给排水专业计算公式汇编

给排水专业各章节计算公司汇编

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第一篇：给水工程

第1章：给水总论

一、用水量计算

序号计算公司说明

1城镇或居住区最高日生q,一不同卫生设备住居区最高日生活用水定额

活用水(m7d•人)

Q"qN(m7d)—设计年限计划用水人数

2工业企业生产用水和工Q,一各工业企业生产用水量(m'/d),由工艺确定

作人员生活用水量Q,一各工业企业职工生活用水量(nf/d),一般采

Q2=X(Qi+Qi+QJ(n?/d)用25~351/(人•班)，是变化系数为2.5~3.0

Qi—各工业企业职工淋浴用水量(nf/d),一般采

用40^601/(人•班)，淋浴延续时间为lh

3公共建筑用水量Qj-公共建筑最高日用水定额

Q3=£qN(m3/d)风一各公共建筑的用水单位数(人、床••••)

4浇洒道路绿化用水量Qi—用水定额，浇洒道路和场地为

Q4=£qiN](m3/d)2.0~3.01/(nr^d),每日浇洒2次，绿化用水量

1.0^3.01/(m2•d),每日浇洒2次

此一每日浇洒道路和绿化的面积与次数

5未预见水量和管网漏水未预见水量和管网漏水量可按最高日用水量

量Q5=(0.15~0.25)的15%~25%计算，工业企业未预见水量系数a,

根据工业发展情况定，远距离输水渗漏量较大，

X(Q,+Q：i+Q,)+aQ2

(m7d)应通过调查研究计算确定

6消防用水量Qi——次灭火用水量，(1/s)

Q5=SqsNs(1/s)N1一同一时间内的火灾次数

7最高日设计流量

Qd=(L15~1.25)X(Q,+Q3+

Q1)+(l+a)Q2(m7d)

8最高日最高时设计流量L一时变化系数

Qh=(•QJ86.4(1/s)Q「-最高日设计流量(m7d)

9最高日平均时设计流量最高日最高时和平均时流量按一天运行24小时

Ql=Kh・Qd/86.4(1/s)算出，否则按实际运行时间换算

注：工业企业生产用水量在不能由工艺要求确定时，也可以按下式估算:

Q,=Qb(l-n)

Q厂-工业企业生产用水量m7d

q-—城市工业万元产值用水量，m7万元

B一城市工业总产值；

n一工业用水重复利用率。

二、流量关系及调节构筑物容积一一重点掌握

1.给水系统的设计流量图1

水处理构筑物及以前的设施：高日平均时用水量

地表水源0,=攀(m3/力9=105~1.10)

地下水源

T-----泵站每天工作时间，不一定为24h

■管网设计流量：满足高日高时用水量

■二泵站：满足管网高日高时用水量

不分级供水—高日高时流量

分级供水一一最高一级供水量

■清水输水管：满足管网高日高时用水量

无水塔时与管网设计流量同

有水塔时按二泵站最高一级供水量设计

2.调节构筑物容积计算

清水池有效容积W=Wl+W2+W3+W4(m3)

W1——清水池调节容积

W2一一消防贮水量，2h灭火用水量

W3---水厂用水量，水厂自用水量

W4——安全贮水量，一般为0.5m深

■清水池的作用之一是(调节一、二泵站供水的流量差)。——清水池的调节

作用

水厂3G管网

最高日平均时流量一>|清水池|=>高日高时流量

■调节容积卬1=阴影面积A或%"b嬴)

供

水

量

/h)

二泵站供水线

0tit224时间(h)

无供水曲线时估取Wl=(10~20)%Qd

I水塔的有效容积W=W1+W2

W1一一水塔调节容积

水塔调节二泵站供水量与用户用水量的差额

依二泵站供水曲线和用户用水曲线计算

或按Qd的百分数估取---教材P13

W2一—消防贮水量，lOmin室内消防水量

3、水泵扬程的确定

A、一级水泵扬程的确定

Hp=HO+£h一扬程计算通式

H0一一从吸水池最低水位到出水池最高水位的高差

(取水构筑物吸水井最低水位——混合池最高水位)

