污水管道系統(tǒng)的工藝設(shè)計課程教學

1、第2章 污水管道系統(tǒng)的設(shè)計污水管道系統(tǒng)的設(shè)計步驟 設(shè)計資料的調(diào)查設(shè)計方案的確定設(shè)計計算設(shè)計圖紙的繪制污水管道系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 1、設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定(包括設(shè)計地區(qū)的面積、設(shè)計人口數(shù)、污水定額、防洪標準等)；2、污水管道系統(tǒng)的平面布置；3、污水管道設(shè)計流量和水力計算；4、污水管道系統(tǒng)上某些附屬構(gòu)筑物的設(shè)計計算，如泵站、倒虹管、管橋等；5、污水管道在街道橫斷面上位置的確定；6、繪制污水管道系統(tǒng)平面圖和縱剖面圖。第1節(jié) 設(shè)計資料的調(diào)查及方案確定2.1.1 設(shè)計資料調(diào)查 設(shè)計任務(wù)資料：有關(guān)的法令、法規(guī)、制度；城市的總 體規(guī)劃及其他基礎(chǔ)設(shè)施情況 自然資料： 地形資料，包括地形圖、等高線氣象資料，包括氣溫、

2、風向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質(zhì)資料，包括地下水位、地耐力、地震等級工程資料： 道路、通訊、供水、供電、煤氣等 2.1.2 設(shè)計方案確定 包括排水體制的選擇、排水系統(tǒng)的布置形式，應(yīng)通過技術(shù)、經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)的方案 第1節(jié) 設(shè)計資料的調(diào)查及方案確定第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定污水設(shè)計流量 指污水管道及其附屬構(gòu)筑物能保證通過的最大流量，進行污水管道系統(tǒng)設(shè)計時常采用最大日最大時流量為設(shè)計流量，單位為L/s。設(shè)計流量包括生活污水量和工業(yè)廢水量。 生活污水設(shè)計流量 居住區(qū)生活污水 工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水 工業(yè)廢水設(shè)計流量 、居住區(qū)生活污水量計算 3600241ZKNnQ式中：Q

3、1居住區(qū)生活污水設(shè)計流量，L/s； n居住區(qū)生活污水定額L/(d.人)），按室 外排水設(shè)計規(guī)范選用，歐洲的典型值為 200（L/(d.人)），美國的典型值為250450 （L/(d.人)）； N設(shè)計人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計資料提供 的參數(shù)選用； KZ總變化系數(shù)，是最大日最大時污水量與平 均日平均時污水量的比值 第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定2.2.1 生活污水設(shè)計流量生活污水設(shè)計流量a、居民生活污水定額指居民每人每日所排出的平均污水量。與室內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備情況、當?shù)貧夂?、生活水平以及生活習慣等因素有關(guān)。我國現(xiàn)行室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，可按當?shù)赜盟~的8090采用。對給排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按90計，一般

4、地區(qū)可按80計。b、設(shè)計人口指污水排水系統(tǒng)設(shè)計期限終期的規(guī)劃人口數(shù)。常用人口密度與服務(wù)面積相乘得到。式中 人口密度，即居住區(qū)單位面積上的人口數(shù)，人/ha； F 排水區(qū)域的面積。PFN 第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定、居住區(qū)生活污水量計算 3600241ZKNnQ式中：Q1居住區(qū)生活污水設(shè)計流量，L/s； n居住區(qū)生活污水量標準（L/(d.人)），按室 外排水設(shè)計規(guī)范選用，歐洲的典型值為 200（L/(d.人)），美國的典型值為250450 （L/(d.人)）； N設(shè)計人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計資料提供 的參數(shù)選用； KZ總變化系數(shù)，是最大日最大時污水量與平 均日平均時污水量的比值 一、生活污水設(shè)計

5、流量一、生活污水設(shè)計流量Kd日變化系數(shù)，是最大日污水量與平均日污水量的比值 Kh時變化系數(shù)，是最大日最大時污水量與最大日平均時 污水量的比值 KZ=Kd Kh生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）總變化系數(shù)（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3總變化系數(shù)與平均流量有一定關(guān)系，平均流量愈總變化系數(shù)與平均流量有一定關(guān)系，平均流量愈大，總變化系數(shù)愈小。生活污水量總變化系數(shù)宜按現(xiàn)大，總變化系數(shù)愈小。生活污水量總變化系數(shù)宜按現(xiàn)行行室外排水設(shè)計規(guī)范室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用。規(guī)定采用。c、生活污水量變化系數(shù)、生活污水量變化系數(shù)z的公式計算 該式

