资料第二节城市污水工程系统计划2

第二节 城市污水工程系统规划城市排水工程系统规划主要内容确定排水区界，划分排水流域管道定线和平面位置城市污水和工业废水设计流量的确定污水管道的衔接污水管道在街道上的位置污水管道的水力计算2.1 2.1 污水管网布置污水管网布置主要内容包括：确定排水区界，划分排水流域；选定污水厂和出水口的位置；进行污水管道系统的定线；确定需要抽升区域的泵站位置；确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。2.1.1 确定排水区界、划分排水流域 排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。（2）在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。IIIIIIIV 每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2.1.2 选定污水厂和出水口位置 现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。在污水管道系统的布置时，应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100 m以上的距离。（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。污水厂和出水口的数目和位置，将影响到管道系统的主干管的数污水厂和出水口的数目和位置，将影响到管道系统的主干管的数目和走向。目和走向。确定污水厂、出水口的数目和位置，应考虑以下因素：确定污水厂、出水口的数目和位置，应考虑以下因素：城市规模；城市规模；地形因素；地形因素；风向因素；风向因素；河流的位置和流向；河流的位置和流向；在考虑以上因素的情况下，进行技术经济分析、比较，确定污在考虑以上因素的情况下，进行技术经济分析、比较，确定污水厂的数目和位置。水厂的数目和位置。（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300 m以上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。IIIIIIIV选择污水厂出水口的位置 2.1.3 污水管道定线 在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最 短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能 自流排出。污水管道的定线，一般按污水管道的定线，一般按先确定主干管、再定干管、最后确定支管先确定主干管、再定干管、最后确定支管的的顺序进行。顺序进行。在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置。在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置。在详细规划中，除以上内容外，还要决定污水支管的走向及位置。在详细规划中，除以上内容外，还要决定污水支管的走向及位置。a、定线原则：定线原则：应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，让最大区域的污水能自应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，让最大区域的污水能自流排出。流排出。为了实现这一原则，在定线时，应尽可能研究各种影响因素，使拟为了实现这一原则，在定线时，应尽可能研究各种影响因素，使拟定的路线能利用有利因素，避免不利因素。定的路线能利用有利因素，避免不利因素。b、管道定线的影响因素、管道定线的影响因素 （1）地形）地形 ：在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，顺坡排水。在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，顺坡排水。在排水区域较低处，敷设主干管或干管，这样干管或支管的污水能自流在排水区域较低处，敷设主干管或干管，这样干管或支管的污水能自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。如：在地形平坦稍向一侧倾斜时，常采用正交式的布置方式如：在地形倾向河道的坡度较大时，常采用平行式的布置方式（2）污水厂和出水口的数目和位置）污水厂和出水口的数目和位置 污水厂和出水口的数目与位置，将影响到主干管的数目和位置。污水厂和出水口的数目与位置，将影响到主干管的数目和位置。（3）所采用的排水体制）所采用的排水体制 分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统，定线时必须在分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统，定线时必须在平面上和高程上互相配合；平面上和高程上互相配合；采用合流制要确定截流干管及溢流井的位置；采用合流制要确定截流干管及溢流井的位置；采用混合体制时，则要考虑两种体制管道的连接方式。采用混合体制时，则要考虑两种体制管道的连接方式。c、管道定线时注意事项、管道定线时注意事项主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下 （通常设在污水量较大一侧或地下管线较少一侧的人行道、绿化带或慢车道下，当道路宽度超过40米时，可考虑在道路两侧各设一条污水管）集中流量尽量接入污水干管起端 IIIIIIIV主干管 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线 布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收 集干管来水。