排水管道水力計(jì)算

排水管道水力計(jì)算第一頁(yè)，共49頁(yè)。2第1篇給水排水工程第二頁(yè)，共49頁(yè)。31第6章室外排水工程116第三頁(yè)，共49頁(yè)。目錄6.1室外排水系統(tǒng)6.2室外排水管道的布置與敷設(shè)6.3室外污水管道的設(shè)計(jì)計(jì)算6.4雨水道的設(shè)計(jì)第四頁(yè)，共49頁(yè)。第六章 室外排水工程

任務(wù)：排除城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢水、大氣降水，以保證城鎮(zhèn)的正常生活，生產(chǎn)活動(dòng)?！?.1室外排水系統(tǒng)一、排水體制對(duì)生活污水、工業(yè)廢水和降水采用的不同的排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱為排水體制，又稱為排水制度。第五頁(yè)，共49頁(yè)。（一）合流制排水系統(tǒng)將生活污水，工業(yè)廢水和雨水混合在同一管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。1）直泄式合流制：將混合污水不經(jīng)過(guò)處理直接排入水體，出口多且分散。2）截流式合流制：在沿河岸邊建造一條截流干管，同時(shí)在截流干管上設(shè)置溢流井，并設(shè)置污水廠。第六頁(yè)，共49頁(yè)。直泄式合流制排水系統(tǒng)

截流式合流制排水系統(tǒng)1.合流支管

2.合流干管

3.河流

1.合流干管

2.溢流井

3.截流主干管4.污水廠

5.出水口

6.溢流干管

7.河流第七頁(yè)，共49頁(yè)。（二）分流制排水系統(tǒng)將生活污水，工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。1）完全分流制：分設(shè)污水和雨水兩個(gè)系統(tǒng)，前者匯集生活污水、工業(yè)廢水，送處理廠處理后排放或再利用；后者匯集雨水和部分廢水（較潔凈），就近排入水體。完全分流制排水系統(tǒng)1．污水干管

2.污水主干管

3.污水廠

4.出水口

5.雨水干管

6.河流第八頁(yè)，共49頁(yè)。2）不完全分流制：只有污水管道系統(tǒng)，而沒(méi)有完整的水管渠排水系統(tǒng)。污水由管道送至處理廠處理后排放或利用，水通過(guò)地面漫流進(jìn)入不成系統(tǒng)的明溝或小河，然后進(jìn)入水體。不完全分流制排水系統(tǒng)1.污水干管

2.污水主干管3.污水廠

4.出水口5.明渠或小河

6.河流第九頁(yè)，共49頁(yè)。直泄式合流制特點(diǎn)：投資省、污染大、無(wú)污水廠適用：小污染、大水體、建設(shè)初期截流式合流制特點(diǎn)：投資較省、污染不大、有污水廠適用：干旱地區(qū)、舊城改建完全分流制特點(diǎn)：投資大、污染小、有污水廠適用：新建地區(qū)不完全分流制特點(diǎn)：投資較省、污染小、有污水廠適用：地形起伏且水系健全地區(qū)混合制第十頁(yè)，共49頁(yè)。二、室外排水系統(tǒng)組成1、污水系統(tǒng)：庭院管——街道管——附屬構(gòu)筑物（倒虹吸及跌水井）——中途提升泵站——污水處理廠——排出口。1）庭院或街坊管道系統(tǒng)：接受房屋排出管排出的污水，將其排泄到街道排水管的管道系統(tǒng)；敷設(shè)在庭院或街坊內(nèi)的排水管道系統(tǒng)。由出戶管、檢查井、庭院排水管組成。

