排水管道设计

排水管渠水力计算2009年8月第一节污水管渠水力设计原则第二节水力学计算基本公式第三节水力学算图第四节主要设计参数第五节管段的衔接第六节管段水力学计算沟道水流情况重力流:沟道中水流动时,水上方是大气,具有自由表面,而其它三个方向受到沟道固体界面限制,这种水流方式叫重力流又叫明渠流.管流:沟道有时在水压力流动这时水流方式叫管流又叫压力流.第一节污水管渠水力设计原则

不溢流不淤积不冲刷沟壁要注意通风第二节水力学计算基本公式第

三

节

水

力

学

算

图算图分类不满流圆形管道满流圆形管道满流矩形管道明渠流管道的埋设深度和覆土厚度管道的埋设深度是指沟底的内壁到地面的距离。管道的埋设度对整个沟道系统的造价和施工影响很大，沟道愈深，则造价愈贵，施工期愈长。所以，管道的埋设深度小些好，并有一个最大限值，这个限值称做最大埋深。沟道的最大埋深需要根据技术经济指标及施工方法决定。在干燥土壤中，沟道最大埋深一般不超过7-8m；在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过5m。管道的覆土厚度是指沟顶的外壁到地面的距离管沟道埋深小些好，但是，沟道的覆土厚度有一个最小限值，称最小覆土厚度。最小覆土厚度决定于下列三个因素：①必须防止沟道中的污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏沟道；②必须防止沟壁被车辆造成的活荷重压坏；③必须满足支沟在衔接上的要求。

