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文檔簡介
排水管道水力計算第一頁,共49頁。2第1篇給水排水工程第二頁,共49頁。31第6章室外排水工程116第三頁,共49頁。目錄6.1室外排水系統(tǒng)6.2室外排水管道的布置與敷設(shè)6.3室外污水管道的設(shè)計計算6.4雨水道的設(shè)計第四頁,共49頁。第六章 室外排水工程
任務(wù):排除城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢水、大氣降水,以保證城鎮(zhèn)的正常生活,生產(chǎn)活動。§6.1室外排水系統(tǒng)一、排水體制對生活污水、工業(yè)廢水和降水采用的不同的排除方式所形成的排水系統(tǒng),稱為排水體制,又稱為排水制度。第五頁,共49頁。(一)合流制排水系統(tǒng)將生活污水,工業(yè)廢水和雨水混合在同一管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。1)直泄式合流制:將混合污水不經(jīng)過處理直接排入水體,出口多且分散。2)截流式合流制:在沿河岸邊建造一條截流干管,同時在截流干管上設(shè)置溢流井,并設(shè)置污水廠。第六頁,共49頁。直泄式合流制排水系統(tǒng)
截流式合流制排水系統(tǒng)1.合流支管
2.合流干管
3.河流
1.合流干管
2.溢流井
3.截流主干管4.污水廠
5.出水口
6.溢流干管
7.河流第七頁,共49頁。(二)分流制排水系統(tǒng)將生活污水,工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。1)完全分流制:分設(shè)污水和雨水兩個系統(tǒng),前者匯集生活污水、工業(yè)廢水,送處理廠處理后排放或再利用;后者匯集雨水和部分廢水(較潔凈),就近排入水體。完全分流制排水系統(tǒng)1.污水干管
2.污水主干管
3.污水廠
4.出水口
5.雨水干管
6.河流第八頁,共49頁。2)不完全分流制:只有污水管道系統(tǒng),而沒有完整的水管渠排水系統(tǒng)。污水由管道送至處理廠處理后排放或利用,水通過地面漫流進(jìn)入不成系統(tǒng)的明溝或小河,然后進(jìn)入水體。不完全分流制排水系統(tǒng)1.污水干管
2.污水主干管3.污水廠
4.出水口5.明渠或小河
6.河流第九頁,共49頁。直泄式合流制特點:投資省、污染大、無污水廠適用:小污染、大水體、建設(shè)初期截流式合流制特點:投資較省、污染不大、有污水廠適用:干旱地區(qū)、舊城改建完全分流制特點:投資大、污染小、有污水廠適用:新建地區(qū)不完全分流制特點:投資較省、污染小、有污水廠適用:地形起伏且水系健全地區(qū)混合制第十頁,共49頁。二、室外排水系統(tǒng)組成1、污水系統(tǒng):庭院管——街道管——附屬構(gòu)筑物(倒虹吸及跌水井)——中途提升泵站——污水處理廠——排出口。1)庭院或街坊管道系統(tǒng):接受房屋排出管排出的污水,將其排泄到街道排水管的管道系統(tǒng);敷設(shè)在庭院或街坊內(nèi)的排水管道系統(tǒng)。由出戶管、檢查井、庭院排水管組成。