Uh一一从吸水管起点到出水管终点的总水头损失

:.Hp=H°+Zh=Ho+功+£hd

B、二级泵站扬程计算

・无水塔管网的二泵站扬程

起点：清水池或吸水井最低水位

终点：管网控制点最小服务水头液面

•设网前水塔管网的二泵站扬程

起点：清水池或吸水井最低水位

终点：水塔最高水位

•设对置水塔管网的二泵站扬程

设计时：同无水塔管网

最大转输校核时：终点：水塔最高水位

掌握扬程计算基本公式：Hp=H0+Zh

4、水塔高度的计算

依据能看方程，根据管网控制点最小服务水头

Ht=Hc+h-（Zt-Zc）

册——水塔高度，水柜底高于地面的高度，m

He—控制点C要求的最小服务水头,m

hn一按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m

Zt—设置水塔处的地面标高，m

Ze—控制点C处的地面标高，m

■与水塔在管网中的位置无关

■Zt越高,Ht越小:建在高处,水塔造价低

第2章输水和配水工程

■用户的用水量包括集中用水量和分散用水量

1、（对分散用水量）比流量qs：假设所有的分散用水量均匀分布在全部干管长度上,

此时，单位管长向外配出的流量称比流量。

■Q——设计流量，Qh

■Lq一一集中流量总和

■S1——管网总计算长度

■1一一管段计算长度：

管段配水情况管段计算长度1

双侧配水为管段实际长度

单侧配水为管段实际长度的一半

不配水为。

2、沿线流量3：在假设全部干管均匀配水前提

下，沿管线向外配出的流量。

Qi=qsl

（与计算长度有关，与水流方向无关）

3、节点流量：

集中用水量一般直接作为节点流量

分散用水量经过比流量、沿线流量计算后折算为节点流量，即节点流量等于与该点

相连所有管段沿线流量总和的一半。

4=0.5£s

0.5——沿线流量折算成节点流量的折算系数

4、管段计算流量qij——确定管径的基础

5、管段流量qij与沿线流量ql的区别：

计算目的不同，算法不同：

ql：在假定前提下，管段向外沿线配出，其值的大小沿线减小，无水流方

向问题，只有数值大小，用以定节点流量及管段流量；

qij:是依据节点流量得出的管段内大小不变的流量，含义上qij=本段

沿线流量的折算流量q+本段向下游转输的5,依据水流连续性计算，有方向性，用来确

定管径、计算水头损失

■前提条件：必须满足节点流量平衡条件，即满足节点连续性方程

i点的连续性方程：qi+Eqij=0

（流入i点和流出i点的流量代数和为0）

qi---i点的节点流量

qij一一从节点i到节点j的管段流量，”流入为负，流出为正”

6、管径计算_____

由“断面积义流速=流量"，%=

树状管网水力计算步骤V7T/7

压

氏,如

1_

如

环状管网水力计算的步骤——结合例题

■管网校核

■消防时

最高时流量+消防流量：01+公

水压要求：10m

■事故时

事故供水量：最高时流量X70%：01X70%

水压要求同最高用水时

■最大转输时

最大转输时流量：仇

水压要求：能够供水至水塔最高水位

■在各校核流量、水压要求下，较核设计时所选水泵是否能提供相应的流量及扬程

三、输水管渠水力计算

■位置水头层Z-20是固定的，正常供水时和事故时可利用的水头差相等；

■平行设置的几根输水管若管径相同，则各条输水管的摩阻相等；

■输水管分段若是等分的，则各段的摩阻相等；

■事故供水量应为设计水量的70%以上。

■平行2根输水管，通过连通管等分成3段可满足事故时供水量0a设计

正常供水时：

事故时：

又幻4,贝ij/7=3.86=4段

第3章取水工程

1、进水孔格栅面积的设计（P55）

FO=Q/K,K2VO

F。一进水孔或格栅面积，m2

Q一进水孔的设计流量，m：7s

v。一进水孔的设计流速，m/s

K一栅条引起的面积减少系数：

&=b/b+s,b为栅条净距，s为栅条厚度（或直径）

心一格栅阻塞系数。采用0.75,水流通过格栅的水头损失，一般采用0.05~0.1m

2、平板式格网的面积可按下式计算：（P56）

FI=Q/KIK2eVi

艮一平板式格网的面积，m2

Q一通过网格的流量，m7s

V-通过网格的流速，m/s一般采用0.2~0.4m/s

K一栅条引起的面积减少系数：

K产b/（b+d）2,b为网眼尺寸，一般为5*5~10*10mm,d为网眼直径，一般为

l~2mm

及一格栅阻塞系数。一般采用0.5,

£一水流收缩系数，一般采用0.64~0.80

水流通过格栅的水头损失，一般采用0.CO.2m

3、旋转格网的有效过水面积可按下式计算：（P57）

F2=Q/K,K2KSeVI

H—旋转格网的有效过水面积，m2

Q一通过网格的流量，m7s

Vz一通过网格的流速，m/s一般采用0.7~1.0m/s

K一栅条引起的面积减少系数：

Ki=b/（b+d）2,b为网眼尺寸，一般为5*5~10*10mm,d为网眼直径，一般为

l~2mm

（一格栅阻塞系数。一般采用0.75,

及一由框架引起的面积减少系数。一般采用0.75

e—水流收缩系数，一般采用0.64飞.80

旋转格网在水下的深度：

H=F2/2B-R

H一格网在水下部分的深度，mm

B一格网宽度：m

F2一旋转格网的有效过水面积，m2

R一网格下部弯曲半径，目前使用的标准滤网的R值为0.7m

当为直流进水时，可用B代替式中的（2B）来计算H,水流通过旋转格网的水头损失，

一般采用0.15~0.30m

第4章给水处理

1、速度梯度G

_duG=VP/U

G——酝s-l；

p一一对单位水体的搅拌功率，W/m3；

u——水的动力粘度，Pa?s。

2、速度梯度计算

机械搅拌：

G---速度梯度，s—1；

P一一对单位水体的搅拌功率，W/m3；

N—电机功率，kw

u——水的动力粘度，Pa?s0

搅拌设备机械效率：约为0.75

%—传动系统的效率：约为0.6~0.9

n总一总效率：约为0.5~0.7

水力搅拌：

G---速度梯度，s—1；

P一水的密度（约为1000kg/m3,详见P98表1-4-5）；

h一流过水池的水头损失，m;