地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主 干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水井，使 干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。避开地质条件差的地区干管 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水；地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋 深）地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量）一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地 下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度40m，可考虑 在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和 数量。支管 取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有：1）低边式：当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下，街坊内污水全部流向较低一侧的污水管。(a)2）周边式（围坊式）3）穿坊式 当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。2.1.4 泵站位置（1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管位；（干管或主干管中途）（2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区）（3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）泵站设置的具体位置，应综合考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并征得规划、环保、城建部门的同意。2.1.5 确定污水管道在街道下的具体位置 在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等。此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下设施。这就需要在各单项管道工程规划的基础上，综合规划，统筹考虑，合理安排各种管线在空间的位置，以利施工和维护管理。由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行 道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考 虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。各种管线在平面上布置的次序一般是，从建筑规划 线向道路中心线方向依次为：电力电缆 电讯电 缆 煤气管道 热力管道 给水管道 雨水管道 污水管道。若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：未建让 已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压 管，可弯管让不可弯管。2.1.6 2.1.6 控制点的确定控制点的确定对管道系统的埋深起控制作用的点，通常在管道起点或最低最远点。各条管道的起点大都是该条管道的控制点。这些控制点中离污水厂最远的那点，通常是整个系统的控制点。确定控制点的标高，一方面，要保证排水区域内各点的污水都能够排出；另一方面，不能因为照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。某一设计管段的设计流量可由下式计算：qqqkqijz123式中 q ij 某一设计管段的设计流量（L/s）；q1 本段流量（L/s）；q2 转输流量（L/s）；q3 集中流量（L/s）；kz 生活污水总变化系数。a)设计管段的设计流量2.1.7 设计管段及设计流量的确定设计管段及设计流量的确定本管段服务区的全部污水量。本管段服务区的全部污水量。q q1 1=F=F q q0 0 K KZ ZF:F:设计管段服务的街坊面积（设计管段服务的街坊面积（ha)ha)q q0 0:比流量比流量(L/s(L/s haha)q q0 0=(n=(n p)/86400p)/86400K KZ Z:生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数n n居住区生活污水定额（居住区生活污水定额（L/(capL/(capd d）；）；P P人口密度（人口密度（cap/ha)cap/ha)本段流量q1：对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量 q2和集中流量 q3对这一管段是不变的。转输流量转输流量q2：从上游管段或旁侧管段流来的污从上游管段或旁侧管段流来的污水量。水量。集中流量集中流量q3：从工业企业或其它大型的公共建从工业企业或其它大型的公共建筑物流来的污水量。筑物流来的污水量。b)设计管段及划分设计管段及划分设计管段起讫点确定原则 街坊长度 集中流量排入 旁入管道接入点设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。