6、是我國在多年觀測資料的基礎(chǔ)上進行綜合分析總結(jié)出的計算公式。它反映了我國總變化系數(shù)與平均流量之間的關(guān)系：10003 . 1100057 . 253 . 211. 0ddddzQQQQK式中 平均日平均時污水量（L/s）。KZ=Kd KhdQ2、工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計算 3600360022112221112DCDCTKBAKBAQ式中：Q工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水設(shè)計流量，L/s； A1一般車間最大班職工人數(shù)，人； A2熱車間最大班職工人數(shù)，人； B1一般車間職工生活污水量標準，為25(L/(人.班)； B2熱車間職工生活污水量標準，為35(L/(人.班)； K1一般車間生活污水量時變化

7、系數(shù)，以3.0計； K2熱車間生活污水量時變化系數(shù)，以2.5計； C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； C2熱車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； D1一般車間的淋浴污水量標準，為40(L/(人.班)； D2熱車間的淋浴污水量標準，為60(L/(人.班)； T每班工作時數(shù)，h。 第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定一、生活污水設(shè)計流量一、生活污水設(shè)計流量2.2.2 2.2.2 工業(yè)廢水設(shè)計流量計算工業(yè)廢水設(shè)計流量計算 TKMmQZ36003式中：Q工業(yè)廢水設(shè)計流量，L/s； m生產(chǎn)過程中每單位產(chǎn)品的廢水量標準， L/單位產(chǎn)品； M產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量； T每日生產(chǎn)時數(shù)； KZ總變化系數(shù)，與工業(yè)企業(yè)性質(zhì)有

8、關(guān)。 第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定工業(yè)廢水量日變化系數(shù)較小，接近1。KZ=Kh時變化系數(shù)表工業(yè)種類冶金化工紡織食品皮革造紙時變化系數(shù)Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.8Q=Q1+Q2+Q3+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%。第2節(jié) 污水設(shè)計流量的確定2.2.3 污水管道系統(tǒng)設(shè)計總流量計算 第節(jié) 污水管道的水力計算（1）大多數(shù)情況下，管道內(nèi)部靠重力流動；（2）污水水分在99%以上，污水的流動符合一般液體的流動規(guī)律；（3）直線管段內(nèi)污水的流動狀態(tài)接近均勻流。2.3.

9、1 污水管道中污水流動的特點2.3.2 水力計算基本公式式中：Q 流量，m3/s； A 過水斷面面積，m2； v 流速，m/s； R 水力半徑（過水斷面積與濕周的比值），m； I 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度i）； n 管壁粗糙系數(shù)，混凝土和鋼筋混凝土管渠一般采取0.014。vAQ21321IRnv 流量公式流量公式：流速公式流速公式：第節(jié) 污水管道的水力計算第節(jié) 污水管道的水力計算2.3.3 污水管道系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)1、設(shè)計充滿度、設(shè)計充滿度h/DhD圖9.2 充滿度示意圖污水管道的設(shè)計有按滿流和非滿流兩種方法。在我國，按非滿流進行設(shè)計。原因如下：在設(shè)計流量下，污水管道中的水深 h與管道直

10、徑 D的比值稱為設(shè)計充滿度（或水深比）。當 h/D時稱為滿流；當 h/D1時稱為不滿流。是：n污水的流量很難精確確定，而且雨水或地下水可能滲入污水管道增加流量，因此選用的污水管道斷面面積應(yīng)留有余地，以防污水溢出； n污水管道內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體，需留出適當?shù)目臻g，以利管道內(nèi)的通風，排除有害氣體n便于管道的疏通和維護管理。最大設(shè)計充滿度的規(guī)定如下表最大設(shè)計充滿度 管徑或渠高（mm）最大設(shè)計充滿度20030035045050090010000.550.650.700.75 在進行水力計算時，所選用的充滿度，應(yīng)小于或等于表中所規(guī)定的數(shù)值。 2、設(shè)計流速、設(shè)計流速與設(shè)計流量和設(shè)計充滿度

11、相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計流速：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。第節(jié) 污水管道的水力計算第節(jié) 污水管道的水力計算原因：（1）養(yǎng)護方便：一般在污水管道的上游部分，設(shè)計流量很小，若根據(jù)流量計算，則管徑會很小，根據(jù)養(yǎng)護經(jīng)驗表明，管徑過小易堵塞，使養(yǎng)護管道的費用增加。而小口