U——水的动力粘度，Pa?so

T一水的停留时间：s

g一重力加速度，9.81m/s2

3、G、GT值范围

混合池：G=500-1000s-1

T=10〜30s,（＜2min）

絮凝反应池：G=20~70s-l

GT=104—105（10-30min）

例题：P98

4、混凝剂的投加

（1）投加量——通过实验确定

（2）投加系统

湿法投加：

固体一溶解池一溶液池一计量设备一投加

固体储存量15〜30天（规范）

*溶解池容积Wl=（0.2~0.3）W2

溶液池容积W2=aQ/417cn

W1,W2—m3；

a—混凝剂最大投加量，mg/L；

Q—处理水量，m3/h；

c-配制的溶液浓度，一般取5%〜20%（按固体重量计），带入公式时为5〜20；

n一每日调制次数，一般不超过3次。

（规范7.3.4、7.3.5）

五、混合设备

混合要求、G、T值范围

混合方式

■机械混合：水泵叶轮混合（取水泵距反应池100m以内）、机械混合池

■水力混合：管式静态混合器、压力水管混合（投药点及流速要求P102）等

絮凝要求；G、GT值范围；反应池出口做法

絮凝池分类：机械搅拌、水力搅拌

1、机械搅拌絮凝池：水平轴式、垂直轴式

分3〜4档，串连流过

各自的适用范围及设计参数及例题P103

例题P103

六、影响混凝效果的因素

1、水温

原因:水温影响混凝剂的水解

提高低温水混凝效果的方法P107

2、浊度与悬浮物

原因:浊度大小决定了混凝剂的投量和矶花的核心

高浊水、低浊水所需混凝剂量都较大

提高高浊水、低浊水混凝效果的方法P107~108

3、水的PH值

原因:每种混凝剂都有其最佳的PH值范围

铝盐、铁盐水解时产生H+离子，消耗水的碱

度，碱度不足时投加石灰，石灰投量公式：

■AL2（S04）3：

[CaOl=3[a]—[xl+[6]

■FeCL3：

ICaO]=1.5[a]—[x]+[8]

式中【CaO】一纯石灰CaO投量,mmol/L；

[a]一混凝剂投量，mmol/L;

[x]一原水碱度，mmol/L,按CaO计；

[6]一剩余碱度，一般取0.25~0.5mmol/L,按CaO计。

例题:原水总碱度为0.Immol/L（以CaO计），投加精制硫酸铝（含A1203约16%）26mg/L。

若剩余碱度取0.2mmol/L,试计算水厂石灰（市售品纯度为50%）投量需多少mg/L?

（已知原子量Al=27,0=16,Ca=40）

解：投药量折合A1203为26X16%=4.16mg/L

A1203分子量为102,故投药量相当于4.16/102=0.041mmol/L

则【CaO】=3[a]-[x]+[8]

=3X0.041-0.1+0.2=0.223mmol/L

=0.223X56mg/L=12.49mg/L

水厂需投加市售石灰12.49/0.5=24.98mg/L

4.3沉淀

1、离散颗粒的沉淀速度（自由沉淀）

三个区的沉淀速度公式P109

例题P110

2、理想沉淀池中儿与表面负荷q°的关系

■L=vt0

■H=Uoto

■Uo=Q/A=qo

■理想沉淀池的基本特性:特定颗粒沉速在数值上等于沉淀池的表面负荷（但两

者在物理意义上完全不同）

■U》4的颗粒被全部去除，其去除率为1-X。

■UV”的颗粒能够部分去除

三、沉淀池的基本结构与基本设计参数

1、基本结构：进水区、沉淀区、出水区、污泥区

2、沉淀池基本设计参数

（1）基本设计参数

u0（q0）、H、T、v,qO是最基本参数

（2）参数取值

■若uO由试验得到，则uO设=nuO试

n=0.6〜0.8

■查设计手册得到的uO值可直接应用，已考虑安全系数PU7

3、平流式沉淀池

■结构、优缺点

■《室外给水设计规范》规定的参数及要求P118

■衡量沉淀池水流状态的参数：Fr（弗劳德数）和Re（雷诺数），希望Fr大、Re

小（方法,设隔墙，减小水力半径）Fr：一般在l*10^1*10-5,Re：一般在4000~15000,

Fr=v2/RGg:

v一水流速度

R一水力半径

g一重力加速度

■设计方法

选u。（q«）,再从H、T、v中选2个（按规范要求）

例题：V=18mm/s,B=3H,Fr=0.6X10—5。在池的1/3,2/3处各加一道隔墙，忽略隔

墙厚度，求新的Fr。

解：⑴Fr=v2/Rg

(2)

(3)Fr2/西1=

Fr2=0.6

3、斜板（簿）=演蹈手_="

