第二章 沟道及沟道构筑物.ppt

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,*,*,*,第二章 沟道水力学,第一节 沟道中的水流情况,第二节 污水沟道水力学设计的原则,第三节 沟道水力学计算用的基本公式,第四节 水力学算图,第五节 沟道水力学设计数据,第六节 沟段的衔接,第七节 沟段水力学计算举例,第八节 常用排水泵,第一节 沟道中的水流情况,水流在沟道流动时，水流上方是大气，具有自由的表面，而其他三个方向受到沟道固体界面的限制，称,明渠流,或,重力流,。,沟道有时在水压下流动，这时的水流方式称,管流,或,压力流。,沟道分布的特点：,（,1,）水流方向明确而不变动，水流由小到大，逐渐汇聚。,（,2,）沟道中的水以渠流方式流动。,第二节 污水沟道水力学设计的原则,计算确定,管径,坡度,高程,水力学计算要满足下列要求,不溢流,不淤积,不冲洗沟壁,通风,第三节 沟道水力学计算用的基本公式,设计管段：相邻的两个窨井间的沟段。,当相邻的设计管段能采用同样的口径和坡度时，可以合并为一条设计沟段。,流量公式：,流速公式：,q,v,设计沟段的设计流量，,m,3,/s；,A,设计沟段的过水断面面积，,m,2,；,v,设计沟段过水断面的平均流速，,m/s,；,R,水力半径（过水断面面积与湿周的比值），,m,；,I,水力坡度（即水面坡度，也等于沟底坡度,i）,；,n,沟壁粗糙系数。,均匀流,第四节 水力学算图,水力学算图有不满流圆形沟道水力学算图、满流圆形沟道水力学算图、满流矩形水力学算图和明渠流用的水力学算图等。,例,2-1,已知,n,0.014,，,D,300mm,，,i,0.0024,，,q,V,25.5L/s,，求,v,和,h/D,。,解：（,1,）,D,300mm，,采用教材中图2-2。,（,2,）这张图有四组线条：竖的线条代表流量，横的代表坡度，从右向左下倾的斜线代表充满度，从左向右下倾的斜线代表流速。每条线上的数目字代表相应要素的值。先从纵轴,(,表示坡度,),上的数字中找,0.0024,，从而找出代表,i,0.0024,的横线。,（,3,）从横轴,(,表示流量,),上找出代表,q,V,25.5L/s,的那根竖线。,（,4,）代表坡度,0.0024,的横线和代表流量,25.5L/s,的竖线相交，得一点，这一点正好落在代表流速,0.65m/s,的那根斜线上，并靠近代表充满度,0.55,的那根斜线上。因此求得,v,0.65m/s,，,h/D,0.55,。,第五节 沟道水力学设计数据,充满度示意,一、设计充满度,沟道中的水深,h,和管径,D,（,或渠深,H,）,的比值。,0.75,1000,0.70,500900,0.65,350450,0.55,200300,最大设计充满度,(,h/D,或,h/H,),管径或渠高,/mm,最大设计充满度,二、设计流速,概念：沟道中流量到达设计流量时的水流速度。,污水沟道的最小设计流速为,0.6m/s,；明沟的最小设计流速为,0.4m/s,。最大设计流速混凝土管为5,m/s,，钢管为10,m/s,。,各设计沟段的设计流速从上游到下游最好是逐渐增加的。,三、最小管径,污水沟管的最小管径和最小设计坡度,沟道位置,最小管径,/mm,最小设计坡度,i,在街坊和厂区内,200,0.004,在街道下,300,0.003,四、最小设计坡度和不计算管段的最小设计坡度,同最小设计流速相应的坡度就是最小设计坡度。,不计算沟段：因设计流量很小而采用最小管径的设计沟段。,五、沟道的埋设深度和覆土厚度,埋设深度：沟底的内壁到地面的距离。,覆土厚度：沟顶的外壁到地面的距离。,决定最小覆土厚度的因素,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,必须防止沟壁被车辆造成的活荷载压坏,必须满足支沟在衔接上的要求,沟顶最小覆土厚度一般不宜小于,0.7m,。,第六节 沟段的衔接,衔接原则：,（,1,）尽可能提高下游沟段的高程；,（,2,）避免在上游沟段中形成回水而造成淤积；,（,3,）不允许下游沟段的沟底高于上游沟段的沟底。