溝道水力學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1溝道溝道(u do)水力學(xué)水力學(xué)第一頁，共35頁。計算計算確定確定管徑管徑坡度坡度高程高程水力學(xué)計算要水力學(xué)計算要滿足下列要求滿足下列要求不溢流不溢流不淤積不淤積不沖洗管壁不沖洗管壁通風(fēng)通風(fēng)第1頁/共34頁第二頁，共35頁。第2頁/共34頁第三頁，共35頁。第二節(jié)第二節(jié) 管渠水力管渠水力(shul)(shul)計算基本公式計算基本公式第3頁/共34頁第四頁，共35頁。第4頁/共34頁第五頁，共35頁。第5頁/共34頁第六頁，共35頁。2Q第6頁/共34頁第七頁，共35頁。第三節(jié)第三節(jié) 水力學(xué)算圖水力學(xué)算圖第7頁/共34頁第八頁，共35頁。 水力學(xué)算圖有不滿水力學(xué)算圖有不滿(bmn)流圓

2、形管道水力流圓形管道水力學(xué)算圖、滿流圓形管道水力學(xué)算圖、滿流矩形學(xué)算圖、滿流圓形管道水力學(xué)算圖、滿流矩形水力學(xué)算圖和明渠流用的水力學(xué)算圖等。水力學(xué)算圖和明渠流用的水力學(xué)算圖等。第8頁/共34頁第九頁，共35頁。第9頁/共34頁第十頁，共35頁。 例例 2-1 已知已知n0.014，D300mm，i0.0024，Q25.5L/s，求，求v和和h/D。解：（解：（1） D300mm，采用，采用(ciyng)教材中圖教材中圖2-2。第10頁/共34頁第十一頁，共35頁。 （2）這張圖有四組線條：豎的線條代表流量，）這張圖有四組線條：豎的線條代表流量，橫的代表坡度，從右向左下傾的斜線代表充滿度橫的代表

3、坡度，從右向左下傾的斜線代表充滿度，從左向右下傾的斜線代表流速。每條線上的數(shù)，從左向右下傾的斜線代表流速。每條線上的數(shù)目字代表相應(yīng)目字代表相應(yīng)(xingyng)要素的值。先從縱軸要素的值。先從縱軸(表表示坡度示坡度)上的數(shù)字中找上的數(shù)字中找0.0024，從而找出代表，從而找出代表i0.0024的橫線。的橫線。 （3）從橫軸）從橫軸(表示表示(biosh)流量流量)上找出代表上找出代表Q25.5L/s的那根豎線。的那根豎線。 （4）代表坡度）代表坡度0.0024的橫線和代表流量的橫線和代表流量25.5L/s的豎的豎線相交，得一點(diǎn)線相交，得一點(diǎn)(y din)，這一點(diǎn)，這一點(diǎn)(y din)正好落在代

4、正好落在代表流速表流速0.65m/s的那根斜線上，并靠近代表充滿度的那根斜線上，并靠近代表充滿度0.55的那根斜線上。因此求得的那根斜線上。因此求得v0.65m/s，h/D0.55。第11頁/共34頁第十二頁，共35頁。 例例 2-2 已知已知n0.014，D300mm， Q26L/s，i0.003，求，求v和和h/D。解：（解：（1）D300mm，采用，采用(ciyng)教材圖教材圖2-2 。 （2）找出代表）找出代表(dibio)Q26L/s的那根豎線。的那根豎線。 （3） 找出代表找出代表(dibio)i0.003的那根橫線。的那根橫線。 （4） 找出這兩根線的交點(diǎn)，這交點(diǎn)落在代表找出這

5、兩根線的交點(diǎn)，這交點(diǎn)落在代表v0.7m/s和和v0.75m/s的兩根斜線之間。假如有一根和以的兩根斜線之間。假如有一根和以上兩根斜線平行的線正好穿過這交點(diǎn)，估計這根線代上兩根斜線平行的線正好穿過這交點(diǎn)，估計這根線代表表v=0.71m/s。求得。求得v0.71m/s。 （5）這交點(diǎn)又落在代表）這交點(diǎn)又落在代表h/D0.50和和0.55兩根斜線之間兩根斜線之間，估計，估計h/D0.52。于是，求得。于是，求得h/D0.52。第12頁/共34頁第十三頁，共35頁。 例例 2-3 已知已知n0.014，D300mm，Q38L/s，v1.0m/s，求，求i和和h/D。解：（解：（1） D300mm，采用

