第九章-污水管网设计与计算2.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,*,第九章 污水管网设计与计算（2）,污水管道水力计算,举例,例 1 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：,1、确定管径和坡度,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）比例换算法,为减小坡度，流量 最大管径350,坡度0.0015 （附图1）,（管径300坡度0.0058，大于地面坡度，不适合）,流量40L/s,管径350mm 流速0.61m/s，充满度0.65（例3.1）,坡度0.0015,I=0.00580.0024,h/D=0.90.55,（2）水力计算图,A:令D300mm，查图.,当D300mm，q,V,40L/s，h/D=0.55时，,i0.0058I0.0024，,不符合本题应尽量减少埋深的原则；,令v0.6m/s时，h/D0.900.55，也不符合要求。,h/D=0.660.65，不合格,i=0.00150.65，不合格。,令h/D=0.65 时，v0.610.6m/s，符合要求。,i=0.00150.0024，比较合适。,44.220+0.300,44.220+0.300-0.350,2、确定衔接方式和高程,采用沟顶平接？,设计沟段上端沟底高程：44.220+0.300-0.35044.170(m),设计沟段的下端沟底高程：44.170-240 0.001543.810(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 0.5544.385(m),设计沟段上端水面高程：44.170+0.65 0.35044.398(m),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 0.5544.385(m),设计沟段的上端沟底高程:44.385-0.35 0.6544.158(m),设计沟段的下端沟底高程:44.158-240 0.001543.798(m),3、采用D400 mm？查图。,当D400mm，qV40L/s，v0.6m/s时，h/D0.53，,i0.00145。,与D350mm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D350mm，i0.0015的设计为好。,例：已知设计管段长L=100m，地面坡度0.0036，设计流量q30L/s，由于上游管段覆土厚度较大，所以设计管段的设计坡度要尽量小，减小管段埋深。拟采用较大管径D=300mm的钢筋混凝土管，粗糙系数nM=0.014，充满度采用规范规定的最大值h/D=0.55。,（1）试采用比例变换法求设计管段水力坡度和流速（已知h/D=0.55，A/A0=0.564，R/R0=1.06，q/q0=0.586，V/V0=1.039）；,（2）上游管段口径300mm，充满度h/D0.53，管底高程为44.65m，地面高程为46.60m。试确定衔接方式，计算设计管段的管底高程和覆土厚度（该地区土壤无冰冻）。,解：（1）已知q,、D、h/D，求I和v，直接代入公式：,I=0.00325 最小流速0.6m/s 满足要求,（2）,上游和下游管段同管径，采用水面平上游沟段水面高程44.650.53,0.3,44.809m,设计管段上端沟底高程,44.809-0.550.3,44.644m,设计管段下端沟底高程,44.644,0.00325100,44.319m,设计管段上端覆土厚度地面高程沟底高程管径,46.6-44.644-0.31.656m,设计管段下端覆土厚度46.6-1000.0036-44.319-0.3,1.621m,例 2 已知设计沟段长度,L,130m，地面坡度,I,0.0014，流量,q,V,56L/s，上游沟段口径,D,350mm，充满度,h/D,0.59，沟底高程为43.67m，地面高程为45.48m。,求：设计沟段的口径与沟底高程。,解：覆土厚度为4548-43.67-0.351.46m。离最小覆土厚度允许值0.7m较大，因此设计时应尽量使设计沟段坡度小于地面坡度。,采用水面平接？,设计沟段的下端沟底高程:43.67+0.350 0.5943.877(m),设计沟段的上端沟底高程:43.877-0.65 0.35043.650(m),设计沟段下端沟底高程:43.650-130 0.003043.260(m),（1）令,D,350m，查图，当,D,350mm，,q,V,56L/s，,v,0.60m/s时，,i,0.0015，但,h/D,0.950.65不合格。当,h/D,0.65时，,v,0.85m/s，,i,0.0030,I,0.0014不很理想。,（2）令,D,400mm,查图,当,D,400mm，,q,V,56L/s，,v,0.60m/s时，,i,0.0012，但,h/D,0.700.65，不符合规定；当,h/D,0.65时，,i,0.00145，,v,0.65m/s,符合要求。沟管坡度接近地面坡度,I,0.0014。,采用沟顶平接:,设计沟段的上端沟底高程：43.67+0.350-0.40043.620(m),设计沟段的下端沟底高程:43.620-130 0.0014543.43(m),施工高程：,43.43(m),检验：,上游沟段下端水面高程：43.877(m),43.880高于43.877，虽不符合要求，但可接受(下端沟底施工高程略低于计算值)。,设计沟段上端水面高程：43.620+0.65 0.40043.880(m),第一方案，造价低，但后面的沟管都将落下0.172m。假如下游的地区有充分的坡度，可以采用第一答案。,假如在平坦的地区，宜采用第二答案。,（3）究竟采用哪一种方案？,1、D=350mm,I=0.003,2、D=400mm,I=0.145,例 3 已知,L,190m，,q,V,66L/s，,I,0.008(上端地面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游沟段,D,400m，和,h/D,0.61，其下端沟底高程为43.40m，覆土厚度0.7m。