2）街道管道排水系統(tǒng)：敷設(shè)在街道下，承接庭院與街坊的排水管道。由支管、干管、和主干管及相應(yīng)的檢查井組成。3）管道上的附屬構(gòu)筑物（跌水井、倒虹吸）4）中途提升泵站5）污水處理廠6）排出口、事故出水口2、雨水系統(tǒng)：雨水口——雨水管（及防洪渠或排洪溝）——出水口第十一頁(yè)，共49頁(yè)。§6.2室外排水管道的布置與敷設(shè)一、排水管網(wǎng)的布置形式1、排水支管的布置形式（1）低邊式（2）圍坊式（3）穿坊式第十二頁(yè)，共49頁(yè)。低邊式圍坊式穿坊式第十三頁(yè)，共49頁(yè)。二、排水干管的布置形式（1）正交式布置（2）截流式布置（3）平行式布置（4）分區(qū)式布置（5）分散式布置第十四頁(yè)，共49頁(yè)。1）正交式：排水干管與地形等高線正交與河道流向成90度相交的布置形式。這樣的布置形式可使排水長(zhǎng)度短，最大地利用地形坡度，管徑小。這種形式在老城市的合流體管道中多有應(yīng)用。2）截流式：3）平行式：地形坡度較大時(shí)，為不使管內(nèi)流速過(guò)大，將干管和主干管的走向與地形等高線基本平行。4）分區(qū)式：城市的地形高差相差很大，可分別設(shè)兩個(gè)排水區(qū)。5）分散式第十五頁(yè)，共49頁(yè)。

正交式1.城市邊界2.排水流域分界線3.支管4.干管5.出水口第十六頁(yè)，共49頁(yè)。

截流式6.污水廠7.灌溉田8.河流第十七頁(yè)，共49頁(yè)。

平行式第十八頁(yè)，共49頁(yè)。

分區(qū)式第十九頁(yè)，共49頁(yè)。

分散式

第二十頁(yè)，共49頁(yè)。三、排水管道敷設(shè)的位置①避免敷設(shè)在交通干線下（?街道寬度超過(guò)40m時(shí)，馬路兩邊設(shè)排水管），交通繁忙或地下設(shè)施擁擠，采用地下管廊。②與其它管線要有一定的距離③要有坡度?排水管道與其他管道（構(gòu)筑物）的最小凈距①與建筑物水平凈距，管道埋深淺于建筑物基礎(chǔ)時(shí)，一般不小于2.5m（壓力管小于5m）；埋深深于建筑物基礎(chǔ)時(shí)，按計(jì)算確定，但不小于3m。②與給水管水平凈距，給水管管徑≤200mm，不小于1.5m;管徑>200mm，不小于3m.與生活給水管道交叉時(shí)，與污水管道垂直凈距不小于0.4m(污水管道在下），當(dāng)不可避免在生活給水管道上部穿越時(shí)，應(yīng)予以加固，加固長(zhǎng)度不應(yīng)小于生活給水管道外徑加4m.③與熱力管溝水平凈距≮1.5m，垂直凈距≮0.15m④與電力電纜水平凈距≮1.0m，垂直凈距≮0.5m⑤與喬木中心距離≮1.5m第二十一頁(yè)，共49頁(yè)。§6.3室外污水管的設(shè)計(jì)計(jì)算一、污水量的計(jì)算二、城市排水管道設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)規(guī)定三、排水管道水力計(jì)算第二十二頁(yè)，共49頁(yè)。一、污水量的計(jì)算1.生活污水量2.工業(yè)廢水量3.城市污水設(shè)計(jì)流量居住區(qū)生活污水量工業(yè)企業(yè)生活污水量第二十三頁(yè)，共49頁(yè)。二、城市污水管道設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)規(guī)定1.充滿度2.設(shè)計(jì)流速：不能過(guò)小，也不能過(guò)大3.最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度4．污水管道的埋深與覆土厚度覆土厚度：指管道外壁頂部到地面的距離。埋設(shè)深度：指管道內(nèi)壁底部到地面的深度。?不能超過(guò)最大埋深?不能小于最小覆土厚度:（1）防止管內(nèi)污水冰凍（2）防止管道被地面荷載壓壞（3）滿足管道之間的銜接要求5．污水管道的銜接方法：管頂平接，水面平接，管底平接6.檢查井：用于管道疏通，直段上每隔一段距離設(shè)檢查井。第二十四頁(yè)，共49頁(yè)。設(shè)計(jì)充滿度（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)，滿流h/D<1時(shí)，非滿流《室外排水設(shè)計(jì)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）200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)hD為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿度的規(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。第二十五頁(yè)，共49頁(yè)。設(shè)計(jì)流速——與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿度相應(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)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。第二十六頁(yè)，共49頁(yè)。最小管徑1、為什么要規(guī)定最小管徑？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，這樣的管段稱為不計(jì)算管段。第二十七頁(yè)，共49頁(yè)。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)坡度是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。（1）（2）規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.005；管徑