2)街道管道排水系統(tǒng):敷設(shè)在街道下,承接庭院與街坊的排水管道。由支管、干管、和主干管及相應(yīng)的檢查井組成。3)管道上的附屬構(gòu)筑物(跌水井、倒虹吸)4)中途提升泵站5)污水處理廠6)排出口、事故出水口2、雨水系統(tǒng):雨水口——雨水管(及防洪渠或排洪溝)——出水口第十一頁,共49頁。§6.2室外排水管道的布置與敷設(shè)一、排水管網(wǎng)的布置形式1、排水支管的布置形式(1)低邊式(2)圍坊式(3)穿坊式第十二頁,共49頁。低邊式圍坊式穿坊式第十三頁,共49頁。二、排水干管的布置形式(1)正交式布置(2)截流式布置(3)平行式布置(4)分區(qū)式布置(5)分散式布置第十四頁,共49頁。1)正交式:排水干管與地形等高線正交與河道流向成90度相交的布置形式。這樣的布置形式可使排水長度短,最大地利用地形坡度,管徑小。這種形式在老城市的合流體管道中多有應(yīng)用。2)截流式:3)平行式:地形坡度較大時,為不使管內(nèi)流速過大,將干管和主干管的走向與地形等高線基本平行。4)分區(qū)式:城市的地形高差相差很大,可分別設(shè)兩個排水區(qū)。5)分散式第十五頁,共49頁。
正交式1.城市邊界2.排水流域分界線3.支管4.干管5.出水口第十六頁,共49頁。
截流式6.污水廠7.灌溉田8.河流第十七頁,共49頁。
平行式第十八頁,共49頁。
分區(qū)式第十九頁,共49頁。
分散式
第二十頁,共49頁。三、排水管道敷設(shè)的位置①避免敷設(shè)在交通干線下(?街道寬度超過40m時,馬路兩邊設(shè)排水管),交通繁忙或地下設(shè)施擁擠,采用地下管廊。②與其它管線要有一定的距離③要有坡度?排水管道與其他管道(構(gòu)筑物)的最小凈距①與建筑物水平凈距,管道埋深淺于建筑物基礎(chǔ)時,一般不小于2.5m(壓力管小于5m);埋深深于建筑物基礎(chǔ)時,按計算確定,但不小于3m。②與給水管水平凈距,給水管管徑≤200mm,不小于1.5m;管徑>200mm,不小于3m.與生活給水管道交叉時,與污水管道垂直凈距不小于0.4m(污水管道在下),當(dāng)不可避免在生活給水管道上部穿越時,應(yīng)予以加固,加固長度不應(yīng)小于生活給水管道外徑加4m.③與熱力管溝水平凈距≮1.5m,垂直凈距≮0.15m④與電力電纜水平凈距≮1.0m,垂直凈距≮0.5m⑤與喬木中心距離≮1.5m第二十一頁,共49頁?!?.3室外污水管的設(shè)計計算一、污水量的計算二、城市排水管道設(shè)計中的幾項規(guī)定三、排水管道水力計算第二十二頁,共49頁。一、污水量的計算1.生活污水量2.工業(yè)廢水量3.城市污水設(shè)計流量居住區(qū)生活污水量工業(yè)企業(yè)生活污水量第二十三頁,共49頁。二、城市污水管道設(shè)計中的幾項規(guī)定1.充滿度2.設(shè)計流速:不能過小,也不能過大3.最小管徑和最小設(shè)計坡度4.污水管道的埋深與覆土厚度覆土厚度:指管道外壁頂部到地面的距離。埋設(shè)深度:指管道內(nèi)壁底部到地面的深度。?不能超過最大埋深?不能小于最小覆土厚度:(1)防止管內(nèi)污水冰凍(2)防止管道被地面荷載壓壞(3)滿足管道之間的銜接要求5.污水管道的銜接方法:管頂平接,水面平接,管底平接6.檢查井:用于管道疏通,直段上每隔一段距離設(shè)檢查井。第二十四頁,共49頁。設(shè)計充滿度(h/D)——指設(shè)計流量下,管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。h/D=1時,滿流h/D<1時,非滿流《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,最大充滿度為:管徑(D)或暗渠高(H)(mm)最大充滿度(h/D)200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)hD為什么要做最大設(shè)計充滿度的規(guī)定?