12、徑管道直徑相差一號在同樣埋深下，施工費用相差不多。（2）減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。3、最小管徑、最小管徑最小管徑和最小設(shè)計坡度污水管道位置最小管徑（mm）最小設(shè)計坡度街坊和廠區(qū)內(nèi)街道2003000.0040.003不計算管段：在污水管道的上游，由于設(shè)計管段服務(wù)的排水面積較小，所以流量較小，由此而計算出的管徑也很小。如果某設(shè)計管段的設(shè)計流量小于在最小管徑、最小設(shè)計坡度（最小流速）、充滿度為0.5時管道通過的流量時，這個管段可以不必進行詳細的水力計算，直接選用最小管徑和最小設(shè)計坡度，該管段稱為不計算管段。在有沖洗水源時，這些管段可考慮設(shè)

13、置沖洗井定期沖洗以免堵塞。 第節(jié) 污水管道的水力計算第節(jié) 污水管道的水力計算4、最小設(shè)計坡度、最小設(shè)計坡度最小設(shè)計坡度：相應(yīng)于管內(nèi)最小設(shè)計流速時的坡度 叫做最小設(shè)計坡度，即保證管道內(nèi) 污物不淤積的坡度。I min=f（v min，管道的水力半徑R）。342222 RvnRCvIRICv 不同管徑的污水管道應(yīng)有不同的最小設(shè)計坡度，管徑相同的管道，由于充滿度不同，也可以有不同的最小設(shè)計坡度。在表中規(guī)定了最小管徑管道的最小設(shè)計坡度。第節(jié) 污水管道的水力計算2.3.4 污水管道的埋設(shè)深度污水管道的埋設(shè)深度 在污水管道工程中，管道的埋設(shè)深度愈大，工程造價愈高，施工期愈長。、含義覆土厚度指管外壁頂部到地面

14、的距離；埋設(shè)深度指管內(nèi)壁底部到地面的距離。覆土厚度管道埋深管道地面（路面）2、最小埋深 確定污水管道最小埋設(shè)深度時，必須考慮下列因素：防止管內(nèi)污水冰凍或土壤冰凍而損壞管道 ；保證管道不致因為地面荷載而破壞滿足街坊污水管銜接的要求第節(jié) 污水管道的水力計算3、最大埋深管道的最大埋深，應(yīng)根據(jù)設(shè)計地區(qū)的土質(zhì)、地下水等自然條件，再結(jié)合經(jīng)濟、技術(shù)、施工等方面的因素確定。一般在土壤干燥的地區(qū)，管道的最大埋深不超過78 ；在土質(zhì)差、地下水位較高的地區(qū)，一般不超過5 。當管道的埋深超過了當?shù)氐淖畲笙薅戎禃r，應(yīng)考慮設(shè)置排水泵站提升，以提高下游管道的設(shè)計高程，使排水管道繼續(xù)向前延伸。2.3.5 污水管道水力計算的方

15、法污水管道水力計算的方法 水力計算圖水力計算圖計算原則：管道盡可能與地面坡度平行，以減小管道埋深；保證設(shè)計流速，使管道不發(fā)生淤積或沖刷；(1)水力要素：管徑 、粗糙系數(shù) 、充滿度 、水力坡度即管底坡度 、流量 和流速 。(2)例題(3)查圖技巧 查圖時，在一般情況下宜選用兩條虛線交點處或接近交點又在兩條虛線上方的數(shù)據(jù)。當管道管徑和流量以知時，宜選用流量線和最小流速交點處或流量線和最大允許充滿度線交點處的數(shù)據(jù)。DnDhivqv第節(jié) 污水管道的水力計算第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.1 確定排水區(qū)界，劃分排水流域確定排水區(qū)界，劃分排水流域n排水區(qū)界是排水系統(tǒng)敷設(shè)的界限排水區(qū)界是排水系統(tǒng)敷設(shè)的界限n通

16、常排水流域邊界應(yīng)與分水線相符合通常排水流域邊界應(yīng)與分水線相符合n具體根據(jù)地形及城市和工業(yè)企業(yè)的豎向規(guī)劃劃分具體根據(jù)地形及城市和工業(yè)企業(yè)的豎向規(guī)劃劃分排水流域排水流域第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.2 管道定線和平面布置的組合管道定線和平面布置的組合污水管道系統(tǒng)的定線定線：在城鎮(zhèn)（地區(qū)）總平面圖上確定污水管道的位置和走向。應(yīng)遵循的主要原則原則：應(yīng)盡可能在路線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。定線時通?？紤]的因素因素：地形和用地布局；排水體制和線路數(shù)目；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線及構(gòu)筑物的位置；工廠企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布位置。 幾種具體情況分析地

