排水管道設(shè)計

1、 n第一節(jié) 污水管渠水力設(shè)計原則 n第二節(jié) 水力學(xué)計算基本公式 n第三節(jié) 水力學(xué)算圖 n第四節(jié) 主要設(shè)計參數(shù) n第五節(jié) 管段的銜接 n第六節(jié) 管段水力學(xué)計算 溝道水流情況 n重力流:溝道中水流動時,水上方是大氣, 具有自由表面,而其它三個方向受到溝道 固體界面限制,這種水流方式叫重力流又 叫明渠流. n管流:溝道有時在水壓力流動這時水流方 式叫管流又叫壓力流. 第一節(jié) 污水管渠水力設(shè)計原則 n不溢流 n不淤積 n不沖刷溝壁 n要注意通風 2 1 3 2 1 IR n v n第二節(jié) 水力學(xué)計算基本公式 Avqv 第 三 節(jié) 水 力 學(xué) 算 圖 n算圖分類 n不滿流圓形管道 n滿流圓形管道 n滿流

2、矩形管道 n明渠流 n管道的埋設(shè)深度和覆土厚度管道的埋設(shè)深度和覆土厚度 n管道的埋設(shè)深度是指溝底的內(nèi)壁到地面 的距離。 n管道的埋設(shè)度對整個溝道系統(tǒng)的造價和 施工影響很大，溝道愈深，則造價愈貴， 施工期愈長。 n所以，管道的埋設(shè)深度小些好，并有一并有一 個最大限值，這個限值稱做最大埋深。個最大限值，這個限值稱做最大埋深。 溝道的最大埋深需要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標 及施工方法決定。 在干燥土壤中，溝道最大 埋深一般不超過7-8m；在 多水、流沙、石灰?guī)r地層 中，一般不超過5 m。 n管道的覆土厚度是指溝頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x管道的覆土厚度是指溝頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x n管溝道埋深小些好，但是，溝道的覆土厚

3、度有 一個最小限值，稱最小覆土厚度。最小覆土厚 度決定于下列三個因素： n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； n必須防止溝壁被車輛造成的活荷重壓壞； n必須滿足支溝在銜接上的要求。 管段的銜接管段的銜接 n窨井上下游的管段在銜接時應(yīng)遵循下述 原則： n盡可能提高下游管段的高程，以減少 埋深，從而降低造價，在平坦地區(qū)這點 尤其重要； n避免在上游管段中形成回水而造成淤 積； n不允許下游管段的溝底高于上游溝段 的溝底。 n管段的銜接方法通常采用： n溝頂平接 n水面平接 n溝底平接（在特殊情況下需要采 用） 乘插式乘插式企口式企口式平口式平口式 一、排水管道基礎(chǔ)的組成一、排水

4、管道基礎(chǔ)的組成 管道管道 管座管座 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 墊層墊層 地基地基 排水管道的基礎(chǔ) 三、污水管道水力計算的設(shè)計規(guī)定 設(shè)計充滿度（h/D） 設(shè)計流速（v） 最小管徑（D） 最小設(shè)計坡度（i） 2-3 2-3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算 n管頂平接是指在水力學(xué)計算中，使上游 管段和下游管段的管頂內(nèi)壁的高程相同。 n采用管頂平接時，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。 n水面平接是指在水力學(xué)計算中，使上游 管段和下游管段的水面高程相同。 n用水面平接時,常因管道中流量出現(xiàn)變化 時(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，

5、也有人建議在充滿為 0.8處平接。 n溝底平接是指在水力學(xué)計算中，要使上 游溝段和下游溝段的溝底內(nèi)壁的高程相 同 n在一般情況下，異管徑溝段采用溝頂平在一般情況下，異管徑溝段采用溝頂平 接。接。 n有時，當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， (由小坡度轉(zhuǎn)入較陡的坡度時，可 n能出現(xiàn)這種情況)，也可采用溝頂平接。 n通常，同管徑溝段往往是下游溝段的充通常，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溝段中形成回水而采用水面平接。 n在平坦地區(qū)，為了減少溝道埋深，異管 徑的溝段有時也采用

6、水面平接或充滿度 0.8處平接。 n當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(這種 情況并不常見)，應(yīng)改用水面平接。 n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，可能出 現(xiàn)這種情況)，而不能采用管頂平接或水 面平接時，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。 n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，有時也可采 用管底平接。 n總之， n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: n 下游管底高于上游管底。 n下游水位高于上游水位。 （1）設(shè)計充滿度（h/D） 指設(shè)計流量下，管道內(nèi)的有效水深

7、與管徑的比值。 h/D =1時，滿流 h/D 1時，非滿流 室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為：室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為： 管徑（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充滿度（h/D） 200300 350450 500900 1000 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)見水量的增長留有余地； 2、有利于管道內(nèi)的通風； 3、便于管道的疏通和維護管理。 （2）設(shè)計流速 與設(shè)計流量和設(shè)計充滿度相應(yīng)的污水平均流速。 最小設(shè)計流速：是保證管道

8、內(nèi)不發(fā)生淤積的流速， 與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；國外很多專家認為最小流 速為0.6-0.75m/s，我國根據(jù)試驗結(jié)果和運行經(jīng)驗確 定最小流速為0.6m/s。 最大設(shè)計流速：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。 *國內(nèi)一些城市污水管道長期運行的情況說明， 超過上述最高限值，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、什么叫不計算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計算查得的管徑 小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進行其他的水力 計