c）各管段本段沿线街坊面积的划分划分原则：顺坡排水、就近排水街坊低侧式：街坊内污水全部流向较低一侧的污水管街坊环绕式：地形平坦 角平分线原则2.1.8 污水管道的衔接污水管道的衔接原则原则尽可能提高下游管段高程，以减小埋深避免在上游管段中出现回水造成淤积 方法水面平接管顶平接水面平接适用于等管径相接或小管径接大管径 管顶平接适用于小管径接大管径 跌水连接适用于地面坡度很大的地区城市排水规划要注意的问题城市排水规划要注意的问题l不同城市如何因地制宜不同城市如何因地制宜l干旱地区与多雨地区城市干旱地区与多雨地区城市排水与水资源利用排水与水资源利用l山区与平原城市山区与平原城市排水与防洪防涝排水与防洪防涝l发达地区与欠发达地区城市发达地区与欠发达地区城市排水系统的性能与造排水系统的性能与造价价l滨水与非滨水地区城市滨水与非滨水地区城市水系的保护与建设水系的保护与建设2.2 污水设计流量的计算污水设计流量 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。生活污水设计流量 居住区生活污水 公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水 工业废水设计流量 2.2.1 污水设计流量的计算（1）居住区生活污水量计算 3600241ZKNnQ式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s；n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室 外排水设计规范选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250450 （L/(d.人)）；N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供 的参数选用；KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值 KZ=Kd KhKd日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值 生活污水量总变化系数污水变化系数求法（1）因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上式计算总变化系数有困难。总变化系数与平均流量之间有一定的关系。平均流量越大，总变化系数越小。污水平均日污水平均日流量（流量（L/s）51540701002005001000总变化系数总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系 数用内差法求得。2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。（2）公式计算法 该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析总结出的计算公式。它反映了我国总变化系数与平均流量之间的关系：10003.1100057.253.211.0ddddzQQQQK式中 平均日平均时污水量（L/s）。dQ居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东 的一部分；第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分（2）公共建筑生活污水量计算 3600242hKNSQ式中：Q2公共建筑生活污水设计流量，L/s；S公共建筑最高日生活污水量标准（L/(d.人)），一般按建 筑给水排水设计规范中有关公共建筑的用水量标准选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水 量的比值 公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单独计算。合并计算时，生活污水量定额应选用综合生活污水量定额（可参考该地区综合生活用水定额的80%90%选用）。单独计算时，则用下列公式计算：（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 3600360022112221113DCDCTKBAKBAQ式中：Q3工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s；A1一般车间最大班职工人数，人；B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)；T每班工作时数，h。K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；A2热车间最大班职工人数，人；B2热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)；K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计；C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)；C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；D2热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)；（4）工业废水设计流量计算 TKMmQZ36004式中：Q4工业废水设计流量，L/s；m生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品；M产品的平均日产量；T每日生产时数；KZ总变化系数，与工业企业性质有关。工业种类工业种类冶金冶金化工化工纺织纺织食品食品皮革皮革造纸造纸时变化系时变化系数数Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.8污水总设计流量的计算Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗 Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。