17、形對定污水管道定線的影響地形具有適中的坡度地形坡度較陡流域范圍大，且地形較平坦地形將城市劃分成高低二區(qū)地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形坡度較陡地形坡度較陡ZKqFq 011流域范圍大，且地形較平坦864000pnq流域范圍大，且地形較平坦地形將城市劃分成高低二區(qū)30qKqFQZ 地形將城市劃分成高低二區(qū)地形將城市劃分成高低二區(qū)第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.2 管道定線和平面布置的組合管道定線和平面布置的組合污水管道系統(tǒng)的定線定線：在城鎮(zhèn)（地區(qū)）總平面圖上確定污水管道的位置和走向。應(yīng)遵循的主要原則原則：應(yīng)盡可能在路線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。定線時通?？紤]的因素

18、因素：地形和用地布局；排水體制和線路數(shù)目；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線及構(gòu)筑物的位置；工廠企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布位置。 選擇污水廠出水口的位置原則城市的下風向水體的下游離開居住區(qū)和工業(yè)區(qū)第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.3 控制點的確定和泵站的設(shè)置地點控制點的確定和泵站的設(shè)置地點污水管道系統(tǒng)的控制點控制點：在污水排水區(qū)域內(nèi)，對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點。一般選擇具有相當深度的工廠排出口或某些低洼地區(qū)的管道起點。排水泵站的布置：排水泵站的布置：中途泵站：位置根據(jù)溝道的最大合理埋深決定終點泵站：一般設(shè)在污水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物之前局部泵站：比較低洼地區(qū)，高樓地下室，地下

19、鐵道和其他地下建筑物中2.4.4 設(shè)計管段的劃分和管段設(shè)計流量的確定設(shè)計管段：兩個檢查井之間，設(shè)計流量不變，且采用同樣的管徑和坡度的管段，稱為。 一般檢查井的設(shè)置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉(zhuǎn)彎的地方、或在直管段管徑長度較長時（3070m）。 設(shè)計流量本段流量q1轉(zhuǎn)輸流量q2集中流量q3本段流量是從管段沿街坊流來的污水量。轉(zhuǎn)輸流量是從上游管段和旁側(cè)管段流來的污水量。集中流量是從工業(yè)企業(yè)或其他大型公共建筑物流來的流量。第4節(jié) 污水管道的設(shè)計式中：q1設(shè)計管段的本段流量，L/s； F1設(shè)計管段服務(wù)的街坊面積，公頃； KZ生活污水量總變化系數(shù)； q0單位面積的本段平均流量，即比流量，L/

20、s 公 頃 可用下式求得。式中：n污水量標準，L/(人 d)； p人口密度，人/公頃。只有本段流量的設(shè)計管段設(shè)計計算第4節(jié) 污水管道的設(shè)計工廠乙工廠甲浴火車站河式中： FF=F1+F2； KZ本段加轉(zhuǎn)輸居民生活污水量的總變化系數(shù)； 具有本段街坊污水流量q1、轉(zhuǎn)輸居民生活污水流量q2和集中流量q3的設(shè)計管段總流量計算第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.5 污水管道的銜接污水管道的銜接1）檢查井設(shè)置原則：污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接入的地方及直線管段每隔一定距離。2）污水管道在檢查井中銜接時應(yīng)遵循兩個原則：盡可能提高下游管段的高程，以減少管道埋深，降低造價；避免上游管段中形成回水而造

21、成淤積。3）管道的銜接方法：主要有水面平接、管頂平接兩種 第4節(jié) 污水管道的設(shè)計河至污水廠火車站浴工廠甲工廠乙第4節(jié) 污水管道的設(shè)計水面平接：是指在水力計算中，上游管段終端和下游管段起端在指定的設(shè)計充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標高相同。 )/ ( 486. 086400350120has Lqs第4節(jié) 污水管道的設(shè)計管頂平接：是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標高相同。采用管頂平接時，下游管段的埋深將增加。NoImage 這對于平坦地區(qū)或埋深較大的管道，有時是不適宜的。這時為了盡可能減少埋深，可采用水面平接的方法。 第4節(jié) 污水管道的設(shè)計4）注意：a