1、預(yù)留一定的過水能力,防止水量變化的沖擊,為未預(yù)見水量的增長留有余地;2、有利于管道內(nèi)的通風(fēng);3、便于管道的疏通和維護管理。第二十五頁,共49頁。設(shè)計流速——與設(shè)計流量和設(shè)計充滿度相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計流速:是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速,與污水中所含雜質(zhì)有關(guān);國外很多專家認(rèn)為最小流速為0.6-0.75m/s,我國根據(jù)試驗結(jié)果和運行經(jīng)驗確定最小流速為0.6m/s。最大設(shè)計流速:是保證管道不被沖刷破壞的流速,與管道材料有關(guān);金屬管道的最大流速為10m/s,非金屬管道的最大流速為5m/s。***國內(nèi)一些城市污水管道長期運行的情況說明,超過上述最高限值,并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。第二十六頁,共49頁。最小管徑1、為什么要規(guī)定最小管徑?2、什么叫不計算管段?
在管道起端由于流量較小,通過水力計算查得的管徑小于最小管徑,對于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計算,而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度,這樣的管段稱為不計算管段。第二十七頁,共49頁。最小設(shè)計坡度——相應(yīng)于最小設(shè)計流速的坡度為最小設(shè)計坡度,最小設(shè)計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。(1)(2)規(guī)定:管徑200mm的最小設(shè)計坡度為0.005;管徑
300mm的最小設(shè)計坡度為0.003;第二十八頁,共49頁。三、排水管道水力計算1.計算公式(謝才公式)2.計算步驟計算管段劃分計算管段內(nèi)的設(shè)計流量采用計算圖表,列表計算各管段的管徑、流速、坡度及埋深第二十九頁,共49頁。污水管道水力計算的方法1、需要確定的參數(shù)流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D2、確定方法首先根據(jù)已知資料,計算出流量Q,根據(jù)Q值可初步確定管徑D;然后,根據(jù)Q、D值,求I、h/D、v值。在這三個未知數(shù)中,還需知道一個參數(shù),才能求得另外兩個,此時可以在三個參數(shù)中先假設(shè)一個值,比如流速為最小流速,或是坡度為最小坡度,或是充滿度滿足一定要求等,之后進(jìn)行查表或查圖,就可得出其余兩個未知數(shù);最后要進(jìn)行校核,若得出的兩個參數(shù)滿足其規(guī)定的要求,則計算完成,若不滿足要求,則需調(diào)整假設(shè)值,甚至管徑D,重新進(jìn)行計算。第三十頁,共49頁。例解:采用D=400mm那張圖(附錄5附表5-4)第三十一頁,共49頁。第三十二頁,共49頁。管段編號居住區(qū)生活污水量集中流量設(shè)計流量本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2合計平均流量總變化系數(shù)生活污水設(shè)計流量本段轉(zhuǎn)輸街坊編號街坊面積比流量流量q1123456789101112污水干管設(shè)計流量計算表污水干管水力計算表管段編號管段長度設(shè)計流量管徑坡度流速充滿度降落量iL標(biāo)高埋設(shè)深度h/Dh地面水面管內(nèi)底上端下端上端下端上端下端上端下端1234567891011121314151617第三十三頁,共49頁?!?.4雨水道設(shè)計一、雨水系統(tǒng)的布置二、雨水管道的計算第三十四頁,共49頁。雨水道系統(tǒng)雨水口雨水管渠檢查井雨水出口雨水道的設(shè)計雨水管道的定線布置確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸葎澏ㄔO(shè)計管段,并計算管段內(nèi)的設(shè)計流量,確定其管徑、坡度定出管段的標(biāo)高與埋深第三十五頁,共49頁。一、雨水道系統(tǒng)的布置雨水口收集地面徑流雨水的主要構(gòu)筑物。雨水口型式選擇恰當(dāng),布置合理,是改善地面暴雨積水的重要保證。布置型式:平蓖式、邊溝式和聯(lián)合式三類,根據(jù)進(jìn)水蓖數(shù)目的多少,每一類又可分為單蓖、雙蓖和多蓖三種布置形式。平蓖式水流通暢,但暴雨時易被樹枝等雜物堵塞,影響泄水能力。溝式不易堵塞,但邊溝需保持一定水深。第三十六頁,共49頁。