⑴斜板（管）矗觥原通与特点

■原理

根据Ei=Ui/u0=Ui/（Q/A）=UiA/Q

A越大，Ei越大；若Ei不变，A也不变，池中加隔板，原池A=BL,新池A=BXn,

则X=L/n»（n为层数），在去除率不变的情况下，池深越浅，池长就越短，池容越小

--------浅池理论

（2）斜板沉淀池产水量计算

■异向流斜板沉淀池式1-4-23

式中n斜=0.6~0.8

■同向流斜板沉淀池式1-4-24

■侧向流斜板沉淀池式1-4-22

从公式看出：斜板沉淀池的产水量远大于同体积的平流式沉淀池

■斜板沉淀池的液面负荷q斜=Q/A,A为斜板区池面面积，与平流式沉淀池中的表

面负荷概念基本一致。表面负荷Uo=q°=Q/A斜。

异向流斜板沉淀池的q斜=9.0~ll.0m7（m2.h）

■斜管沉淀池利用q科计算，见《给水工程》P306

斜管中水流速度：v=Q/（A'sin9）

（3）异向流斜板（管）沉淀池

适用范围：浊度小于1000NTU

设计参数：P124（或设计规范）

例题：异向流斜管沉淀池，设计能力20000m3/d,平面净尺寸10X10m,结构系数1.03,斜

管长1m,安装角60度。求斜管内轴向流速。（斜管中的停留时间）

解：《给水工程》教材P306

（1）v=Q/（A'sin9）

式中Q一一沉淀池流量

A'一一斜管净出口面积

0一一斜管轴向与水平面夹角

(2)Af=(10-0.5)X10/1.03=92.23m2

20000

v=-----2-4.....=10.43m/h-289mm/s

92.23xsin60°

4.4过滤

沉淀(澄清)池出水浊度10NTU以下，滤

后可达1NTU以下，可去除2〜5Pm以上的颗粒。

一、过滤原理

1、过滤技术分类

(1)表层过滤一一机械筛滤

(2)深层过滤一一机理为接触絮凝

滤池工作机理:接触絮凝和机械筛滤，前者为主

2、强制滤速一一用于校核滤池设计是否合理

全部滤池中的1个或2个停产检修或反

冲洗时,其他滤池的滤速。不要太大。

平均强制滤速:

三、滤料

1、滤料材质与规格

(2)滤料规格

表示滤料规格的参数

■dmax和drain

■有效粒径diO反映细滤料尺寸

■不均匀系数K80越大，对过滤和反冲越不利

K80=d80/dl0>l

我国采用dmax、drain和K80(新规范采用diO和K80)

四、滤池的基本构造

1、滤料层

2、配水系统和承托层

(1)大阻力配水系统

■构成：“丰”字型穿孔管+卵石垫层+冲洗水泵或高位水箱

■参数：开孔比为0.2~0.28%

v孔，h孔，d孔,h总=6〜8m等，P140

■优缺点：配水均匀；所需反冲洗水头大

（2）小阻力配水系统

■构成：底部进水空间+穿孔板（滤头或滤砖）

■参数：开孔比为

h总=lm左右

■优缺点：不需设反冲洗设备；配水均匀性比大阻力系统差

（3）中阻力配水系统

■开孔比为0.6~0.8%

4.5消毒

一、消毒概论

1、消毒目的

消毒标准：细菌学指标

2、消毒方法

氯、二氧化氯、臭氧、紫外线

优点及问题

3、消毒剂的投加点

■滤后加氯（清水池前投加）

■出厂补充加氯（二泵站处）

■预加氯（取水口或水厂入口，防止藻类繁殖），目前不提倡，改用KMnO4、

03、H202等。

■中途补氯（用于大型管网）

二、氯消毒

1、氯消毒原理

液氯转化为气态投加

■若水中无氨，则生成H0CL和0CL-,+1价的CL具有氧化、杀菌作用。

氯消毒原理P157,H0CL起主要作用

H0CL和0CL—的比例与水的PH值及水温有关，

低温、低PH值消毒效果好

■若水中有氨氮，则生成氯胺，消毒原理仍为H0CL杀菌。各种氯胺的比例与

PH值及氯、氨比有关

■有效氯包含：

自由性（游离性）氯（H0CL和0CL-）

化合性氯（各种氯胺）

■余氯一一剩余的有效氯

2、加氯量

加氯量=需氯量+余氯量

规范规定P158

3、氯消毒工艺

（1）折点氯化法

水中氨氮含量少时采用。

经验：原水氨氮含量小于0.3mg/L时折点加氯;

(2)氯胺消毒法

持续杀菌能力强；减少消毒副产物

■先氯后氨-------有大型管网时

清水池前折点加氯，出厂时加氨；

CL2：NH3=3~6:1(重量比)

■化合性的氯胺消毒法-----原水氨氮含量高时

清水池前投加氯，利用清水池接触(大于2h)；

含氨量不高时，可氯、氨同时投加

4、加氯设备

加氯要求规范7.7.1(新规范强制条款很多)