6、，采用(ciyng)教材圖教材圖2-2 。 （2）找出代表）找出代表(dibio)Q38L/s的那根豎線。的那根豎線。 （3）找出代表）找出代表(dibio)v1.0m/s的那根斜線。的那根斜線。 （4）這兩根線的交點(diǎn)落在代表）這兩根線的交點(diǎn)落在代表i0.0057的橫線上，的橫線上，求得求得i0.0057。 （5）這交點(diǎn)又落在）這交點(diǎn)又落在h/D0.53的斜線上，求得的斜線上，求得h/D0.53。第13頁/共34頁第十四頁，共35頁。第14頁/共34頁第十五頁，共35頁。第15頁/共34頁第十六頁，共35頁。 充滿度示意設(shè)計充滿度設(shè)計充滿度 管道中的水深管道中的水深h和管徑和管徑D（或渠（或渠

7、深深H）的比值。）的比值。第16頁/共34頁第十七頁，共35頁。一、設(shè)計充滿度一、設(shè)計充滿度 管道是按不滿流的情況進(jìn)行設(shè)計的。在設(shè)計管道是按不滿流的情況進(jìn)行設(shè)計的。在設(shè)計流量下，管道中的水深流量下，管道中的水深h和管徑和管徑D（或渠深（或渠深H）的）的比值比值c稱為設(shè)計充滿度。稱為設(shè)計充滿度。10000.705009000.653504500.55200300最大設(shè)計充滿度最大設(shè)計充滿度(h/D或或h/H)最大設(shè)計充滿度最大設(shè)計充滿度 0.75管徑或渠高管徑或渠高/mm第17頁/共34頁第十八頁，共35頁。二、設(shè)計二、設(shè)計(shj)流流速速 設(shè)計流速是管道中流量到達(dá)設(shè)計流量時的水流設(shè)計流速是管

8、道中流量到達(dá)設(shè)計流量時的水流速度。速度。 污水管道的最小設(shè)計流速為污水管道的最小設(shè)計流速為0.6m/s；明管的最；明管的最小設(shè)計流速為小設(shè)計流速為0.4m/s。最大設(shè)計流速混凝土管為。最大設(shè)計流速混凝土管為5m/s，鋼管為，鋼管為10m/s 。 防止淤積所需的管道設(shè)計流速的最小限值同廢防止淤積所需的管道設(shè)計流速的最小限值同廢水中夾帶的懸浮物的性質(zhì)水中夾帶的懸浮物的性質(zhì)(顆粒大小、相對密度顆粒大小、相對密度)有有關(guān)。關(guān)。 各設(shè)計管段的設(shè)計流速從上游到下游最好是逐各設(shè)計管段的設(shè)計流速從上游到下游最好是逐漸增加的。漸增加的。第18頁/共34頁第十九頁，共35頁。三、三、 最小管徑最小管徑污水污水(w

9、 shu)管管的最小管徑和最小管管的最小管徑和最小設(shè)計坡度設(shè)計坡度管道類別管道類別最小管徑最小管徑/mm最小設(shè)計坡度最小設(shè)計坡度i污水管污水管300塑料管塑料管0.002，其他管，其他管0.003雨水管和合流管雨水管和合流管300塑料管塑料管0.002，其他管，其他管0.003雨水口連接管雨水口連接管2000.01壓力輸泥管壓力輸泥管150/重力輸泥管重力輸泥管2000.01第19頁/共34頁第二十頁，共35頁。四、最小設(shè)計四、最小設(shè)計(shj)坡度和不計算管段的最小設(shè)計坡度和不計算管段的最小設(shè)計(shj)坡度坡度 因設(shè)計因設(shè)計(shj)流量很小而采用的最小管徑的設(shè)計流量很小而采用的最小管徑的

10、設(shè)計(shj)管段稱為不計算管段。管段稱為不計算管段。 坡度和流速坡度和流速(li s)存在一定的關(guān)系存在一定的關(guān)系( )，同最小設(shè)計流速同最小設(shè)計流速(li s)相應(yīng)的坡度就是最小設(shè)計坡相應(yīng)的坡度就是最小設(shè)計坡度。度。 3/13/21IRnv 2第20頁/共34頁第二十一頁，共35頁。五、管道五、管道(gundo)的埋設(shè)深度和覆土的埋設(shè)深度和覆土厚度厚度 管道的埋設(shè)深度是指管底的內(nèi)壁到地面的距離。管道的埋設(shè)深度是指管底的內(nèi)壁到地面的距離。 在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超過在干燥土壤中，管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；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不

