污水管道的水力计算课件

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,）,刘志强给水排水管道系统（II）,1,设计资料的调查及设计方案的确定,污水设计流量的确定,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,设计资料的调查及设计方案的确定污水设计流量的确定污水管道的水,2,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,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,3,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,、设计基础资料（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的确定；,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 当排水体制确定为分,4,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,5,第一节 设计资料的调查及设计方案的确定,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。,基础资料,第一节 设计资料的调查及设计方案的确定作好污水管道系统的,6,第一节 设计资料的调查及设计方案的确定,设计方案的确定,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,逐项对比法,综合比较法,综合评分法,两两对比加权评分法,（,4,）综合评价与决策,第一节 设计资料的调查及设计方案的确定设计方案的确定通常,7,第二节 污水设计流量的确定,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：,Q,1,n*N*K,Z,/24*3600,其中：,n,：居住区生活污水定额（,L/cap.d,）,N,：设计人口数,K,Z,：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，常用人口密度与服务面积相乘得到。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）排出污水两部分的总和（,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（,K,d,),：,一年中最大日污水量与平均日污水量的比值。,时变化系数（,K,h,）：,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（,K,z,）：,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：,K,z,=K,d,*K,h,第二节 污水设计流量的确定21污水设计流量：污水管道及其附,8,第二节 污水设计流量的确定,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。,K,z,=2.7/Q,0.11,Q,：平均日平均时污水流量（,L/S,）。当,Q 5L/S,时，,K,z,=2.3,；,当,Q 1000L/S,时，,K,z,=1.3,。,第二节 污水设计流量的确定 说明：,9,第二节 污水设计流量的确定,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,）；,B,1,:,一般车间职工生活污水定额，以,25L/cap.,班）计；,B,2,:,热车间职工生活污水定额，以,35 L/cap.,班）计；,K,1,:,一般车间生活污水量时变化系数，以,3.0,计；,K,2,:,热车间生活污水量时变化系数，以,2.5,计；,C,1,:,一般车间最大班使用淋浴的职工人数（,cap);C,2,:,热车间最大班使用淋浴的职工人数（,cap);D,1,:,一般车间的 淋浴污水定额，以,40L/(cap.,班）计,D,2,:,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 污水设计流量的确定2、工业企业生活污水及淋浴污水,10,第二节 污水设计流量的确定,3,、公共建筑生活污水量按下式计算：,Q,3,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应设计规范,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,;,K,h,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 污水设计流量的确定3、公共建筑生活污水量按下式计,11,第二节 污水设计流量的确定,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,）；,K,z,：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 污水设计流量的确定3工业废水设计流量 m：生,12,第二节 污水设计流量的确定,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服务面积公顷计算。,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,Q,1,：居住区生活污水设计流量；,Q,2,：工企业生活污水及淋浴污水设计流量；,Q,3,：公共建筑生活污水量；,Q,4,：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）；,第二节 污水设计流量的确定4地下水渗入量：地下水,13,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、水力计算的基本公式：,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，,14,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。,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：,15,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，有必要保留一部分管道断面，为未预见水量的进入留有余地，避免污水溢出影响环境。,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,污水管道按不满流设计的原因：第三节 污水管道的水力计算,16,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基本一致。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。,室外排水设计规范,规定：,最小流速,0.6,0.7m/s,、,直径,D500mm,、最小流速,0.8m/s,。,第三节 污水管道的水力计算2、设计流速：和设计流量、设计,17,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。因此规范规定：,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，上游管段由于服务的排水面积小，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，估算出设计管段服务的排水面积，若设计管段服务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2）最大允许流速（最大流速）保,18,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四、污水管道的埋设深度：1、管,19,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。,室外排水设计规范,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