以最大日最大时流量作为污水管道的设计流量例例：某城镇居住小区污水管网设计：某城镇居住小区污水管网设计 该居住小区街坊总面积该居住小区街坊总面积50.20hm2,人口密度为人口密度为350人人/hm2，居民，居民生活污水量定额为生活污水量定额为120L/人人.d;有两座公共建筑，火车站和公共浴有两座公共建筑，火车站和公共浴室的污水设计流量分别为室的污水设计流量分别为3.00L/s和和4.00L/s；有两个工厂，工厂；有两个工厂，工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为25.00L/s，工厂，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为6.00L/s。全部。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。解：解：（1）居民区生活污水设计流量：居民区生活污水设计流量：3600241ZKNnQ N=35050.20=17570（人）Qd=（12017570）（243600）=24.40（L/s）KZ=2.7 Qd 0.11=2.7 24.40 0.11=1.9 Q1=24.401.9=46.36（L/s）（2）公共建筑生活污水设计流量：题目已直接给出 Q2=3.00+4.00=7.00（L/s）（3）Q3+Q4=25.00+6.00=31.00（L/s）（4）将各项污水求和得该小区污水设计总流量：Q1+Q2+Q3+Q4=46.36+7.00+31.00=84.36（L/s）【作业】某工业区，居住区人口为4000人，居民生活污水定额（平均日）=80（L/人d），工厂最大班职工人数1000人，其中热车间职工占25%，热车间70%职工淋浴，一般车间10%职工淋浴。求该工业区生活污水总设计流量。（1）城镇居住区生活污水设计流量计算表居居住住区区名名称称排排水水流流域域编编号号居住居住区面区面积积ha人口人口密度密度人人/ha居民人居民人数数人人生活污生活污水定额水定额L/人人.d平均污水量平均污水量总变总变化系化系数数KZ设计流量设计流量m3/dm3/hL/sm3/hL/s旧旧城城区区61.49520319641003196.4133.18371.81241.0666.97文文教教区区41.49440184361402581.04107.5429.871.86200.0255.56工工业业区区52.85480253631203044.16126.8435.231.82231.0864.19合合计计155.51757688821.60367.56102.101.62595.44165.40表2-3幻灯片 41当设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量，然后得出污水设计流量综合表。某城镇生活污水、生产污水、工厂内生活污水及淋浴污水设计流量的计算及城镇污水总流量的综合计算表如下：（2）各工厂生活污水及淋浴污水设计流量计算表工工厂厂名名称称班班数数每每班班时时数数(h)生活污水生活污水淋浴污水淋浴污水合计合计职工人数（人）职工人数（人）污水污水量标量标准准L 日流日流量量m3最大班最大班流量流量m3时时变变化化系系数数最大最大时流时流量量m3最大最大秒流秒流量量L 使用淋浴的使用淋浴的职工人数职工人数(人）人）污污水水量量标标准准L日流日流量量m3最最大大时时流流量量m3最最大大秒秒流流量量L日流日流量量m3最最大大时时流流量量m3最大秒最大秒流量流量L日日最大班最大班日日最大最大班班酿酿酒酒厂厂384181563514.635.462.51.710.472921096017.526.541.8232.158.252.29256108256.402.703.01.010.288938403.561.520.429.962.530.70肉肉类类加加工工厂厂38 52016810.048.82.492349211.942.270.63合合计计176.6570.4423.796.6189.7663.717.7368.987.4924.26表2-6（3）城镇工业废水的设计流量计算表工厂名称工厂名称班数班数各班时各班时数（数（h）单位产单位产品（品（1t）日产日产量量（t）单位产品单位产品废水量废水量（m3/t）平均流量平均流量总变化总变化系数系数设计流量设计流量m3/dm3/hL/sm3/hL/s酿酒厂酿酒厂38酒酒1518.627911.633.23334.899.69肉类加工厂肉类加工厂38牲畜牲畜162152430101.2528.131.7172.1347.82造纸厂造纸厂38白纸白纸1215018007520.831.45108.7530.20皮革厂皮革厂38皮革皮革34752550106.2529.511.4148.7541.31印染厂印染厂38布布36150540022562.51.42319.588.75合计合计12459519.13144.2784.02217.77表2-4城镇污水总流量综合表排水工程对排水工程对象象平均日污水流量（平均日污水流量（m3/d）最大时污水流量（最大时污水流量（m3/h）设计流量（设计流量（L/s）生活污水生活污水进入城镇污水管道进入城镇污水管道的生产废水的生产废水生活污水生活污水进入城镇污水管进入城镇污水管道的生产废水道的生产废水生活污水生活污水进入城镇污水管进入城镇污水管道的生产废水道的生产废水居住区居住区8821.60（来自表（来自表23）595.44（来自表（来自表23）165.40（来自表（来自表23）工厂工厂368.90（来自表（来自表26）12459（来自表（来自表24）87.49（来自表（来自表26）784.02（来自表（来自表24）24.26（来自表（来自表26）217.77（来自表（来自表24）合计合计9190.5012459682.93784.02189.66217.77总计总计21649.51466.95407.43表2-5 计算目的：计算目的：合理的、经济的合理的、经济的选择管道的断面尺寸、坡度选择管道的断面尺寸、坡度和埋深。