储氯量15〜30天

4.6地下水除铁除铳

一、含铁含镒地下水

存在形态：Fe+2、Mn+2,常共存，

一般浓度Fe+2>Mn+2

二、地下水除铁除镒原理

1、除铁原理

(1)原理

Fe+2+[0]fFe+3,Fe(OH)3f过滤

(2)方法

■空气氧化P165式1-4-42

要求：PH>6,最好>7；含硅水PH<7

特点：属自催化氧化

■药剂氧化(CL2),需CL2计算P166

2Fe2+C12

2X55.82X35.5

1x

2、除镒原理

(1)原理

Mn+2+[0]fMn+4,Mn02一过滤

(2)方法

■空气氧化P166式1-4-47,需02计算

■药剂氧化(CL2)P166式1-4-48,需CL2计算

(3)特点

■反应慢，需自催化，滤料为镒砂

■要求PH>7.5

■铁镒共存时，先除铁后除镒。Fe+2、Mn+2浓度低时，采用一个滤池,

上层除铁下层除镒；浓度高时，采用2个滤池

二、地下水除铁除镒工艺与设备

1、处理方法

(1)原水曝气一接触氧化过滤

(2)原水曝气一氧化一过滤

(3)药剂氧化一过滤

2、处理工艺流程

各种工艺流程的适用条件

3、曝气设备

4、过滤设备

滤料与过滤工艺参数P170

1）离子交换树脂对水中离子的选择性

强酸性阳树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓度）：

Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>H+

强碱性阴树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓度）：

S042->NO3->C1->HC03->0H->HSiO3-

2）离子交换平衡与可逆性

RH+Na+?RNa+H+

软化时，RH—RNa

再生时，由于H+浓度很大，RNa-RH

■RH,RNa通过的流量（RH以Na+泄漏为运行终点，任何时候都不会出现

酸水）计算：

Q（1-H%）AIM-QH%S=QA^

注：式中浓度均为当量粒子摩尔浓度

■适用范围：P181

3）除盐工艺流程

■基本工艺流程P182〜183

■RH放在ROH前面的原因

3、离子交换软化除盐设备

1）固定床

顺流式、逆流式

计算：Fhq=QTHt

式中F一离子交换器截面积，m2；

h—树脂层高度，m；

q-树脂工作交换容量，mmol/L；

Q—软化水量，m3/h；

T—软化工作时间，（软化开始至硬度泄漏）h;

Ht一原水硬度，当量粒子mmol/L。

2）连续床

3）混合床

二、冷却塔热力计算的设计任务与基本方法

1、基础资料：

1）、冷却水量Q（m3/h）

2）、冷却水进水温度t（C）

3）、冷却出进水温度t2（°C）

4）、气象参数：

干球温度％（°C）：当地空气温度。

湿球温度J（℃）或相对湿度（中）：代表了在当地的气温条件下，水通过湿

式冷却所能冷却到的最低极限温度。也即冷却塔出水的理论极限温度。

大气压力P（Pa）

风向、风速

冬季最低气温。

5）、淋水填料试验和运行资料，包括淋水填料热力特性和空气阻力特性

三、循环冷却水系统

1、循环冷却水的水质污染

沉积物一一结垢（无机盐沉淀）

一一粘垢（微生物）

一一污垢（悬浮物、腐蚀剥落物等）

2、要求水质稳定，控制指标：腐蚀率、污垢热阻

1）、腐蚀率计算：

CL=8.76*（P0-P）/PFF

式中：CL-腐蚀率，mm/a

Po—•腐蚀前金属重，g

P—腐饨后金属重，g

P•—金属密度，g/cm3

F—金属与水接触面积，m2

t一腐蚀作用时间，h

2）、经水质处理后腐蚀率降低的效果称：缓蚀率

n=（Co-CL）*100%/Co

式中：C。一循环冷却水未处理时腐蚀率

CL一循环冷却水经处理后腐蚀率

3）、污垢热阻

Rt=l/Kt-1/Ko=l/tKo-l/Ko

式中：Rt—即时污垢热阻，m2•h•℃/kJ

K°一开始时，传热表面清洁所测得的总传热系数，kj/m1-h•℃

&一循环水在传热面经t时间后所测得的总传热系数，kj/m，・h•℃

如一积垢后传热效率降低的百分数。

3、循环水水质稳定判断

1）、饱和指数法：

IL=PH0-PHS

式中：IL一饱和指数（朗格里尔指数）

PHo一水的实际PH值

PHs一水的碳酸钙饱和平衡时的PH值

根据饱和指数I可对水质进行判断：

•当IL=PH「PHs>0时，水中CaC（h处于饱和状态，有结垢倾向；

•当IL=PH0-PHs=O时，水中CaCOs刚好处于平衡状态，不腐蚀，不结垢；

•当IL=PHLPHsVO时，水中CO2处于过饱和，有腐蚀倾向；

2）稳定指数法（P223）PH在6.0~7.0时，基本稳定，低于就结垢，高于就腐蚀

3）临界PH值法PH>PHc时，水结垢；PHVPIL时，水腐蚀；PH,为实测值

1、水量损失

水量损失：蒸发、风吹、渗漏、排污

补充水量Q=Qe+Qw+Qf+Qb

-补充水量

Qe一蒸发损失水量

Qw—风吹损失水量

Qf—渗漏损失水量

Qb一排污水量

补充水率P=E水量损失率=Q，QR

各种损失率计算

按损失率计算：pB=pe+Pw+Pf+Pb

1)、蒸发损失水量：

Pe=KzF•At•100%

Pe—蒸发损失率

At一进水与出水水温差：℃

际一与环境温度有关的系数，1/℃

其余损失见书本P230

2、浓缩倍数

■N=CR/CM

补充水含盐量=损失水量带出系统的含盐量

—

CMPQR—CR(PPe)QR

得N=CR/CM=P/(P-Pe)=Q"/Q-Qe)

规范中水量损失不考虑Qf(5.0.3.1条)

N一般控制在2〜3(规范要求不宜小于3,3.1.9条)