300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003；第二十八頁(yè)，共49頁(yè)。三、排水管道水力計(jì)算1.計(jì)算公式（謝才公式）2.計(jì)算步驟計(jì)算管段劃分計(jì)算管段內(nèi)的設(shè)計(jì)流量采用計(jì)算圖表，列表計(jì)算各管段的管徑、流速、坡度及埋深第二十九頁(yè)，共49頁(yè)。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、充滿度h/D2、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，或是充滿度滿足一定要求等，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)滿足其規(guī)定的要求，則計(jì)算完成，若不滿足要求，則需調(diào)整假設(shè)值，甚至管徑D，重新進(jìn)行計(jì)算。第三十頁(yè)，共49頁(yè)。例解：采用D=400mm那張圖（附錄5附表5-4）第三十一頁(yè)，共49頁(yè)。第三十二頁(yè)，共49頁(yè)。管段編號(hào)居住區(qū)生活污水量集中流量設(shè)計(jì)流量本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2合計(jì)平均流量總變化系數(shù)生活污水設(shè)計(jì)流量本段轉(zhuǎn)輸街坊編號(hào)街坊面積比流量流量q1123456789101112污水干管設(shè)計(jì)流量計(jì)算表污水干管水力計(jì)算表管段編號(hào)管段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)流量管徑坡度流速充滿度降落量iL標(biāo)高埋設(shè)深度h/Dh地面水面管內(nèi)底上端下端上端下端上端下端上端下端1234567891011121314151617第三十三頁(yè)，共49頁(yè)?！?.4雨水道設(shè)計(jì)一、雨水系統(tǒng)的布置二、雨水管道的計(jì)算第三十四頁(yè)，共49頁(yè)。雨水道系統(tǒng)雨水口雨水管渠檢查井雨水出口雨水道的設(shè)計(jì)雨水管道的定線布置確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度劃定設(shè)計(jì)管段，并計(jì)算管段內(nèi)的設(shè)計(jì)流量，確定其管徑、坡度定出管段的標(biāo)高與埋深第三十五頁(yè)，共49頁(yè)。一、雨水道系統(tǒng)的布置雨水口收集地面徑流雨水的主要構(gòu)筑物。雨水口型式選擇恰當(dāng)，布置合理，是改善地面暴雨積水的重要保證。布置型式：平蓖式、邊溝式和聯(lián)合式三類，根據(jù)進(jìn)水蓖數(shù)目的多少，每一類又可分為單蓖、雙蓖和多蓖三種布置形式。平蓖式水流通暢，但暴雨時(shí)易被樹枝等雜物堵塞，影響泄水能力。溝式不易堵塞，但邊溝需保持一定水深。第三十六頁(yè)，共49頁(yè)。

平蓖式雨水口的泄水能力:如采用750mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵蓖，平蓖式雨水口的泄水能力，單蓖按20L／s考慮，雙蓖為35L／s，多蓖每增加一蓖，泄水能力增加15L／s；邊溝式雨水口的泄水能力:單蓖按20L／s考慮，雙蓖為30L／s，多蓖每增加一蓖，泄水能力增加10L／s；聯(lián)合式雨水口的泄水能力:單蓖按30L／s考慮，雙蓖為50L／s，多蓖每增加一蓖，泄水能力增加20L／s。?道路的縱坡較大時(shí)，雨水口的泄水能力將有所下降。