如下图所示：,求：管径与沟底高程。,解本例的特点是地面坡度充分，偏大。上游沟段下端覆土厚度已为最小容许值。估计设计沟段坡度将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段。,（1）令,D,400mm，,i,0.008，,h/D,0.65时，查图得,q,V,133L/s66L/s。,（2）令,D,350mm，,i,I,0.008，,h/D,0.65时，查图得,q,V,91L/s66L/s。,（3）令,D,300mm，,i,I,0.008，,h/D,0.55时，查图得,q,V,47L/s66L/s。,（4）可以选用,D,350mm，,i,0.008。规范规定，在地面坡度变陡处，沟道管径可以较上游小1或2级。下面计算沟底高程。,D,=350mm,q,V,=66L/s，,I,0.008 时，查图得：,h/D,0.53,v,=1.28m/s，合格。,（5）如果采用地面坡度作为设计坡度，设计流速超过最大流速，这时沟道设计坡度必须减少，并且设计沟段上端窨井应采用跌水井。,采用沟底平接:,设计沟段上端沟底高程上游沟段下端沟底高程43.40(m),设计沟段下端沟底高程:43.40-190 0.00841.88(m),污水沟道水力学设计,任务,根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程。,原则,不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。,计算步骤,确定控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据。,9.5 污水管道的设计,（参看水污染控制工程下册p74),基本概念,控制点,对整个沟道系统的高程起控制作用的点，其埋深影响整个沟道系统的埋深，故应尽量降低控制点的埋深,控制点的位置,离污水厂或出水口最远处；,排水流域中，地面高程最低处；,沟道埋深有特殊要求处(如地下室),减小控制点埋深方式,加强沟管强度；,提高控制点处的地面高程；,设置局部泵站提升水位,基本概念,设计流量组成,设计沟段,两个检查井之间的沟段（中间可以有其他检查井），沟段可以转向，要求采用的设计流量不变或基本不变，采用同样的管径和坡度,沿线流量,本沟段服务的街坊流量,集中流量,工厂或公共建筑的流量,转输流量,上游沟段和旁侧沟段转输流量,污水管道的设计举例,原始资料：,给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为350人/公顷，污水量标准为120L/(人.d)，火车站和公共浴室的设计污水量分别为3L/s和4L/s，工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与6L/s。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为2.0m。,某市区街坊平面图,（一）在街坊平面图上布置污水管道,（二）街坊编号并计算其面积,街坊编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,街坊面积（公顷）,1.21,1.70,2.08,1.98,2.20,2.20,1.43,2.21,196,2.04,2.40,街坊编号,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,街坊面积（公顷）,2.40,1.21,2.28,1.45,1.70,2.00,1.80,1.66,1.23,1.53,1.71,街坊编号,23,24,25,26,27,街坊面积（公顷）,1.80,2.20,2.04,2.40,街坊面积,（三）划分设计管段，计算设计流量,生活污水平均流量（比流量）为：,管段12，集中流量25,管道23，,集中流量25，,本段流量0.4862.21.07，,转输流量0.486（1.211.71.432.211.212.28）4.88，,合计流量1.074.88595，Kz=2.2，,设计流量5.95 2.213.09，,总设计流量13.092538.09。,2.2,2.21,1.7,1.43,1.21,1.21,2.28,以管段23为例：,(四)水力计算,1、管段长度、设计流量、设计管段起迄点检查井地面标高分别列入2，3，10，11项。,2、地面坡度作为确定管段坡度的参考。12地面坡度(86.2-86.1)/110=0.0009.,3.起始管段12，流量,Q,25L/s，管径取最小管径,D,300mm，设计坡度取最小设计坡度,I,0.0003，查表，流速,v,0.7m/s（大于最小流速0.6m/s)，充满度,h/D,0.51（小于最大设计充满度0.55），列入表中。,4、其他管段。可根据,Q,先确定,D,，然后在确定的,D,水力计算图上查出相应的,h/D,和,I,值。存在一个试算过程。,5、计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度,（1）求管段降落量。,12降落量I.L=0.003 110=0.33m（表第9项）。,（2）求管段水深。,12水深D.h/D=0.3 0.51=0.153，（表第8项）。,（3）确定管网系统控制点。,1点，受工厂排除口的控制，埋深定为2m。,（4）求设计管段上、下端的水面标高、管底标高及其埋设深度,1点管内底标高：地面标高埋深，为86.2-284.2m（表第14项）；,2点管内底标高：1点降落量，为84.20.3383.87m（表第15项）;,2点埋深深度：地面标高管底标高，为86.183.872.23m（表第17项）,水面标高管底标高水深，1点为84.20.15384.353m（表12项），2点83.870.15384.023m（表13项）。,根据衔接方法，确定下游管段管内底标高。,12与23管径不同，采用管顶平接。23中2点管底标高为83.870.30.3583.82m。23和34管径相同，采用水面平接。,6、水力计算注意问题,控制点选择,管道坡度与地面坡度,设计流速与设计管径,注意水头损失,旁侧支管连接,P220,作业p224习题1、2、3,污水管道的设计举例,例3,