■排污量计算：

选定N,并计算Pe-P,并根据R、PLPb

第二篇：排水工程

第1章排水系统概论

1、排水系统的体制及其选择

排水系统的体制：【雨水，污水（生活、生产）】

❖分流制排水系统（新建城区，工业企业）

❖完全分流制排水系统

❖不完全分流制排水系统

合流制排水系统（截流式合流制排水系统）

♦:♦排水体制的选择：（规范1.0.4）

❖环境保护要求

。技术安全可靠

经济造价分析

❖维护管理费用

2、城市排水系统的组成

。城市污水排水系统

♦:•室内污水管道系统及设备

。室外排水管道系统

。污水泵站及压力管道

♦:♦城市污水处理厂

“出水口及事故排出口

♦:♦城市雨水排水系统：

♦:♦建筑物的雨水管道系统和设备

。居住小区或工厂雨水管渠系统

。街道雨水管渠系统

。排洪沟

♦:♦出水口

3、城市排水系统的总平面布置

♦:♦城市排水系统总平面布置的任务：

。确定干管、主干管的走向

♦:•确定污水处理厂和出水口的位置

♦:♦城市排水系统总平面布置的原则：

。管网密度合适，管道工程量小，水流畅通

。充分利用地形地势，顺坡排水，避免提升

。地形起伏较大的地区，采用高、低区系统分离

。尽量减少中途加压泵站的个数

。截流干管的布置要使全区污水管道能便捷、直接地接入

4、城市排水系统的总平面布置

♦:♦城市排水系统总平面布置的常见形式：（教材图）

♦:♦直流正交式（适用于雨水）

♦:♦正交截留式（合流制）

♦:♦平行式（排水坡度过大、减小流速、避免冲刷）

♦:♦高低分区式（地形起伏过大，减少提升能耗）

♦:♦辐射分散式（城区大、中心地势高、出路分散）

♦:♦环绕式（中小城市、排水出路集中）

第2章污水管道系统的设计

1、污水设计流量的计算

污水设计流量：

生活污水量+工业废水量+（地下水渗入量）

♦最大日最大时（高日高时）污水流量

❖流量单位一L/S（升/秒）

‘污水量变化系数，『器喑I磊=器需

❖污水设计流量的基本计算公式：

❖排水个体数X排水定额X变化

设计流量

系数

❖排水时间X单位换算

❖生活污水设计流量的计算公式：

Q1一居住区生活污水设计流量（L/s）；

n一居民生活污水定额（L/人.d）；80—90%用水定额（表2—2—1）

N—设计人口（人）；设计人口=人口密度X服务面积

“一生活污水量总变化系数，（表2—2—2

❖污水管道水力计算的基本公式：

Q—流量，m3/s；

A一过水断面面积，m2,

v—流速，m/s；

R一水力半径（过水断面面积与湿周的比值），m；

I一水力坡度（水面坡度，管底坡度）；

C—流速系数（谢才系数）；

n一管壁粗糙系数（表2—2—7）

污水管道水力计算的设计规定：（新规范有变化）

♦：♦管壁粗糙系数（n）一表2—2—7

设计充满度（h/D）（0.55-0.75）——表2—2—8

❖最小设计流速（vm）（管道:0.6m/s,明渠:0.4m/s）

最大设计流速（vx）（金属管道:10m/s,非金属:5m/s）

❖最小设计坡度（I）（街区内：0.004,街道下：0.003）

最小管径（街区内：200mm,街道下：300mm）

❖最大允许埋深（干燥土壤：7—8m）

最小覆土厚度（冰冻，动荷载，支管衔接）一一P252

❖污水管道水力计算的方法（图表法）：

根据所选管材，使用相应粗糙系数（n）的水力计算图表；

❖根据设计流量（Q）,初步确定管径（D）；

使用相应管径（D）的水力计算图表进行水力计算；

❖设定1个未知参数（I,v,h/D）,求定另外2个：

。坡度（I）控制法一一尽量采用最小设计坡度，减小埋深；

❖流速（v）控制法——流速逐段增大，参照上段流速；

。充满度（h/D）控制法一一尽量采用最大允许充满度，以降低工程造

价。

污水管道水力计算的步骤（教材P261—263例题）

❖编制污水主干管水力计算表，列入所有已知数据；

根据设计流量Q和最小管径D,确定起始管段未知参数（I,v,h/D）,

可根据情况设定1个，求定另外2个;

♦：♦根据设计流量Q的变化，设定下游管段管径D,遵循流速随流量增大

而增大或不变的原则设定设计流速，然后确定该管段其它未知参数

(I,h/D),通过试算定夺;

。计算管段上、下端的水面标高、管内底标高及埋设深度：根据管段长

度和坡度求坡降，根据管径和充满度求水深;

根据管段衔接方式，确定下游管段上端的管内底标高。

设计管段及设计流量的确定:

❖设计管段的划分:流量、管径、坡度不变的直线管段

。设计管段的设计流量：

。本段流量(5)：沿线街坊，起点本段流量计算公式：

-F-qn-K.-F-K......——

转输流量6):上游、旁侧管息24x3600

❖集中流量(q3):工厂，大型建勾厂一设计管段街坊服务面积ha

K二一生活污水量总变化系数

第3章雨水管渠系统的设计%一比流量，L!s.ha

〃一生活污水定额，L/人.d

1、暴雨强度公式

p一人口密度，Klha

暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式

式中：

q——设计暴雨强度，L/s.ha

t---降雨历时，min

P——设计重现期，a

Al,b,c,n——地方参数，根据统计方法计算确定

2、雨水设计流量计算公式：

式中:

Q雨水设计流量，L/s

中一一径流系数，＜1的经验数值

q---设计暴雨强度，L/s.ha

F——汇水面积，ha

径流系数中的确定：

❖加权平均法(按地面种类，表2—3—2)

❖区域综合径流系数(市区：0.5-0.8,郊区：0.4-0.6)

。设计暴雨强度q的确定：

设计重现期P：一般：la,重要地段：2—5a

。集水时间(设计降雨历时)t：t=tl+mt2

tl——地面集水时间，5-15min

❖t2——管渠内流行时间，t2=EL/60v(min)

。m——折减系数(暗管：m=2,明渠：m=1.2)

雨水।管线如图所示，色知径流系数为3().5,重现期为4匕，暴雨强度公式为

q=2001(1+0.811gP)/(t+8)0.71(L/s.ha),FA=30ha,tA=10min,雨水自

汇水面积最远点流至第一检查井再流至该设计断面的时间为12min,求Q

2-3()L/s?