11、超過5m。 管道的覆土厚度是指管頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x。管道的覆土厚度是指管頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x。決定最小覆土決定最小覆土厚度的因素厚度的因素 必須防止管道中的污水冰凍和因必須防止管道中的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道土壤冰凍膨脹而損壞管道 必須防止管壁被車輛造成的活荷必須防止管壁被車輛造成的活荷載壓壞載壓壞 必須滿足支管在銜接上的要求必須滿足支管在銜接上的要求第21頁/共34頁第二十二頁，共35頁。 污水在管道中冰凍的可能與污水的水溫和土壤的污水在管道中冰凍的可能與污水的水溫和土壤的冰凍深度等因素有關(guān)。冰凍深度等因素有關(guān)。 無保溫措施的生活污水管道或水溫和它接近的工無保溫措施的生活污水管道

12、或水溫和它接近的工業(yè)廢水管道，管底在冰凍線之上的距離不得大于業(yè)廢水管道，管底在冰凍線之上的距離不得大于0.15m。 管頂最小覆土厚度一般不宜小于管頂最小覆土厚度一般不宜小于0.7m。 房屋排出管的最小埋深通常采用房屋排出管的最小埋深通常采用0.550.65m。第22頁/共34頁第二十三頁，共35頁。n面高程面高程(gochng)，m第23頁/共34頁第二十四頁，共35頁。第五節(jié)第五節(jié) 管段管段(un (un dun)dun)的銜接的銜接第24頁/共34頁第二十五頁，共35頁。 銜接銜接(xinji)原則：原則： （1）盡可能提高下游管段的高程，以減少埋深，）盡可能提高下游管段的高程，以減少埋深

13、，從而降低造價從而降低造價(zoji)，在平坦地區(qū)這點(diǎn)尤其重要；，在平坦地區(qū)這點(diǎn)尤其重要； （2）避免在上游）避免在上游(shngyu)管段中形成回水而造成淤管段中形成回水而造成淤積；積； （3）不允許下游管段的管底高于上游管段的管底。）不允許下游管段的管底高于上游管段的管底。第25頁/共34頁第二十六頁，共35頁。n幾種銜接方式：幾種銜接方式：n（1 1）管頂平接）管頂平接 使下游管段的埋深增加使下游管段的埋深增加(zngji) (zngji) n（2 2）水面平接）水面平接 水量發(fā)生變化時，防止回水（如并管處）水量發(fā)生變化時，防止回水（如并管處）n（3 3）管底平接）管底平接 下游管段的管

14、徑小于上游管段的管徑下游管段的管徑小于上游管段的管徑第26頁/共34頁第二十七頁，共35頁。銜接銜接方法方法管頂平接管頂平接水面平接水面平接管底平接管底平接下游管底高于上游管底下游管底高于上游管底下游水位高于上游水位下游水位高于上游水位不應(yīng)不應(yīng)發(fā)生發(fā)生第27頁/共34頁第二十八頁，共35頁。第六節(jié)第六節(jié) 管段水力管段水力(shul)(shul)計算計算第28頁/共34頁第二十九頁，共35頁。 例例 2-4 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，充滿度滿度h/D為為0.55，管

15、底高程為，管底高程為44.22m，地面高程為，地面高程為46.06m，覆土厚度為，覆土厚度為1.54m。 求：設(shè)計管段的口徑和管底高程。求：設(shè)計管段的口徑和管底高程。第29頁/共34頁第三十頁，共35頁。 例例 2-5 已知設(shè)計管段長度已知設(shè)計管段長度L130m，地面坡度，地面坡度I0.0014，流量，流量Q56L/s，上游管段口徑，上游管段口徑D350mm，充滿度充滿度h/D0.59，管底高程為，管底高程為43.67m，地面高程為，地面高程為45.48m。 求：設(shè)計管段的口徑與管底高程。求：設(shè)計管段的口徑與管底高程。第30頁/共34頁第三十一頁，共35頁。 例例 2-6 已知已知L190m，Q66L/s，I0.008(上端地面上端地面高程高程(gochng)44.50m，下端地面高程，下端地面高程(gochng)42.98m)，上游管段，上游管段D400m，和，和h/D0.61，其下端管底高程，其下端管底高程(gochng)為為43.40m，覆土厚度，覆土厚度0.7m。如下圖所示：。如下圖所示： 求：管徑與管底高程求：管徑與管底高程(gochng)。第31頁/共34頁第三十二頁，共35頁。第32頁/共34頁第三十三頁，共35頁。 倒虹管進(jìn)水井上游管道中流量倒虹管進(jìn)水井上游管道中流量Q500L/s，口徑