和埋深。2.3 污水管道的水力计算2.3.1 2.3.1 污水管道中污水的流动特点污水管道中污水的流动特点靠重力流动靠重力流动一般液体的流动规律一般液体的流动规律 按均匀流计按均匀流计 水力计算的设计规定水力计算的设计规定设计原则设计原则基本公式流量公式：流量公式：Q=A v流速公式：流速公式：IRCv曼宁公式：曼宁公式：611RnC21321IARnQm2.3.2 污水管道水力计算的基本公式污水管道水力计算的基本公式Q 流量（m3/s）R水力半径A过水断面面积m2 I水力坡度v流速（m/s)C流速系数或称谢才系数 n管道粗糙系数1）设计充满度（h/D）2）设计流速（v）3）最小管径（D）4）最小设计坡度（i）5）埋设深度2.3.3 污水管道水力计算的设计依据污水管道水力计算的设计依据1 1）设计充满度：）设计充满度：引起污水中悬浮物沉淀的决定性因素。在进行水力计算时，所选用的充满度，应小于或等于表中所规定的数值。为什么要做最大设计充满度的规定？1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地；2、有利于管道内的通风；3、便于管道的疏通和维护管理。2 2）设计流速）设计流速 与设计流量、设计充满度相应的水流平均流速。与设计流量、设计充满度相应的水流平均流速。最小流速：保证管内不致发生淤积的流速 0.6m/s最大流速：保证管道不被冲刷损坏的流速 10m/s（金属管道）5m/s（非金属管道）3 3）最小管径）最小管径4）最小设计坡度：5 5）埋设深度）埋设深度埋深：管道内壁底到地面的 距离。覆土厚度：管道外壁顶部到 地面的距离。最小覆土厚度：最小覆土厚度：必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损坏管道。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。最大埋深：干燥土壤：78m多水、流沙、石灰岩地层：5m2132)/,(1IDhDRnvm2132)/,()/,D(1IDhDRDhAnqm 5个水力参数q、D、h、I、v,已知其中3个才能求出另一个，水力计算很复杂。2.3.4 2.3.4 污水管道水力计算的方法污水管道水力计算的方法非满流管渠水力计算基本公式 A）需要确定的参数B B）常采用水力计算图或表进行计算）常采用水力计算图或表进行计算 对于每个图表而言，对于每个图表而言，D和和n是已知数，图上的是已知数，图上的纵座标表示坡度纵座标表示坡度 I，即是设计管道的，即是设计管道的 管底坡度，横管底坡度，横座标表示流量座标表示流量 Q，图中的曲线分别表示流量、坡，图中的曲线分别表示流量、坡度、流速和充满度间的关系。当选定管材与管径度、流速和充满度间的关系。当选定管材与管径后，在流量后，在流量 Q、坡度、坡度 I、流速、流速 v、充满度、充满度 h/D四个四个因素中，只要已知其中任意两个，就可由因素中，只要已知其中任意两个，就可由 图查出图查出另外两个。另外两个。2.4 2.4 污水管道水力设计实例污水管道水力设计实例原始资料：原始资料：给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为为350人人/公顷，污水量标准为公顷，污水量标准为120L/(人人.d)，火车站和公共浴室，火车站和公共浴室的设计污水量分别为的设计污水量分别为3L/s和和4L/s，工厂甲和工厂乙的废水总设，工厂甲和工厂乙的废水总设计流量分别为计流量分别为25L/s与与6L/s。生活污水及经过局部处理的工业废。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为深为2.0m 平面图浴一、在平面图上布置污水管道污水厂二、街坊编号并计算街坊面积污水厂123456712131827计算街坊面积并填入下表街坊编号街坊编号1234567891011街坊面积街坊面积（公顷）（公顷）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊编号街坊编号1213141516171819202122街坊面积街坊面积（公顷）（公顷）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊编号街坊编号2324252627街坊面积街坊面积（公顷）（公顷）1.802.201.382.042.40街坊面积三、划分设计管段，计算设计流量污水厂1234561、划分设计管段123456789101112131415161718197891011121314151617181920212223242526272、计算各管段的设计流量污水干管设计流量计算表污水干管设计流量计算表管段编号居 住 区 生 活 污 水 量 Q1本 段 流 量街区编号街区面积（ha）比流量q0(L/(sha)流量q1(L/s)转输流量q2(L/s)合计平均流量q1+q2(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量Q1(L/s)集中流量q3本段流量(L/s)转输流量(L/s)设计流量(L/s)1234567891012111225.0025.00891.41？1.412.3？3.24？3.249103.18？3.182.37.31？7.311024.88？4.882.311.2311.2323 242.200.486？1.07？