22、、下游管段起端的水面和管內(nèi)底標高都不得高于上游管段終端的水面和管內(nèi)底標高。b、當管道敷設(shè)地區(qū)的地面坡度很大時，為調(diào)整管內(nèi)流速所采用的管道坡度將會小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據(jù)地面坡度采用跌水連接。 c、在旁側(cè)管道與干管交匯處，若旁側(cè)管道的管內(nèi)底標高比干管的管內(nèi)底標高相差1m以上時，為保證干管有良好的水力條件，最好在旁側(cè)管道上先設(shè)跌水井后再與干管相接。第4節(jié) 污水管道的設(shè)計例例 2-1 已知設(shè)計管段長度已知設(shè)計管段長度L為為240m；地面坡度；地面坡度I為為0.0024；流量流量Q為為40L/s，上游管段管徑，上游管段管徑D300mm，充滿度，充滿度h/

23、D為為0.55，管底高程為，管底高程為44.22m，地面高程為，地面高程為46.06m，覆土，覆土厚度為厚度為1.54m。求：設(shè)計管段的管徑和管底高程。求：設(shè)計管段的管徑和管底高程。NoImage解：由于上游溝段的覆土厚度較大，設(shè)計管段坡度應(yīng)盡解：由于上游溝段的覆土厚度較大，設(shè)計管段坡度應(yīng)盡量小于地面坡度以減少埋深。量小于地面坡度以減少埋深。（1） 令令D300mm，查圖，當，查圖，當D300mm，Q40L/s，h/D=0.55時，時，i0.0058I0.0024，不符合本題應(yīng)盡量，不符合本題應(yīng)盡量減少埋深的原則；令減少埋深的原則；令v0.6m/s時，時，h/D0.900.55，也，也不符合要

24、求。不符合要求。（2） 令令D350mm，查圖，當，查圖，當D350mm，Q40L/s，令令v0.6m/s時，時，h/D0.660.65，不符合要求，不符合要求;令令h/D=0.65時，時，i0.00150.65，不符合要求，不符合要求;令令h/D=0.65時，時，i0.00150.65不合格。不合格。當當h/D0.65時，時，v0.85m/s，i0.0030I0.0014，不，不很理想。很理想。采用水面平接采用水面平接上游上游管管段的下端段的下端水面水面高程：高程：43.67+0.350*0.5943.877(m)設(shè)計設(shè)計管管段的上端段的上端管管底高程：底高程：43.877-0.65*0.3

25、5043.650(m)設(shè)計設(shè)計管管段下端段下端管管底高程：底高程：43.650-130*0.003043.260(m)（2） 令令D400mm，查圖，當，查圖，當D400mm，Q56L/s，v0.60m/s時，時，i0.0012，但，但h/D0.700.65，不符合規(guī)，不符合規(guī)定；當定；當h/D0.65時，時，i0.00145，v0.65m/s,符合要求。符合要求。管道坡度接近地面坡度管道坡度接近地面坡度I0.0014。采用采用管管頂平接頂平接設(shè)計設(shè)計管管段的上端段的上端管管底高程：底高程：43.67+0.350-0.40043.620(m)設(shè)計設(shè)計管管段的下端段的下端管管底高程：底高程：43

26、.620-130*0.0014543.432(m)施工高程：施工高程：43.43(m)檢驗：檢驗： 上游上游管管段下端水面高程：段下端水面高程：43.877(m) 43.880高于高于43.877，雖不符合要求，但可接受，雖不符合要求，但可接受(下端下端管管底施工高程略低于計算值底施工高程略低于計算值)。 設(shè)計設(shè)計管管段上端水面高程：段上端水面高程：43.620+0.65*0.40043.880(m)（3） 從本設(shè)計從本設(shè)計管管段的造價而論，第一答案可能比第段的造價而論，第一答案可能比第二答案便宜；但是，后面的管道都將落下二答案便宜；但是，后面的管道都將落下0.172m。假。假如下游的地區(qū)有充

27、分的坡度，可以采用第一答案，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)，以后還有很長的管道以及覆土厚度如在平坦的地區(qū)，以后還有很長的管道以及覆土厚度大于大于0.7m較多時，宜采用第二答案。較多時，宜采用第二答案。例例 2-3 已知已知L190m，Q66L/s，I0.008(上端地上端地面高程面高程44.50m，下端地面高程，下端地面高程42.98m)，上游，上游管管段段D400m，和，和h/D0.61，其下端，其下端管管底高程為底高程為43.40m，覆土厚度覆土厚度0.7m。如下圖所示：。如下圖所示：求：管徑與求：管徑與管管底高程。底高程。NoImage解：本例的特點是地面

