排水管道设计培训

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。

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

Z2

HhΔ

连接支管出户管

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

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连接支管出户管

街坊污水管街道污水管L污水管道水力计算算的方法1、需要确定的参参数流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。2-3污水管道道的水力计算2、确定方法首先根据已知资料料，计算出流量Q，根据Q值可初步确定管径径D；然后，根据Q、D值，求i、h/D、v值。在这三个未知知数中，还需知道道一个参数，才能能求得另外两个，，此时可以在三个个参数中先假设一一个值，比如流速速为最小流速，或或是坡度为最小坡坡度，或是充满度度满足一定要求等等，之后进行查表表或查图，就可得得出其余两个未知知数；最后要进行校核，，若得出的两个参参数满足其规定的的要求，则计算完完成，若不满足要要求，则需调整假假设值，甚至管径径D，重新进行计算。例1已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。例1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渗指地下水渗入量，，一般以单位管道道延长米或单位服服务面积公顷计算算，日本规定采用用经验数据，按每每人每日最大污水水量的10%-20%。2-2污水设计计流量的确定城市及工业企业污污水设计总流量：：沟段设计步骤：(1)确定主要矛盾，定定计算方略；(2)查表格适合之管径径、管坡（A）沟管口径一般不跳跳级增加；（B）在地面坡度变陡处处，沟道管径可以以较上游小1或2级。(3)决定衔接方式(从比较管坡和地坡坡入手)；(4)计算沟底高程；(5)检验上下段水面高高程；(6)确定最佳计算数据据组；第六节管段水力力计算第七节倒虹管水力力计算有关规定：(1)按满流计算(2)倒虹管内流速一般般采用1.2-1.5m/s，在条件困难时可可适当降低，但不不宜小于0.9m/s，且不得小于上游游管渠中的流速。。当管内流速达不不到0.9m/s，应加定期冲洗措措施，冲洗流速不不得小于1.2m/s。(3)倒虹管数量①越河道的倒虹虹管，一般敷设2条工作管道；②过小河、旱沟沟和洼地时，可敷敷设1条工作管道；③过特殊重要构构筑物(如地下铁道)时，应敷设3工作管道，2条工作1条备用。(4)水平管的管顶距规规划河底一般不小小于1m常用排水泵1、离心泵通常使用的排水泵泵是离心式的。城城市排水系统中常常采用立式污水泵泵。2、混流泵构造基本上与离心心泵相同。3、轴流泵主流方向与泵轴平平行。4、螺旋泵最适于扬程较