9、算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管 段稱為不計算管段。 （4）最小設(shè)計坡度 相應(yīng)于最小設(shè)計流速的坡度為最小設(shè)計坡度，最 小設(shè)計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。 （1）（2）（3） 規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計坡度為0.004；管徑 300mm的最小設(shè)計坡度為0.003；管徑400mm 的最小設(shè)計坡度為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？ 冰凍線的要求 地面荷載 滿足街坊管連接要求 地面 管道 2-3 2-3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算 H=h+IL+Z1-Z2+h 式

10、中：H街道污水管網(wǎng)起點的最小埋深，m； h街坊污水管起點的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m； Z2街坊污水管起點檢查井檢查井處地面標高，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度，m； h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。 Z1 Z2 H h 連接支管 出戶管 街坊污水管 街道污水管 L 溫度與地層深度關(guān)系圖 室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活 污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上以上0.150.15m m；有保溫有保溫 措施或水溫較高的管道，距離可以加大。措

11、施或水溫較高的管道，距離可以加大。 國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當 地的養(yǎng)護經(jīng)驗確定。無養(yǎng)護資料時，采用如下數(shù)值：地的養(yǎng)護經(jīng)驗確定。無養(yǎng)護資料時，采用如下數(shù)值： 管徑小于管徑小于500500mmmm，管底在冰凍線上管底在冰凍線上0.30.3m m；管徑大于管徑大于 500500mmmm，為為0.50.5m m。 污水管道的埋設(shè)深度 管道的埋設(shè)深度有兩個意義： 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？ 冰凍線的要求 地面荷載 滿足街坊管連接要求 地面 管道 2-3 2-3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算 H=

12、h+iL+h1-h2+h 式中：H街道污水管網(wǎng)起點的最小埋深，m； h街坊污水管起點的最小埋深，0.60.7m； h1街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m； h2街坊污水管起點檢查井檢查井處地面標高，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度，m； h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。 Z1 Z2 H h 連接支管 出戶管 街坊污水管 街道污水管 L 污水管道水力計算的方法 1、需要確定的參數(shù) 流量流量Q Q、管徑管徑D D、坡度坡度I I、流速流速v v、充滿度充滿度h/Dh/D和埋深和埋深H H。 2-3 2-3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算 n2

13、、確定方法 n 首先根據(jù)已知資料，計算出流量首先根據(jù)已知資料，計算出流量Q，根根 據(jù)據(jù)Q值可初步確定管徑值可初步確定管徑D； n然后，根據(jù)然后，根據(jù)Q、D值，求值，求i、h/D、v值。值。 在這三個未知數(shù)中，還需知道一個參數(shù)，在這三個未知數(shù)中，還需知道一個參數(shù)， 才能求得另外兩個，此時可以在三個參才能求得另外兩個，此時可以在三個參 數(shù)中先假設(shè)一個值，比如流速為最小流數(shù)中先假設(shè)一個值，比如流速為最小流 速，或是坡度為最小坡度，或是充滿度速，或是坡度為最小坡度，或是充滿度 滿足一定要求等，之后進行查表或查圖，滿足一定要求等，之后進行查表或查圖， 就可得出其余兩個未知數(shù)；就可得出其余兩個未知數(shù)； n

14、最后要進行校核，若得出的兩個參數(shù)滿最后要進行校核，若得出的兩個參數(shù)滿 足其規(guī)定的要求，則計算完成，若不滿足其規(guī)定的要求，則計算完成，若不滿 足要求，則需調(diào)整假設(shè)值，甚至管徑足要求，則需調(diào)整假設(shè)值，甚至管徑D， 重新進行計算。重新進行計算。 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米或 單位服務(wù)面積公頃計算，日本規(guī)定采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)， 按每人每日最大污水量的10%-20%。 2-2 污水

15、設(shè)計流量的確定 城市及工業(yè)企業(yè)污水設(shè)計總流量： 第六節(jié) 管段水力計算 第七節(jié)倒虹管水力計算 n有關(guān)規(guī)定： n(1) 按滿流計算 n(2) 倒虹管內(nèi)流速一般采用1.2-1.5 m/s， 在條件困難時可適當降低，但不宜小于 0.9 m/s，且不得小于上游管渠中的流速。 當管內(nèi)流速達不到0.9 m/s，應(yīng)加定期沖 洗措施，沖洗流速不得小于1.2 m/s。 n(3) 倒虹管數(shù)量 n 越河道的倒虹管，一般敷設(shè)2條工作 管道； n 過小河、旱溝和洼地時，可敷設(shè)1條 工作管道； n 過特殊重要構(gòu)筑物(如地下鐵道)時， 應(yīng)敷設(shè)3工作管道，2條工作1條備用。 n(4) 水平管的管頂距規(guī)劃河底一般不小 于1m 常用排水泵 n1、離心泵、離心泵 n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。 n2、混流泵、混流泵 n構(gòu)造基本上與離心泵相同。 n3、軸流泵、軸流泵 n主流方向與泵軸平行。 n4、螺旋泵、螺旋泵 n最適于揚程較低，進水水位變化較小的場合。