28、坡度充分，偏大。上游解：本例的特點是地面坡度充分，偏大。上游管管段下段下端覆土厚度已為最小容許值。估計設(shè)計端覆土厚度已為最小容許值。估計設(shè)計管管段坡度將小段坡度將小于地面坡度，且口徑可小于上游于地面坡度，且口徑可小于上游管管段。段。（1） 令令D400mm，i0.008，h/D0.65時，查圖得時，查圖得Q133L/s66L/s。（2） 令令D350mm，iI0.008，h/D0.65時，查圖時，查圖得得Q91L/s66L/s。（3） 令令D300mm， iI0.008，h/D0.55時，查圖時，查圖得得Q47L/s66L/s。（4） 可以選用可以選用D350mm， i0.008。規(guī)范規(guī)定，在

29、地。規(guī)范規(guī)定，在地面坡度變陡處，管道管徑可以較上游小面坡度變陡處，管道管徑可以較上游小1或或2級。下面計級。下面計算算管管底高程。底高程。 D=350mm ， Q=66L/s，I0.008時查圖得時查圖得h/D0.53，v=1.28m/s，合格。，合格。采用采用管管底平接底平接設(shè)計設(shè)計管管段上端段上端管管底高程上游底高程上游管管段下端段下端管管底高程底高程43.40(m)（5） 如果采用地面坡度作為設(shè)計坡度，設(shè)計流速超過最如果采用地面坡度作為設(shè)計坡度，設(shè)計流速超過最大流速，這時大流速，這時管管道設(shè)計坡度必須減少，并且設(shè)計道設(shè)計坡度必須減少，并且設(shè)計管管段上端段上端窨井應(yīng)采用跌水井。窨井應(yīng)采用跌

30、水井。設(shè)計設(shè)計管管段下端段下端管管底高程底高程43.40-190*0.00841.88(m)作業(yè)題請運用水力計算圖請運用水力計算圖, 管段進行水力計算管段進行水力計算:(1)已知已知:設(shè)計管段長設(shè)計管段長L=150m,地面坡度地面坡度I=0.0036,設(shè)計流量設(shè)計流量Q=29L/s,上游管道直徑是上游管道直徑是300mm,充滿度充滿度h/D=0.55,管底管底高程為高程為44.65m,地面高程為地面高程為46.60m.求設(shè)計管段的直徑和求設(shè)計管段的直徑和管底高程管底高程.(2)已知已知:設(shè)計管段長設(shè)計管段長L=130m,地面坡度地面坡度I=0.0014,設(shè)計流量設(shè)計流量Q=56L/s,上游管道

31、直徑是上游管道直徑是350mm,充滿度充滿度h/D=0.59,管底管底高程為高程為43.6m,地面高程為地面高程為45.48m.要求設(shè)計管段內(nèi)充滿要求設(shè)計管段內(nèi)充滿度度h/D=0.65.求設(shè)計管段的直徑和管底高程求設(shè)計管段的直徑和管底高程.(3)已知已知:設(shè)計管段長設(shè)計管段長L=50m, I=0.008, Q=30L/s(上端地面高上端地面高程程45.00,下端地面高程下端地面高程44.60),上游管道直徑是上游管道直徑是300mm, h/D=0.5,下端管底高程為下端管底高程為44.00m,最小覆土厚度不得小最小覆土厚度不得小于于0.7m.求設(shè)計管段的直徑和管底高程求設(shè)計管段的直徑和管底高程

32、.第4節(jié) 污水管道的設(shè)計2.4.6 污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置1）污水管道應(yīng)與建筑物有一定距離,當其與生活給水管道相交時,應(yīng)敷設(shè)在生活給水管道下面。2）地下管線應(yīng)盡量布置在人行道、非機動車道和綠化帶下，只有在不得已時，才考慮將埋深大，修理次數(shù)較少的污水、雨水管布置在機動車道下。3）為了方便用戶接管，當路面寬度大于40米時，可在街道兩側(cè)各設(shè)一條污水管道。 污水管道設(shè)計計算實例 某市一個區(qū)的街坊平面圖。居住區(qū)街坊人口密度為350 人/ha，居民生活污水定額為120 L/人d?；疖囌竞凸苍∈业奈鬯O(shè)計流量分別為3 L/s和4L/s。工廠甲排除的廢水設(shè)計流量為25 L/s。工廠乙排