?設(shè)置雨水口數(shù)量依據(jù)匯水面積和匯水水量及雨水口的泄水能力確定。第三十七頁(yè)，共49頁(yè)。布置位置：平蓖式雨水口一般適用于無(wú)道牙的路面或地面的低洼處；邊溝式和聯(lián)合式一般布置在有道牙道路的路邊。較窄路面采用單蓖雨水口，較寬路面采用雙蓖或多蓖雨水口。設(shè)在街坊、庭院的最低處；道路兩邊，十字路口雨水口設(shè)在水流的上游。原則：不使雨水漫過(guò)路面第三十八頁(yè)，共49頁(yè)。一、雨水道系統(tǒng)的布置雨水管線的布置相關(guān)要求：1.雨水收集：平行道路，地勢(shì)低的一側(cè)2.管道維護(hù)及防止管道被破壞：道路邊綠地、人行道，路寬超過(guò)40m，兩側(cè)設(shè)，避免穿馬路；加蓋板3.避免管道交叉，節(jié)省埋深：暗溝淺埋第三十九頁(yè)，共49頁(yè)。二、雨水管道的計(jì)算1.雨量分析要素①降雨量降雨深度h(mm)或單位面積降雨體積(m3/hm)②降雨歷時(shí)降雨過(guò)程中某一連續(xù)降雨時(shí)段t(min或h)③降雨強(qiáng)度④降雨重現(xiàn)期與降雨頻率降雨重現(xiàn)期指等于或大于該降雨強(qiáng)度的降雨每發(fā)生一次的統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔，P；降雨頻率是指等于或大于該值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)與觀測(cè)資料總項(xiàng)數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)。⑤徑流系數(shù)取決于地面性質(zhì)。一個(gè)區(qū)域不同地面，按不同地面的面積加權(quán)平均，求平均徑流系數(shù)第四十頁(yè)，共49頁(yè)。2.暴雨強(qiáng)度公式第四十一頁(yè)，共49頁(yè)。3.計(jì)算管段劃分

計(jì)算管段：管徑相同、坡度相同，流量相同的連續(xù)管段。節(jié)點(diǎn)在有支管接入或坡度發(fā)生變化的地方，同時(shí)劃分匯水面積4.計(jì)算管段內(nèi)流量計(jì)算管段編號(hào)管長(zhǎng)集水面積F流速v(m/s)管內(nèi)流行時(shí)間（Min)單位面積徑流量q0設(shè)計(jì)流量Q管徑D管底坡降i兩端高差il標(biāo)高管底埋深（m)地面管底沿程轉(zhuǎn)輸合計(jì)∑t2t2起點(diǎn)終點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)平均12345678910111213141516171819205.管段的水力計(jì)算（滿流）雨水管道水力計(jì)算表第四十二頁(yè)，共49頁(yè)。2．例題第四十三頁(yè)，共49頁(yè)。雨水從各匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)分別流入雨水口a、b、c、d的地面集水時(shí)間均為τ1，并假設(shè)：

1）匯水面積隨集水時(shí)間的增加而均勻增加；

2）降雨歷時(shí)t等于或大于匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)的雨水流達(dá)設(shè)計(jì)斷面的集水時(shí)間τ1；

3）徑流系數(shù)ψ為定值。第四十四頁(yè)，共49頁(yè)。（1）設(shè)計(jì)管段1～2的雨水設(shè)計(jì)流量直到t＝τ1時(shí)，F(xiàn)1全部面積上的雨水均已全部流到設(shè)計(jì)斷面，這時(shí)管段1～2內(nèi)流量達(dá)到最大值。

（L/s）式中q1——管段1～2的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，即相應(yīng)降雨歷時(shí)t＝τ1時(shí)的暴雨強(qiáng)度（L/s·hm