A3855.6B3577.7C3343.6D3527.8

FA=30ha

t=10min

A——---0—0

„入、2001(1+0.811g1)..2001.

=〃•工•q=0.5x3Ox----------=15x——=33436L/s

。2一3=

伤*(10+2x2+8严22*

口....200KI+0.811g1)._2001

-y/-F.-=0.5x30x------------=15x——=35777L/5

。2一3二(12+8严20-'径流系数为0.6,

口....2001(1+0.811g1)._2001.

=y/-F.-<7=0.5x30x--------0_=15=38556L/5,„

。2一3二'*”(10+8严x18071；Q1-2

❖一雨水干管接受两个独立排水流域的雨水径流，q=c/(t+b)n,若tA+tA-B>t

B，

求QBY?

FA

tA

例题3

❖一雨水干管接受两个独立排水流域的雨水径流，q=c/（t+b）n,若tA+tA-B

VtB，

求QBY?

FA

o

A

QB-C（凡全部径流，工最大径流已过）

(…尸(tB+tA_B+by

备。=广3+,,?i⑸全部径流，弓部分参与

（〃+"）（〃+%-B+6）

V取义口”山坯・\〃日曰・。・，口山/3，也木・U・*±111/S/

。最大设计流速：（金属管：10m/s,非金属管:5m/s）

♦：♦最小设计坡度：（雨水管道：0.003,雨水口连接管：0.01）

♦：♦最小管径：（雨水管道：300mm,连接管：200mm）

♦：♦管道衔接方式：管顶平接

♦：♦最小覆土厚度：（车行道下：0.7m）

第4章合流制管渠系统的设计

❖溢流井上游(合流)管渠设计流量的确定：

溢流井后截流干管管段设计流量的确定：

例题1

某合流制溢流井上游管网系统中的旱流量为201/s,截流倍数选3,溢流井

下游管网系统中的旱流量为101/s,雨水设计流量为1001/s,则该合流制溢

流井下游截流干管的设计流量为：()