管段段的的衔衔接接窨井井上上下下游游的的管管段段在在衔衔接接时时应应遵遵循循下下述述原原则则：：①尽尽可可能能提提高高下下游游管管段段的的高高程程，，以以减减少少埋埋深深，，从从而而降降低低造造价价，，在在平平坦坦地地区区这这点点尤尤其其重重要要；；②避避免免在在上上游游管管段段中中形形成成回回水水而而造造成成淤淤积积；；③不不允允许许下下游游管管段段的的沟沟底底高高于于上上游游沟沟段段的的沟沟底底。。管段段的的衔衔接接方方法法通通常常采采用用：：沟顶顶平平接接水面面平平接接沟底底平平接接（（在在特特殊殊情情况况下下需需要要采采用用））乘插插式式企口口式式平口口式式一、、排排水水管管道道基基础础的的组组成成管道道管座座基础础垫层层地基基排水水管管道道的的基基础础三、、污污水水管管道道水水力力计计算算的的设设计计规规定定设计计充充满满度度（（h/D））设计计流流速速（（v））最小小管管径径（（D））最小小设设计计坡坡度度（（i））2-3污污水水管管道道的的水水力力计计算算管顶顶平平接接是是指指在在水水力力学学计计算算中中，，使使上上游游管管段段和和下下游游管管段段的的管管顶顶内内壁壁的的高高程程相相同同。。采用用管顶平平接接时时，，上上游游管段产产生生回回水水的的可可能能性性较较小小，，但但往往往往使使下下游游管段的的埋埋深深增增加加。。水面面平平接接是是指指在在水水力力学学计计算算中中，，使使上上游游管段和和下下游游管段的的水水面面高高程程相相同同。。用水水面面平平接接时时,常因因管道中中流流量量出出现现变变化化时时(主要要是是上上游游的的小小管道)而产产生生回回水水，，但但下下游游管道的的埋埋深深可可以以浅浅些些。。为为了了减减少少下下游游管道的的埋埋深深，，也也有有人人建建议议在在充充满满为为0.8处平平接接。。沟底底平平接接是是指指在在水水力力学学计计算算中中，，要要使使上上游游沟沟段段和和下下游游沟沟段段的的沟沟底底内内壁壁的的高高程程相相同同在一一般般情情况况下下，，异异管管径径沟沟段段采采用用沟沟顶顶平平接接。。有时时，，当当上上下下游游沟沟段段管管径径相相同同而而下下游游沟沟段段的的充充盈盈深深小小于于上上游游沟沟段段的的充充盈盈深深时时，，(由小小坡坡度度转转入入较较陡陡的的坡坡度度时时，，可可能出出现现这这种种情情况况)，也也可可采采用用沟沟顶顶平平接接。。通常常，，同同管管径径沟沟段段往往往往是是下下游游沟沟段段的的充充盈盈深深大大于于上上游游沟沟段段的的允允盈盈深深，，避避免免上上游游沟沟段段中中形形成成回回水水而而采采用用水水面面平平接接。在平平坦坦地地区区，，为为了了减减少少沟沟道道埋埋深深，，异异管管径径的的沟沟段段有有时时也也采采用用水水面面平平接接或或充充满满度度0.8处平接。当异管径沟段段采用沟顶平平接而发现下下游沟段的水水面高于上游游沟段的水面面时(这种情况并不不常见)，应改用水面面平接。在特殊情况下下，下游管段的管径小于于上游管段的管径(坡度突然变陡陡时，可能出出现这种情况况)，而不能采用用管顶平接或水面面平接时，应应采用管底平接以防下下游沟段的管底高于上游管段的沟底。为了减少管道系统的埋深深，虽然下游游管管管径大于上上游沟管管径径，有时也可可采用管底平接。总之，沟段的衔接是是以尽量减少少管道埋深为前提提，而且在窨窨井处不应发发生:①下游管底高于上游管底。②下游水位高高于上游水位位。（1）设计充充满度（h/D）——指设计流流量下，管道道内的有效水水深与管径的的比值。h/D=1时，满流h/D<1时，非满流《室外排水设设计规范》规规定，最大充充满度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（（h/D）200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)hD为什么要做最最大设计充满满度的规定？？1、预留一定定的过水能力力，防止水量量变化的冲击击，为未预见水量量的增长留有有余地；2、有利于管管道内的通风风；3、便于管道道的疏通和维维护管理。（2）设计流流速——与设计流流量和设计充充满度相应的的污水平均流流速。最小设计流速速：是保证管道内内不发生淤积积的流速，与与污水中所含含杂质有关；；国外很多专专家认为最小小流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验验结果和运行行经验确定最最小流速为0.6m/s。最大设计流速速：是保证管道不不被冲刷破坏坏的流速，与与管道材料有有关；金属管管道的最大流流速为10m/s，非金属管道的的最大流速为为5m/s。***国内一一些城市污水水管道长期运运行的情况说说明，超过上上述最高限值值，并未发生生冲刷管道的的现象。（3）最小管管径1、为什么要要规定最小管管径？街坊管最小管管径为200mm，街道管最小管管径为300mm。2、什么叫不计算算管段？在管道起端由由于流量较小小，通过水力力计算查得的的管径小于最最小管径，对对于这样的管管段可不用再再进行其他的的水力计算，，而直接采用用最小管径和和相应的最小小坡度，这样样的管段称为为不计算管段段。（4）最小设设计坡度——相应于最最小设计流速速的坡度为最最小设计坡度度，最小设计计坡度是保证证不发生淤积积时的坡度。。（1）（2）（3）规定：管径200mm的最小设计坡坡度为0.004；管径径300mm的最小设计坡坡度为0.003；管径径400mm的最小设计坡坡度为0.0015。四、污水管道道的埋设深度度管道的埋设深深度有两个意意义：覆土厚度埋设深度决定污水管道道最小覆土厚厚度的因素有有哪些？冰冻线的要求求地面荷载满足街坊管连连接要求地面管道2-3污水水管道的水力力计算H=h+IL+Z1-Z2+Δh式中：H——街道污水管网网起点的最小小埋深，m；h——街坊污水管起起点的最小埋埋深，0.6~0.7m；Z1——街道污水管起起点检查井检检查井处地面面标高，m；Z2——街坊污水管起起点检查井检检查井处地面面标高，m；I——街坊污水管和和连接支管的的坡度；L——街坊污水水管和连连接支管管的总长长度，m；Δh——连接支管管与街道道污水管管的管内内底高差差，m。Z1