33、除的廢水設(shè)計流量為6 L/s。生活污水和經(jīng)過局部處理后的工業(yè)廢水全部送至污水廠處理。工廠廢水排出口的管底埋深為2 m，該市冰凍深度為1.40 m。試進行該區(qū)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計計算（要求達到初步設(shè)計深度）。 第5節(jié) 污水管道的設(shè)計計算舉例NoImage如下： 該區(qū)地勢北高南低，坡度較小，無明顯分水線，可劃分為一個排水流域。支管采用低邊式布置，干管基本上與等高線垂直，主干管布置在市區(qū)南部河岸低處，基本上與等高線平行。整個管道系統(tǒng)呈截流式布置。 將街坊依次編號并計算其面積，列入表中。用箭頭標出各街坊污水排出的方向。 NoImage街坊面積匯總表 街坊編號1234567街坊面積（ha）1.211.70

34、2.081.982.202.201.43街坊編號891011121314街坊面積（ha）2.211.962.042.402.401.212.28街坊編號15161718192021街坊面積（ha）1.451.702.001.801.661.231.53街坊編號222324252627街坊面積（ha）1.711.802.201.382.042.40 根據(jù)設(shè)計管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管有本段流量進入的點（一般定為街坊兩端）、集中流量及旁側(cè)支管進入的點，作為設(shè)計管段的起止點的檢查井并編上號碼。各設(shè)計管段的設(shè)計流量應(yīng)列表進行計算。本例中，居住區(qū)人口密度為350人/ ha，居民污水定額為12

35、0 L/人d，則生活污水比流量為NoImageq 12 = 25 L/sq 89= qs F kz = 0.486（1.21+1.70）kz =1.41kz =1.412.3=3.24 L/sq 910= qs F kz = 0.486（1.21+1.70+1.43+2.21）kz =3.18kz =3.182.3=7.31 L/sq 102= qs F kz = 0.486（1.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28）kz =4.88kz =4.882.3=11.23 L/sq 23= q sF kz + q甲 = (0.4862.20+4.88）kz+ q甲 = (1.07

36、+4.88)kz+25 =5.952.2+25= 13.09+25=38.09 L/s管段編號居住區(qū)生活污水量Q1集中流量設(shè)計流量L/s本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2L/s合計平均流量L/s總變化系數(shù)kz生活污水設(shè)計流量Q1L/s本段L/s轉(zhuǎn)輸L/s街坊編號街坊面積104m2比流量qsL/s104m2流量q1L/s1234567891011124管渠材料的選擇 由于生活污水對管材無特殊要求，且管道的敷設(shè)條件較好，故在本設(shè)計中，DN400 mm的管道采用混凝土管，DN400 mm以上的管道采用鋼筋混凝土管。5各管段的水力計算 在各設(shè)計管段的設(shè)計流量確定后，便可按照污水管道水力計算的方法，從上游管段開始依次

37、進行各設(shè)計管段的水力計算。 水力計算步驟如下： （1）從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計管段的長度，列入表中第2項。 （2）將各設(shè)計管段的設(shè)計流量填入表中第3項。設(shè)計管段起止點檢查井處的地面標高列入表中第10、11項。 （3）計算每一設(shè)計管段的地面坡度，作為確定管道坡度時的參考。 （4）根據(jù)管段的設(shè)計流量，參照地面坡度，確定各設(shè)計管段的管徑、設(shè)計流速、設(shè)計坡度和設(shè)計充滿度。 其余各設(shè)計管段的管徑、坡度、流速和充滿度的計算方法與上述方法相同。 在水力計算中，由于 Q、D、I、v、h/D各水力因素之間存在著相互制約的關(guān)系，因此，在查水力計算圖時，存在著一個試算過程，最終確定的 D、I、v、h/D要符合

38、設(shè)計規(guī)范的要求。（5）根據(jù)設(shè)計管段的長度和設(shè)計坡度求管段的降落量。如管段12的降落量為IL0.0021100.22 m，列入表中第9項。（6）根據(jù)管徑和設(shè)計充滿度求管段的水深。如管段12的水深 hDh/D0.350.4470.16 m，列入表中第8項。（7）求各設(shè)計管段上、下端的管內(nèi)底標高和埋設(shè)深度。：是指在污水排水區(qū)域內(nèi)，對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的點。各條干管的起點一般都是這條管道的控制點。這些控制點中離出水口最遠最低的點，通常是整個管道系統(tǒng)的控制點。具有相當深度的工廠排出口也可能成為整個管道系統(tǒng)的控制點，它的埋深影響整個管道系統(tǒng)的埋深。應(yīng)根據(jù)城市的豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點的污水都能自

