处地面地面标高，高，m；lI-街坊街坊污水管和水管和连接支管的坡度；接支管的坡度；lL-街坊街坊污水管和水管和连接支管的接支管的总长度，度，m；lh-连接支管与街道接支管与街道污水管的管内底高差，水管的管内底高差，m。

ll对每一管道来每一管道来说，从上面三个不同的要求来看，可以得到三个不同的管道埋深从上面三个不同的要求来看，可以得到三个不同的管道埋深这三个三个值中，最大的一个即是管道的最小中，最大的一个即是管道的最小设计埋深v污水管道除要考水管道除要考虑上述最小埋深限上述最小埋深限值外，外，还要考要考虑最大埋深的限最大埋深的限值一般在土一般在土壤干燥的地区，管道的最大埋深不超壤干燥的地区，管道的最大埋深不超过78；在土；在土质差、地下水位差、地下水位较高的地区，高的地区，一般不超一般不超过5当管道的埋深超当管道的埋深超过了当地的最大限度了当地的最大限度值时应考考虑设置排水置排水泵站提站提升，以提高下游管道的升，以提高下游管道的设计高程，使排水管道高程，使排水管道继续向前延伸向前延伸污水管道的衔接污水管道的衔接v管道在管道在衔接接时应遵循两个原遵循两个原则：1.尽可能提高下游管段的高程，以减小尽可能提高下游管段的高程，以减小管道埋深，降低造价；管道埋深，降低造价；2.避免上游管段中形成回水而造成淤避免上游管段中形成回水而造成淤积v管道的管道的衔接方法，主要有水面平接、管接方法，主要有水面平接、管顶平接两种，如平接两种，如图12-4所示。

所示v图12-4污水管道的水管道的衔接接v无无论采用哪种采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管内底接方法，下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管高都不得高于上游管段段终端的水面和管内底端的水面和管内底标高此外，当管道敷此外，当管道敷设地区的地面坡度很大地区的地面坡度很大时，为调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度为了保了保证下游管段的最小覆下游管段的最小覆土厚度和上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水土厚度和上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接在旁在旁侧管段与干管管段与干管交交汇处，若旁，若旁侧管道的管内底管道的管内底标高比干管的管内底高比干管的管内底标高大很多高大很多时，为保保证干管干管有良好的水力条件，最好在旁有良好的水力条件，最好在旁侧管道上先管道上先设跌水井后再与干管相接跌水井后再与干管相接污水管道设计计算实例污水管道设计计算实例v已知条件已知条件图12-5为某一个区的街坊平面某一个区的街坊平面图居住区人口密度居住区人口密度为350人人/，综合生活合生活污水定水定额为100L/（人人）工厂排除的）工厂排除的废水水设计流量流量为25。