污水管道的设计计算举例

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,刘志强,给水排水管道系统II,设计资料的调查及设计方案确实定,污水设计流量确实定,污水管道的水力计算,2,.1,2,.2,2,.3,第2章 污水管道系统的设计,污水管道的设计,2,.4,污水管道的设计计算举例,污水管道平面图和纵剖面图的绘制,城市污水回用工程,2,.5,2,.6,2,.7,排水工程投资估算,2,.,8,第二章 污水管道系统的设计,当排水体制确定为分流制时，应分别对污水管道和雨水管道排水系统进行设计。,污水管道系统的主要设计内容包括：,1、设计根底资料设计地区面积、设计人口、污水定额 防洪标准等确定；,2、污水管道系统的平面布置；,3、污水管道设计流量计算和水力计算；,4、污水管道系统上某些附属构筑物，如污水中途泵站、倒虹吸管的设计计算；,5、污水管道在街道横断面上位置确实定；,6、绘制管道系统平面图和纵剖面图。,第二章 污水管道系统的设计,污水管道系统的设计步骤,设计资料的调查,设计方案的确定,设计计算,设计图纸的绘制,第一节 设计资料的调查及设计方案确实定,作好污水管道系统的规划设计必须以可靠的资料为依据。应先了解、研究设计任务书或批准文件的内容，弄清设计的范围和要求。,1)有关明确任务的资料；,2)有关自然因素方面的资料；,1 地形图2气象资料3地质资料,4水文资料,3)有关工程情况的资料。,根底资料,第一节 设计资料的调查及设计方案确实定,设计方案确实定,通常，进行方案比较与评价的步骤和方法是：,1建立方案的技术经济数学模型,2解技术经济数学模型,3方案的技术经济比较,逐项比照法,综合比较法,综合评分法,两两比照加权评分法,4综合评价与决策,第二节 污水设计流量确实定,2,1,污水设计流量：污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。进行污水管道系统设计时常采用最大日最大时流量为设计流量l/s,生活污水设计流量,1、居住区生活污水设计流量按下式计算：,Q1 n*N*KZ/24*3600,其中：n：居住区生活污水定额L/cap.d,N：设计人口数,KZ：生活污水量总变化系数,cap：“人的计量单位,指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，常用人口密度与效劳面积相乘得到。其中人口密度包括总人口密度和街区人口密度。,居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量，可参考生活用水 定额或综合生活用水定额。,综合生活污水定额：指居民生活污水和公共设施包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业网点、学校和机关办公室等地方排出污水两局部的总和L/cap.d。在按用水定额确定污水定额时，对给排水系统完善的地区可按用水定额的90%计，一般地区可按用水定额的80%计。设计中可根据当地用水定额确定污水定额。,污水量的变化程度通常用变化系数表示。日变化系数Kd)：一年中最大日污水量与平均日污水量的比值。,时变化系数Kh：最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值。,总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。三者的关系：Kz=Kd*Kh,第二节 污水设计流量确实定,说明：,通常，污水管道的设计断面系根据最大日最大时,污水流量确定。,居住区生活污水量总变化系数值可根据综合分析,得出的总变化系数与平均流量间的关系式求得。Kz=2.7/Q0.11 Q：平均日平均时污水流量L/S。当Q 5L/S时，Kz=2.3；,当 Q 1000L/S时，Kz=1.3。,第二节 污水设计流量确实定,2,、工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量按下式计算：,A 1:一般车间最大班职工人数cap；A 2：热车间最大班职工人数cap；,B1:一般车间职工生活污水定额，以25L/cap.班计；B2:热车间职工生活污水定额，以35 L/cap.班计；K1:一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；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cap);C2:热车间最大班使用淋浴的职工人数cap);D1:一般车间的 淋浴污水定额，以40L/(cap.班计D2:高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以60L/cap.班 T：每班工作时数h。淋浴时间以60min计；,第二节 污水设计流量确实定,3,、公共建筑生活污水量按下式计算：,Q3公共建筑生活污水设计流量，L/s；,S公共建筑生活污水量标准L/(d.人)，一般按?室内给水排水和热水供给设计标准?推荐的参数选用，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。,第二节 污水设计流量确实定,3,工业废水设计流量,m：生产过程中每单位产品的废水量L/单位产品；M：产品的平均日产量；T：每日生产时数h；,Kz：总变化系数；,生产过程中单位产品的废水量定额：,生产单位产品或加工单位数量原料所排出的平均废水量。工业企业的工业废水量随各行业类型、采用的原材料、生产工艺特点和管理水平等有很大差异；工业废水的排出情况也很不一致。,第二节 污水设计流量确实定,4,地下水渗入量：,地下水渗入量Q渗，一般以单位管道延长米或单位效劳面积公顷计算。,经验数据：每人每日最大污水量的10%20%。,5,城市污水设计总流量：,Q=Q,1,+Q,2,+Q,3,+Q,4,+Q,渗,Q1：居住区生活污水设计流量；Q2：工企业生活污水及淋浴污水设计流量；,Q3：公共建筑生活污水量；,Q4：工企业废水设计流量；Q渗：地下水渗入量地下水位较高地区；,第三节 污水管道的水力计算,a、一般情况下，管道不承受压力，污水靠重力流动。管道由小到大成树枝状分布。b、污水的含水量一般99%。因此，假定污水流动遵循一般液体的流动规律，并假定管道内的水流是均匀流。c、污水管道内的水流速度是变化的，流动状态是非均匀流。为简化计算，假定污水管道内的污水流动状态为均匀流。