,衔接方法,沟顶平接,水面平接,沟底平接,下游沟底高于上游沟底,下游水位高于上游水位,不应发生,第七节 沟段水力学计算举例,例,2-4,已知设计沟段长度,L,为,240m,；地面坡度,I,为,0.0024,；流量,q,V,为,40L/s,，上游沟段管径,D,300mm,，充满度,h/D,为,0.55,，沟底高程为,44.22m,，地面高程为,46.06m,，覆土厚度为,1.54m,。,求：设计沟段的口径和沟底高程。,解：由于上游沟段的覆土厚度较大，设计沟段坡度应尽量小于地面坡度以减少埋深。,（,1,）令,D,300mm,，查图，当,D,300mm,，,q,V,40L/s,，,h/D,=0.55,时，,i,0.0058,I,0.0024,，不符合本题应尽量减少埋深的原则；令,v,0.6m/s,时，,h/D,0.900.55,，也不符合要求。,当,D,350mm,，,q,V,40L/s,，,h/D=0.65,时，,v,0.61m/s,0.6m/s,i,0.0015,I,0.0024,，符合要求,当,D,350mm,，,q,V,40L/s,，,v,0.6m/s,时，,h/D=0.66 0.65,不合格。,（,2,）令,D,350mm,查图,（,3,）令,D,400 mm,查图,当,D,400mm,，,q,V,40L/s,，,v,0.6m/s,时，,h/D,0.53,，,i,0.00145,。与,D,350mm,相比较，沟管设计坡度基本相同，沟管容积未充分利用，沟管埋深反而增加,0.05m,。另外，沟管口径一般不跳级增加，所以,D,350mm,，,i,0.0015,的设计为好。,采用沟顶平接,:,设计沟段上端沟底高程：,44.220+0.300-0.350,44.170(m),设计沟段下端沟底高程：,44.170-240 0.0015,43.810(m),检验：,44.398m,高于,44.385m,，不符合要求，应采用水面平接。,上游沟段下端水面高程：,44.220+0.300 0.55,44.385(m),设计沟段上端水面高程：,44.170+0.65 0.350,44.398(m),（,4,）沟底高程修正：采用水面平接。,上流沟段的下端水面高程,:44.22+0.3 0.55,44.385(m),设计沟段的上端沟底高程,:,44.385-0.35 0.65,44.158(m),设计沟段的下端沟底高程,:,44.158-240 0.0015,43.798(m),第八节 常用排水泵,常用的排水泵,离心泵,混流泵,轴流泵,螺旋泵,气提泵,名称,分类,适用范围,特点,排水特性,卧式、立式,污水,Q,小、,H,高,P55,图,2-16,卧式、立式,雨水,Q,大、,H,低,P55,图,2-17,构造基本与离心泵相同,/,农业、城市排水、提升回流污泥,Q,范围大、,H,低、,V,慢、,稳定,P55,图,2-18,/,提升回流污泥,低、结构简单,/,离心泵,轴流泵,混流泵,螺旋泵,空气提升泵,一、几种常用排水泵,1,离心泵,离心泵分卧式和立式两种形式,立式缺点,对安装技术和机件精度要求都较高,检修不及卧式泵方便,立式优点,占地面积较小，能节省造价,水泵和电动机可以分别安放在适宜的地方,特性曲线：,P55,图,2,16,闭闸启动,特点：流量较小、扬程较高,使用范围：提升污水,混流泵,泵内主流方向介乎辐射与轴向之间,轴流泵,主流方向和泵轴平行,特点：扬程低，流量大，额定点效率高,特性曲线：,P56,图,2,17,使用范围：大型泵站,螺旋泵,优点,提升絮体易碎的回流活性污泥,没有阻塞问题,结构简单，可自行制造,无需辅助设备,无需正规泵站,基建投资省,低速运行，机械磨损小，维修方便,电能消耗少,运行费用低,占地较大,特点：扬程低，转速低，流量范围较大，效率稳定,特性曲线：,P56,图,2,18,螺旋泵外形,螺旋泵示意图,空气提升泵,用于提升回流活性污泥。,结构简单，管理方便，当压缩空气有现成来源时，可以采用。,潜污泵,无需正规的泵站，占地面积小；管路简单，配套设备少。,潜污泵安装图,二、排水泵引水设备,真空泵系统,启动迅速，效率高，尤其适用于大、中型水泵和吸水管较长的水泵系统；但操作较繁，自控复杂。,水射器,(,泵,),适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。,三、水力学计算,1,、选泵：确定泵的型号,确定泵的台数,2,、确定位置和线路,3,、核算,