Z2

HhΔ

连接支管出户管

街坊污水管街道污水管L温度与地地层深度度关系图图《室外排排水设计计规范》》规定：：无保温温措施的的生活污污水管道道，管底底可埋设设在冰冻冻线以上0.15m；有保温措措施或水水温较高高的管道道，距离离可以加加大。国外规范范规定：：污水管管道最小小埋深，，应根据据当地的的养护经经验确定定。无养养护资料料时，采采用如下下数值：：管径小小于500mm，管底在冰冰冻线上上0.3m；管径大于于500mm，为0.5m。污水管道道的埋设设深度管道的埋埋设深度度有两个个意义：：覆土厚度度埋设深度度决定污水水管道最最小覆土土厚度的的因素有有哪些？？冰冻线的的要求地面荷载载满足街坊坊管连接接要求地面管道2-3污污水管管道的水水力计算算H=h+iL+h1-h2+Δh式中：H——街道污水水管网起起点的最最小埋深深，m；h——街坊污水水管起点点的最小小埋深，，0.6~0.7m；h1——街道污水水管起点点检查井井检查井井处地面面标高，，m；h2——街坊污水水管起点点检查井井检查井井处地面面标高，，m；i——街坊污水水管和连连接支管管的坡度度；L——街坊污水水管和连连接支管管的总长长度，m；Δh——连接支管管与街道道污水管管的管内内底高差差，m。Z1

Z2

HhΔ

连接支管出户管

街坊污水管街道污水管L污水管道道水力计计算的方方法1、需要要确定的的参数流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。2-3污污水管管道的水水力计算算2、确定方法法首先根据据已知资资料，计计算出流流量Q，根据Q值可初步步确定管管径D；然后，根根据Q、D值，求i、h/D、v值。在这这三个未未知数中中，还需需知道一一个参数数，才能能求得另另外两个个，此时时可以在在三个参参数中先先假设一一个值，，比如流流速为最最小流速速，或是是坡度为为最小坡坡度，或或是充满满度满足足一定要要求等，，之后进进行查表表或查图图，就可可得出其其余两个个未知数数；最后要进进行校核核，若得得出的两两个参数数满足其其规定的的要求，，则计算算完成，，若不满满足要求求，则需需调整假假设值，，甚至管管径D，重新进行行计算。。例1已已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。。例1已已知n=0.014,D=300mm,h/D=0.55,Q=32L/s,求v和I。Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗Q渗指地下水水渗入量量，一般般以单位位管道延延长米或或单位服服务面积积公顷计计算，日日本规定定采用经经验数据据，按每每人每日日最大污污水量的的10%-20%。2-2污污水设设计流量量的确定定城市及工工业企业业污水设设计总流流量：沟段设计计步骤：：(1)确定主要要矛盾，，定计算算方略；；(2)查表格适适合之管管径、管管坡（A）沟管口径径一般不不跳级增增加；（B）在地面坡坡度变陡陡处，沟沟道管径径可以较较上游小小1或2级。(3)决定衔接接方式(从比较管管坡和地地坡入手手)；(4)计算沟底底高程；；(5)检验上下下段水面面高程；；(6)确定最佳佳计算数数据组；；第六节管管段水水力计算算第七节倒倒虹管水水力计算算有关规定定：(1)按满流计计算(2)倒虹管内内流速一一般采用用1.2-1.5m/s，在条件件困难时时可适当当降低，，但不宜宜小于0.9m/s，且不得得小于上上游管渠渠中的流流速。当当管内流流速达不不到0.9m/s，应加定定期冲洗洗措施，，冲洗流流速不得得小于1.2m/s