,一、污水管道中污水流动的特点：,目前在排水管道的水力计算中采用均匀流公式：,流量公式：,Q,A,v,Q:,流量,(m,3,/s),；,A,：过水断面面积,(m,2,),；,v,：流速,(m/s),。,流速公式：,R,：水力半径,(,过水断面面积与湿周的比值,)(m),；,I,：水力坡度,(,等于水面坡度，也等于管底坡度,),；,C,：流速系数或称谢才系数。,二、水力计算的根本公式：,第三节 污水管道的水力计算,三、污水管道水力计算的设计数据：,1、设计充满度：在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值水深比。,在计算污水管道充满度时，不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时应按满流复核。,污水管道按不满流设计的原因：,1污水流量时刻在变化，难以精确计算，且有雨水和地下水可能通过检查井或管道接口处渗入。因此，有必要保存一局部管道断面，为未预见水量的进入留有余地，防止污水溢出影响环境。,2管道内沉积的污泥可能分解出一些有害气体，故留出适当的空间，以利于通风，排除有害气体，对防止管道爆炸有良好作用。,3便于管道的疏通和维护管理。,第三节 污水管道的水力计算,第三节 污水管道的水力计算,2,、设计流速：,和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。,1最小允许流速最小流速：,为防止污水在管道内缓慢流动而引起污水中的杂质下沉使管道内产生淤积，因此，管道流速不能太小。保证管道内不发生淤积的流速称最小允许流速。,与最小允许流速有关的因素：,a、污水中所含悬浮物的成分悬浮物的比重).b、污水中所含悬浮物的颗粒大小；c、管道的水力半径；d、管道渠的粗糙系数；,e、管道中的流速。f、管道的水深充满度；,其中，较重要的因素是管道的水深充满度和管道中水的流速。,因为对城市污水来说，污水中所含悬浮物的成分悬浮物的比重、,污水中所含悬浮物的颗粒大小根本一致。对一特定的管道，管道的,水力半径、管道渠的粗糙系数也是一定的。,?室外排水设计标准?规定：最小流速0.60.7m/s、,直径D500mm、最小流速0.8m/s。,第三节 污水管道的水力计算,2最大允许流速最大流速保证管道不被水流冲刷而损坏的流速称最大允许流速。金属管道：最大允许流速10m/s非金属管道：最大允许流速5m/s,3、最小管径：当设计污水流量很小，根据水力计算管径很小。因此标准规定：在街区和厂区内最小管径为200mm，在街道下为300mm。在进行管道水力计算时，上游管段由于效劳的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。不计算管段：当由根据最小管径在最小设计流速和最大充满度情况下能通过的最大流量值，估算出设计管段效劳的排水面积，假设设计管段效劳的排水面积小于此值，即直接采用最小管径和相应的最小坡度而不再进行水力计算，这种管段称不计算管段。注：在这些管段中，当有适当的冲洗水源时，可考虑设置冲洗井。,4,、最小设计坡度：,相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。具体规定：管径,200mm,的最小设计坡度,0.004,；管径,300mm,的最小设计坡度,0.003,。在确定最小管径的最小坡度时采用的设计充满度为,0.5,。,第三节 污水管道的水力计算,四、污水管道的埋设深度：,1,、管道埋深的两个意义：,覆土厚度：,管道外壁顶部到地面的距离；,埋设深度：,管道内壁底到地面的距离；,第三节 污水管道的水力计算,2、污水管道的最小覆土厚度，应满足下述三个因素：必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道。?室外排水设计标准?规定：无保湿措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定。必须防止管壁因地面荷载而受到破坏。车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m；非车行道下，污水管假设能满足管道的衔接要求以及无动荷载的影响，可适当减小.必须满足街区污水连接管衔接的要求。污水出户管的最小埋深一般采用0.50.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深也应有。根据街区污水管道起点最小埋深值，计算,3、最大埋深：一般土壤：7-8m；多水、流砂、石灰岩地层 5m.,第三节 污水管道的水力计算,1、水力计算从上游管段开始。2、水力计算的目的是：确定管道的管径D、管道的坡度I。3、水力计算的公式：4、两个公式中共有六个参数：Q、v、A、D、n、I、R即充满度h/D。5、计算过程中,参数仅为流量Q。其他参数确定如下：a、管壁的粗糙系数n：选定管材b、水力坡度I：参照地面坡度i，使I与i近似相等。当Ii时，管道埋深最小。c、流速v：控制流速v在最小流速与最大流速之间，一般流速v在0.8m/s左右。d、充满度h/D：控制h/D小于最大设计充满度。e、管径D：先假定一个管径，根据设计流量Q进行试算。,五、污水管道水力计算方法：,第三节 污水管道的水力计算,6、水力计算的几点经验：a、当管径D较小，埋深小时；工程费用省。不能同时满足时，尽量减少埋深放大管径D。b、平坦地区：使管道坡度尽量小，以最小流速v控制，以较大的管径D减少坡度I。c、地面坡度适中：管道坡度尽量与地面坡度接近，防止管道坡度远大于地面坡度。d、地面坡度较大：起点埋深应控制在最小。为防止起点埋深过大，可考虑跌水。7、水力计算的工具：a、水力计算图p38b、水力计算表p39,第四节 污水管道的设计,但凡采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。在排水区界内，根据地形及城镇地区的竖向规划，划分排水流域。一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线根本一致；在地形平坦无显著分水线的地区，可根据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大局部污水能以自流方式接入。每一个排水流域往往有一个或一个以上的干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。,确定排水区界，划分排水流域,第四节 污水管道的设计