2.2.3污水管道的水力计算讲解

授课讲师：雷钢学校：广东水利电力职业技术学院污水管道的水力计算Powerpointisacompletepresentationgraphicpackageitgivesyoueverythingyouneedtoproduceaprofessional-lookingpresentation水力学基础知识1.1.1概述流体和固体的区别：固体：流体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗剪切变形。只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗剪切变形。在微小切力的作用下，会产生流动——易流动性。液体的基本特性水力学基础知识1.易流动性流体这种在静止时不能承受切应力和抵抗剪切变形的性质称为易流动性

2.质量密度单位体积流体的质量称为流体的密度，即ρ=m/V3.重量密度流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重，以γ表示。γ=G/V1.1.2流体的主要物理性质水力学基础知识常用液体的密度和容重：质量密度与重量密度的关系为：

γ=G/V=mg/V=ρg

流体的质量密度、重量密度随外界压力和温度而变化水力学基础知识4．流体的黏性粘性：流体在运动状态下抵抗剪切变形的性质。如图1-1所示，取两块宽度和长度都足够大的平板，其间充满某种液体。下板固定不动，当以力F拉动上板以u0的速度平行于下板运动时，粘附在上板下面的流体层以u0的速度运动，速度大的就带动速度小的流层运动，愈往下速度越小，直到附在固定板上流体层的速度为零。两板间流体沿y方向的速度呈线性分布。图1-1平板间速度分布规律水力学基础知识温度对黏度的影响流体的种类：主要影响因素.一般在相同条件下，液体的粘度大于气体的粘度.压强：对常见流体，如水、气体等，影响不大，一般可忽略不计.温度：主要影响因素.当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增大.牛顿流体：符合牛顿内摩擦定律的流体。如自然界中大部分的流体，如空气、水和许多润滑油以及低碳氢化合物均属牛顿流体。非牛顿流体：不符合牛顿内摩擦定律的流体。如泥浆、有机胶体，以及油漆、纸浆液、高分子溶液等水力学基础知识5.流体的压缩性和膨胀性流体体积随着压力的增大而缩小的性质，称为流体的压缩性。流体体积随着温度的增大而增大的性质，称为流体的膨胀性。液体与气体的压缩性和膨胀性的区别：（1）液体是不可压缩流体，液体具有膨胀性；（2）气体具有显著的压缩性和膨胀性。水力学基础知识1.3.1流体运动的基本概念（1）有压流流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由面者称为有压流或压力流。一般供水、供热管道均为压力流。（2）无压流流体过流断面的壁和底均为壁面包围，但有自由液面者称为无压流或重力流，如河流、明渠排水管网系统等。水力学基础知识

（3）恒定流流场内任一点的流速与压强不随时间变化，而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流。（4）非恒定流运动流体各质点的流动要素随时间而改变的运动称为非恒定流。水力学基础知识5.流线与迹线

流线是指同一时刻不同质点所组成的运动的方向线。

迹线是指同一个流体质点在连续时间内在空间运动中所形成的轨迹线，它给出了同一质点在不同时间的速度的方向。水力学基础知识流量流体流动时，单位时间内通过过流断面的流体体积称为流体的体积流量，一般用Q表示，单位为L/s。单位时间内流经管道任意截面的流体质量，称为质量流量，以ms表示，单位为kg/s或kg/h。体积流量与质量流量的关系为：

ms=Qρ体积流量、过流断面面积A与流速u之间的关系为:

Q=Au水力学基础知识图1.2实际流体在管内的速度分布水力学基础知识水力计算的基本公式式中：Q——流量，m3/s；

ω——过水断面面积，m2；

v——流速，m/s；

R——水力半径（过水断面积与湿周的比值），m；

I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；

C——流速系数，或谢才系数。C值一般按曼宁公式计算，即n——管壁粗糙系数污水管道内水质特点：重力流非满流近似均匀流水力学基础知识三、污水管道水力计算的设计规定设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）水力学基础知识（1）设计充满度（h/D）——指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。h/D=1时，满流h/D<1时，非满流《室外排水设计规范》规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（h/D）200~300350~450500~900≥1000

0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)

hD水力学基础知识为什么要做最大设计充满度的规定？1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地；2、有利于管道内的通风；3、便于管道的疏通和维护管理。水力学基础知识（2）设计流速——与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。水力学基础知识（3）最小管径1、为什么要规定最小管径？

街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。2、什么叫不计算管段？

在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。水力学基础知识（4）最小设计坡度——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。（1）（2）（3）规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003；管径400mm的最小设计坡度为0.0015。水力学基础知识四、污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义：决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求覆土厚度埋设深度地面管道水力学基础知识H=h+IL+Z1-Z2+Δh式中：H——街道污水管网起点的最小埋深，m；h——街坊污水管起点的最小埋深，0.6~0.7m；Z1——街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m；Z2——街坊污水管起点检查井检查井处地面标高，m；I——街坊污水管和连接支管的坡度；

L——街坊污水管和连接支管的总长度，m；Δh——连接支管与街道污水管的管内底高差，m。

Z1

Z2

HhΔh

连接支管出户管

街坊污水管街道污水管L水力学基础知识1.3.3能量守恒定律－伯努利方程假设从1—1断面到2—2断面流动过程中损失为h，则实际流体流动的伯努利方程为在理想流动的管段上取两个断面1—1和2—2，两个断面的能量之和相等，即水力学基础知识B4.3伯努利方程及其应用沿流束的水头形式常数(沿流线)沿流线的水头形式

(沿流束)B4.3.3伯努利方程的水力学意义测压管水头速度水