4.885.952.213.0925.00 38.0934 251.380.486 0.675.956.622.214.5625.00 39.5611123.003.00比流量比流量q0=（120350）86400=0.486四、管道的水力计算管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I()管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量IL(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910 111213 14 15 16 171、首先将管段的编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据填入下表中12 110 2586.20 86.1023 250 38.0986.10 86.0534 170 39.5686.05 86.001）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段12的地面坡度为（86.2086.10）110=0.00092）起始管段拟采用最小管径300mm,由于地面坡度很小，为不使整个管道系统的埋深过大，采用最小设计坡度 3.00，。查300mm水力计算图可以得出v=0.70m/s，充满度为h/D=51%.符合要求，填入下表2、确定12管段的管径、坡度（流速、充满度）3003.000.70513、进行12管段的衔接设计:计算管段起点1点的管底标高：86.20-2.00=84.20m0.153 0.330水深h=0.300.51=0.153m。84.20上端水面标高=84.20+0.153=84.353m84.3532.00管段的降落量=IL=0.003110=0.330m可求出下端的管内底、水面标高、埋设深度83.87084.0232.23管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I()管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量IL(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910 111213 14 15 16 1712 110 2586.20 86.1023 250 38.0986.10 86.0534 170 39.5686.05 86.001）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段23的地面坡度为（86.1086.05）250=0.00022）通常随设计流量的增加，下一管段的管径一般会增加一级或是两级，或者保持不变，选择管径为350mm,查350mm水力计算图可以得出v=0.61m/s,充满度为h/D=62.7%，不符合要求，调整v=0.70m/s,重新查表计算,得坡度为2.32,充满度为h/D=55.0%,填入下表4、确定23管段的管径、坡度（流速、充满度）3003.000.70515、进行23管段的衔接设计:12管段与23管段的管径不相同，采用管顶平接。0.153 0.33水深h=0.350.55=0.193m。84.20上端管内底标高=84.17 0.35=83.82m84.3532.00管段的降落量=IL=0.00232250=0.58m可求出下端的管内底标高=83.820.58=83.24m83.87084.0232.23350 2.32 0.7055.0管顶平接即12管段终点的管顶标高与23管段起点的管顶标高相同。（23管段上端的管顶标高=12管段末段的管顶标高即83.870+0.3=84.17m)84.0130.19383.82 83.24同理，可求出下端的水面标高=84.0130.58=83.433m83.433最后求出管段上下端的埋深2.282.810.58管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I()管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量IL(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910 111213 14 15 16 1712 110 2586.20 86.1023 250 38.0986.10 86.0534 170 39.5686.05 86.003003.000.7051.0 0.153 0.3384.2084.3532.0083.8784.0232.23350 2.32 0.7055.084.0130.19383.82 83.2483.4332.282.81350 2.24 0.7057.583.4330.20183.2320.4930.5882.9482.7392.818 3.2616、确定34管段的管径、坡度（流速、充满度）1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段34的地面坡度为（86.0586.00）170=0.00032）流量为39.56 L/s的管径选择350mm,查350mm水力计算图可以得出v=0.60m/s,充满度为h/D=66.1%，不符合要求，重新调整计算。调整v=0.70m/s,重新查表计算得坡度为2.24 充满度为h/D=57.5%。符合要求，填入上表7、进行34管段的衔接设计:23管段与34管段的管径相同，采用水面平接。水面平接即23管段终点的水面标高与34管段起点的水面标高相同。（34管段上端的水面标高为83.433m)水深h=0.3500.575=0.201m。上端管内底标高=83.433 0.201=83.232m管段的降落量=IL=0.00224220=0.493m下端水面标高=83.433 0.493=82.94m下端管内底标高=83.232 0.493=82.739m设计图纸的绘制设计图纸的绘制剖面图污水管道水力计算的步骤污水管道水力计算的步骤在街坊平面图上布置污水管道，并对街坊编号，计算其面积。划分设计管段，计算设计流量从上游管段开始对主干管进行列表计算作业：作业：1、在污水管道进行水力计算时，为什么对设计充满度、设计流速、最小管径和最小设计坡度作出规定？是如何规定的？2、什么叫设计管段？如何划分设计管段？每一设计管段的设计流量可能包括哪几部分？3、试归纳总结污水管道水力计算的方法步骤，水力计算的目的是什么？水力计算要注意些什么问题？