A1301/sB1501/sC1701/sD

1901/s

f

解：2=(%+1)•Qh+Qy+Qh

*=(3+l)x20+100+10=190L/s

第5早M卜曰木口；MV4Vr、TKI、至第山小物

。排水管渠系统上的构筑物：

♦:♦雨水口：收集雨水，包括进水篦、井筒和连接管

寺连接暗井：排水管径＞800mm时，替代检查井

♦:♦溢流井：截流干管上的重要构筑物

,检查井：管道交汇、转弯、变径、变坡、跌水

♦:♦跌水井：消能，降速，防止冲刷

♦:♦水封井：隔绝易燃易爆气体，水封深度0.25m

♦:♦倒虹管：穿越河流、山涧、洼地和地下障碍物

。出水口：排水管渠进入水体的最终出口

第6章城市污水处理概论

1、城市污水的组成：

♦:♦生活污水

“工业污（废）水

♦:♦初期雨水

。城市污水的污染指标：

。感观指标：浊、色、嗅、味、温

♦:•物理化学指标：pH、SS、BOD、COD、毒物指标

。生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒

2、水体的物理性污染及危害（水温、色度、SS）

。水体的无机物污染及危害

。氮、磷污染与水体富营养化

。重金属污染及食物链的富集、迁移、转化

水体的有机物污染及危害

。有机物污染一微生物耗氧导致水质恶化

。油类污染一油膜覆盖导致水生态恶化

。毒性有机物污染一对人类和水生物的危害

。水体的病原微生物污染及危害

3、城市污水的一级处理（物理处理）

。处理对象：悬浮物（SS）

。处理方法：筛滤截留，重力分离

。处理构筑物：

。格栅

。沉砂池

♦:♦沉淀池

4、城市污水的二级处理（生物处理）

。处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD,COD）

。处理方法：好氧生物法

。处理构筑物：

。活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）

。生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）

5、城市污水的三级处理（深度处理）

♦:♦处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD,COD）

。处理方法：生物法，物化法

。处理构筑物：

。生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，MBR

♦:♦混凝+沉淀+过滤（CMF）

。活性炭吸附过滤

♦:•电渗析，反渗透

6、城市污水处理厂的污泥处理

。处理目的：减量，稳定，综合利用

。处理方法：物理法，化学法，生物法

。处理构筑物：

♦:♦浓缩池

。消化池

。污泥脱水机械

。沼气利用设备

7、城市污水处理厂的设计水质、水量

。设计人口当量（as）：

B0D5：20-35g/人.d

SS：35-50g/人.d

❖设计当量人口（N）：

N=Q♦Sa/as

平均日污水量：设计规模，成本计算，栅渣量、沉砂量、污泥量计算

高日高时流量：管渠、物理处理构筑物

高日均时流量：生物处理构筑物

第7章污水的物理处理

物理处理法的去除对象：

粗大漂浮物

❖悬浮物（SS）

❖物理处理法常用工艺与设备

❖筛滤截留一一格栅，筛网，过滤

重力分离一一沉淀，上浮

离心分离一一离心机，旋流分离器

1、格栅的类型及构造特点

。位置（泵前，泵后）

。作用（保护水泵，去除SS）

♦:♦间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）

采用机械清除时为：16~25mln,采用人工清除时为：25~40mm,

细格栅为：3~10mm（设计常采用），粗格栅为50~100mm,中格栅为10~40mm

。形状（平面，曲面）

格栅倾角：宜采用45°~75°,机械格栅倾角一般采用60°~70°,有时为90°,

。格栅渣量估算：

•栅条间隙宽度为16~25mm,栅渣量为0.10~0.05m7103m3

•栅条间隙宽度为25~40mm,栅渣量为0.03~0.01m7103m3

•栅渣的含水率约为70~80%；密度约为：750~960kg/m3

清渣方式（手动，机械）

每天栅渣量大于0.2n?时，一般采用机械清除

2、格栅的设计计算要点

1）、格栅宽度计算：

B=S（n-l）+en

n=Qlllax*Vsina/ehv

式中：B一栅槽宽度,m

S一格条宽度，m,一般取S=0.01m

e一栅条间隙,,粗格栅e=50~100mm,中格栅e=10~40mm,

细格栅e=3~10mm（设计常采用）

n一格栅间隙数；

Qmax—最大设计流量，m7s

h—栅前水深，m

v一过栅流速，m/s

a-格栅倾角：宜采用45°~75°,

Vsina一经验系数

2）、过栅水头损失计算：

hi=kho

h0=C*/*sina/2g

式中：h「-过栅水头损失，m

Ho一计算水头损失，m

k一系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数：一般k=3

日一阻力系数，与栅条断面形状有关，C=P（S/e）1/3

当为矩形断面时：3=2.42,

3）、栅槽总高度

H=h+hi+h2,

式中：H一栅槽总高度,m

h—栅前水深，m

h厂-过栅水头损失，m

儿一栅前渠道超高，m,一般采用0.3m

4）、栅槽总长度

L=L1+L2+I.0+0.5+Hi/tga

Li=（B-Bi）/2tga1

L2=Li/2

H=h+h2,

式中：L一栅槽总长度,m

乩一栅前槽高，m

L一进水渠道渐宽部分长度，m

Bi一进水渠道宽度，m

a厂-进水渠展开角，一般采用20°

L?一栅槽与出水渠的渐缩长度，m,

5）、每日栅渣量计算：

W=Qmax*W]*86400/（K总*1000）

式中：W—每日栅渣量，m7d;

及一栅渣量（m3/103m3）,取0.1~0.01,粗格栅取小值，细格栅取大

值，中格栅去中值

K总一生活污水总变化系数

例题1：某污水处理厂Qmax=0.3m3/s,Kz=l.4,栅条间隙e=20mm,过栅流速

0.9m/s,栅前水深0.4m,安装倾角60度，栅渣量0.06L/m3,求栅

条间隙数n,每日栅渣量W?

An=26,W=0.8m3/dBn=39,W=l.11m3/d

Cn=30,W=l.01m3/dDn=32,W=l.04m3/d

3、沉砂池的类型与设计计算

1)平流式沉砂池的设计应符合下列要求

・最大流速应为0.3m/s,最小流速应为0.15m/s；

•最大流量时停留时间不应小于30s,一般为30~60s

•有效水深不应大于1.2m,每格宽度不宜小于0.6m；一般采用0.75~1.0m；

•沉沙量的确定：生活污水按每人每天0.01~0.021计，城市污水按10万

方沉沙量为3M③计，沉沙含水率为60%,储沙量的容积

按2d的沉沙量计，斗壁倾角为55°~60°

•沉沙池超高不宜小于0.3m.

4、曝气沉砂池的设计与计算

1)、设计参数：

a)按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；

b)旋流速度控制在0.25~0.4m/s

c)选定沉砂池水力停留时间(l~3min),计算总有效容积；

d)选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s),计算总有效断面积；

e)选定沉砂池有效水深(2~3m),宽深比为(r1.5),长宽比可搭5,计算池长

和总宽度；

f)根据宽深比要求(P1.5),确定池数或分格数；

g)处理每n?污水的曝气量为0.T0.2D?空气或每池表面积3~5m3/h;

h)计算沉砂量(0.03L/m3)，沉沙含水率为60%,密度为1500kg/m3,校核沉砂

斗容积，选择排砂设备；

i）选定气水比（0.r0.2）或曝气强度，计算曝气量；

j）设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置

2）、计算公式：

a、总有效容积：

V=60Qmaxt

式中：V—总有效容积；m3

Q皿一最大设计流量，m3/s

t—最大设计流量时的停留时间，min

b、池断面积：

A=Qlliax/v

式中：A一池断面积；m2

v—最大设计流量时的平均流速，m/s

c、池总宽度：

B=A/H

式中：A一池断面积；m2

B—池总宽度m

H一有效水深，m

d、池长：

L=V/A

式中：A一池断面积；m2

L一池长，m

V—总有效容积；m3

f、所需曝气量:

q=3600DQ„.ax

式中：q一所需曝气量;，m3/h

D-每小污水所需曝气量，m7m3

V—总有效容积；m3

例题1：某污水处理厂曝气沉砂池，Qmax=l.0m3/s,停留时间t=3min,水平流

速v=0.lm/s,水深2m,分两格，求池长、宽

AL=15m,b=3mBL=15m,b=2.5m

CL=18m,b=3mDL=18m,b=2.5m

V=Omaxrx60=1x3x6。=18Ozz3

解：A=gmax==1Om2

v