平蓖式雨水口的泄水能力:如采用750mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵蓖,平蓖式雨水口的泄水能力,單蓖按20L/s考慮,雙蓖為35L/s,多蓖每增加一蓖,泄水能力增加15L/s;邊溝式雨水口的泄水能力:單蓖按20L/s考慮,雙蓖為30L/s,多蓖每增加一蓖,泄水能力增加10L/s;聯(lián)合式雨水口的泄水能力:單蓖按30L/s考慮,雙蓖為50L/s,多蓖每增加一蓖,泄水能力增加20L/s。?道路的縱坡較大時,雨水口的泄水能力將有所下降。
?設(shè)置雨水口數(shù)量依據(jù)匯水面積和匯水水量及雨水口的泄水能力確定。第三十七頁,共49頁。布置位置:平蓖式雨水口一般適用于無道牙的路面或地面的低洼處;邊溝式和聯(lián)合式一般布置在有道牙道路的路邊。較窄路面采用單蓖雨水口,較寬路面采用雙蓖或多蓖雨水口。設(shè)在街坊、庭院的最低處;道路兩邊,十字路口雨水口設(shè)在水流的上游。原則:不使雨水漫過路面第三十八頁,共49頁。一、雨水道系統(tǒng)的布置雨水管線的布置相關(guān)要求:1.雨水收集:平行道路,地勢低的一側(cè)2.管道維護及防止管道被破壞:道路邊綠地、人行道,路寬超過40m,兩側(cè)設(shè),避免穿馬路;加蓋板3.避免管道交叉,節(jié)省埋深:暗溝淺埋第三十九頁,共49頁。二、雨水管道的計算1.雨量分析要素①降雨量降雨深度h(mm)或單位面積降雨體積(m3/hm)②降雨歷時降雨過程中某一連續(xù)降雨時段t(min或h)③降雨強度④降雨重現(xiàn)期與降雨頻率降雨重現(xiàn)期指等于或大于該降雨強度的降雨每發(fā)生一次的統(tǒng)計時間間隔,P;降雨頻率是指等于或大于該值的暴雨強度出現(xiàn)的次數(shù)與觀測資料總項數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)。⑤徑流系數(shù)取決于地面性質(zhì)。一個區(qū)域不同地面,按不同地面的面積加權(quán)平均,求平均徑流系數(shù)第四十頁,共49頁。2.暴雨強度公式第四十一頁,共49頁。3.計算管段劃分
計算管段:管徑相同、坡度相同,流量相同的連續(xù)管段。節(jié)點在有支管接入或坡度發(fā)生變化的地方,同時劃分匯水面積4.計算管段內(nèi)流量計算管段編號管長集水面積F流速v(m/s)管內(nèi)流行時間(Min)單位面積徑流量q0設(shè)計流量Q管徑D管底坡降i兩端高差il標(biāo)高管底埋深(m)地面管底沿程轉(zhuǎn)輸合計∑t2t2起點終點起點終點起點終點平均12345678910111213141516171819205.管段的水力計算(滿流)雨水管道水力計算表第四十二頁,共49頁。2.例題第四十三頁,共49頁。雨水從各匯水面積上最遠(yuǎn)點分別流入雨水口a、b、c、d的地面集水時間均為τ1,并假設(shè):
1)匯水面積隨集水時間的增加而均勻增加;
2)降雨歷時t等于或大于匯水面積上最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)設(shè)計斷面的集水時間τ1;
3)徑流系數(shù)ψ為定值。第四十四頁,共49頁。(1)設(shè)計管段1~2的雨水設(shè)計流量直到t=τ1時,F(xiàn)1全部面積上的雨水均已全部流到設(shè)計斷面,這時管段1~2內(nèi)流量達(dá)到最大值。
(L/s)式中q1——管段1~2的設(shè)計暴雨強度,即相應(yīng)降雨歷時t=τ1時的暴雨強度(L/s·hm
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