39、流排出，并考慮發(fā)展，留有適當余地；不能因照顧個別點而增加整個管道系統(tǒng)的埋深。 應(yīng)采取加強管材強度；填土提高地面高程以保證管道所需的最小覆土厚度；設(shè)置泵站提高管位等措施，減小控制點的埋深. 。本例中離污水廠較遠的干管起點有8、11、16及工廠出水口1點，這些點都可能成為管道系統(tǒng)的控制點。1點的埋深受冰凍深度和工廠廢水排出口埋深的影響，由于冰凍深度為1.40 m，工廠排出口埋深為2.0 m，1點的埋深主要受工廠排出口埋深的控制。8、11、15三點的埋深可由冰凍深度及最小覆土厚度的限值決定，但因干管與等高線垂直布置，干管坡度可與地面坡度相近，因此埋深增加不多，整個管線上又無個別低洼點，故8、11、1

40、5三點的埋深不能控制整個主干管的埋設(shè)深度。對主干管埋深起決定作用的控制點則是1點。 1點是主干管的起點，它的埋設(shè)深度定為2.0 m，將該值列入表126中第16項。 1點的管內(nèi)底標高等于1點的地面標高減去1點的埋深，為86.2002.0084.200 m，列入表中第14項。 2點的管內(nèi)底標高等于1點的管內(nèi)底標高減去管段12的降落量，為84.2000.22083.98 m，列入表126中第15項。 2點的埋設(shè)深度等于2點的地面標高減去2點的管內(nèi)底標高，為86.10083.982.12 m，列入表126中第17項。（8）計算管段上、下端水面標高。 管段上下端水面標高等于相應(yīng)點的管內(nèi)底標高加水深。如管

41、段12中1點的水面標高為84.200+0.1684.36 m，列入表中第13項。 根據(jù)管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標高。 1) 管段12與管段23的管徑相同，采用水面平接。則這兩管段在2點的水面標高相同。于是，管段23中2點的管內(nèi)底標高為84.140.2283.92 m。2）如管段45與管段56管徑不同，可采用管頂平接。則這兩管段在5點的管頂標高相同。然后用5點的管頂標高減去56管徑，得出5點的管內(nèi)底標高。在進行管道的水力計算時，應(yīng)注意如下問題： 慎重確定設(shè)計地區(qū)的控制點。這些控制點常位于本區(qū)的最遠或最低處，它們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。各條管道的起點、低洼地

42、區(qū)的個別街坊和污水排出口較深的工業(yè)企業(yè)或公共建筑都是控制點的研究對象。 研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度在滿足最小設(shè)計流速的前提下，既不使管道的埋深過大，又便于旁側(cè)支管的接入。 水力計算自上游管段依次向下游管段進行，隨著設(shè)計流量逐段增加，設(shè)計流速也應(yīng)相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小。只有當坡度大的管道接到坡度小的管道時，下游管段的流速已大于1.0 m/s（陶土管）或1.2 m/s（混凝土、鋼筋混凝土管道）的情況下，設(shè)計流速才允許減小。設(shè)計流量逐段增加，設(shè)計管徑也應(yīng)逐段增大，但當坡度小的管道接到坡度大的管道時，管徑才可減小，但縮小的范圍不得超過50100 m

43、m，并不得小于最小管徑。 在地面坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流速度，防止管壁遭受沖刷，管道坡度往往小于地面坡度。這就可能使下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此應(yīng)在適當?shù)攸c設(shè)置跌水井。當?shù)孛嬗啥钙峦蝗蛔兙彆r，為了減小管道埋深，在變坡處應(yīng)設(shè)跌水井。 水流通過檢查井時，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項損失，檢查井底部在直線管段上要嚴格采用直線，在轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部水頭損失。 在旁側(cè)管與干管的連接點上，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。同時為避免旁側(cè)管和干管產(chǎn)生逆水和回水，旁側(cè)管中的設(shè)計流速不應(yīng)大于干管中的設(shè)計流速。 初步設(shè)計時，只進行干管和主干管的水力計算。技術(shù)設(shè)計時，要進行所有管道的水力計算。6繪制管道平面圖和縱剖面圖 污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制方法見本章第五節(jié)。