08第九章2污水管網(wǎng)設計與計算

1、9.3 污水管道設計參數(shù)污水管道設計參數(shù)9.3.1 設計充滿度（h/d）9.3.2 設計流速（v）9.3.3 最小管徑（d）9.3.4 最小設計坡度（i）9.3.5 污水管道埋設深度9.3.6 污水管道的銜接9.3 污水管道設計參數(shù)污水管道設計參數(shù)污水管道水力計算的設計數(shù)據(jù) 設計充滿度（h/d）設計流速（v）最小管徑（d）最小設計坡度（i）五個參數(shù)還少一個? 流量(一般為已知條件),假設兩個,求另兩個,但最終所有參數(shù)要滿足相關條件.9.3.1 設計充滿度（設計充滿度（h/d）指設計流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。h/d =1時，滿流時，滿流h/d 1時，非滿流時，非滿流管徑越大，最大充滿

2、度越大.管徑（d）或暗渠高（h） （mm） 最大充滿度（h/d） 2003003504505009001000 0.550.650.700.75hd室外排水設計規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為：為什么要做最大設計充滿度的規(guī)定？(污水管道為什么應按非滿流設計?)1、預留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預見水量的增長留有余地；2、有利于管道內(nèi)的通風；3、便于管道的疏通和維護管理。（2）設計流速）設計流速與設計流量和設計充滿度相應的污水平均流速。最小設計流速：不淤流速最小設計流速：不淤流速是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關；污水管渠v為0.6m/s；明渠v0.4m/s最大設計流速：不

3、沖流速最大設計流速：不沖流速是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關；金屬管道的v10m/s；非金屬管道v5m/s。（3）最小管徑）最小管徑1。 街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。2。 規(guī)定最小管徑的原因：管徑過小，易堵塞，養(yǎng)護不便；較大管徑，坡度較小，可使埋深減小3。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行其他的水力計算，而直接采用最小管徑和相應的最小坡度，這樣的管段稱為不計算管段。（4）最小設計坡度）最小設計坡度相應于最小設計流速的坡度為最小設計坡度，最小設計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。（1）（2）（3）

4、規(guī)定：管徑200mm的最小設計坡度為0.004；管徑300mm的最小設計坡度為0.003。 設計充滿度一定時，管徑越大，最小設計坡度越小。為什么?(見下頁)21321mvr in423min rvr過水斷面水力半徑，即斷面面積除以濕周過水斷面水力半徑，即斷面面積除以濕周,m，圓管滿流圓管滿流r=0.25d；v(最小設計流速最小設計流速)一定時一定時,管徑增大管徑增大,則最小設計坡度減小則最小設計坡度減小qa v（5）污水管道的埋設深度）污水管道的埋設深度1。管道的埋設深度2。覆土厚度 以上1、2兩值都能說明管道的埋設深度，為了降低造價，縮短工期，管道埋深越小越好； 但是有一個限值，否則不能滿足

5、技術(shù)上的要求。（經(jīng)濟合理，技術(shù)可行則為最優(yōu)方案）此即為最小覆土厚度覆土厚度埋設深度地面管道3。最小覆土厚度覆土厚度埋設深度決定污水管道最小覆土厚度的因素：冰凍線的要求地面荷載滿足街坊管連接要求地面管道室外排水設計規(guī)范室外排水設計規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：管頂最小覆土厚度應根據(jù)管材強度、外部荷載、土壤冰凍管材強度、外部荷載、土壤冰凍深度和土壤性質(zhì)深度和土壤性質(zhì)等條件，結(jié)合當?shù)芈窆芙?jīng)驗確定。u防止地面荷載破壞管道防止地面荷載破壞管道 室外排水設計規(guī)范室外排水設計規(guī)范規(guī)定：滿足地面荷載要求：車行道規(guī)定：滿足地面荷載要求：車行道 下最小覆土厚度下最小覆土厚度0.7m0.7m，人行道下，人行道下0.60.6米。米

6、。u滿足防冰凍要求：滿足防冰凍要求： 室外排水設計規(guī)范室外排水設計規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設在冰凍線以上管底可埋設在冰凍線以上0.15m0.15m；有保溫措施或水溫較高；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。的管道，距離可以加大。u滿足街坊污水連接管銜接要求：滿足街坊污水連接管銜接要求：從以上三個因素出發(fā)，可以得到三個不同的覆土厚度，從以上三個因素出發(fā)，可以得到三個不同的覆土厚度，最大值最大值就是這一管段的允許最小覆土厚度。就是這一管段的允許最小覆土厚度。3。最大埋深最大埋深 根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標及施工方法決定。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標及施工方法決定

7、。在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過78m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接處的地方都需要設置檢查井，在設計時，必須管接處的地方都需要設置檢查井，在設計時，必須考慮在檢查井內(nèi)上下游管道銜接的高程關系問題?？紤]在檢查井內(nèi)上下游管道銜接的高程關系問題。1 1。銜接原則：。銜接原則： （1 1）盡可能提高下游管段的高程，以減少埋深，從）盡可能提高下游管段的高程，以減少埋深，從而降低造價，在平坦地區(qū)這點尤其重要；而降低造價，

8、在平坦地區(qū)這點尤其重要； （2 2）避免在上游管段中形成回水而造成淤積；）避免在上游管段中形成回水而造成淤積；（3 3）不允許下游管段的管底和水面高于上游溝段的）不允許下游管段的管底和水面高于上游溝段的管底和水面。管底和水面。（6）污水管道的銜接）污水管道的銜接銜接銜接方法方法管頂平接管頂平接水面平接水面平接管底平接管底平接2 2。銜接方法：。銜接方法： 水面平接：水面平接：上游管段末端和下游管段起端在指定的設計上游管段末端和下游管段起端在指定的設計充滿度下的水面標高相平。充滿度下的水面標高相平。 優(yōu)：優(yōu)：下游埋深增加較小，下游埋深增加較小， 缺：缺：易形成回水（上游流量較小，流量變化較大，短

9、期易形成回水（上游流量較小，流量變化較大，短期內(nèi)實際水面低于設計水面）內(nèi)實際水面低于設計水面） 適用于：適用于：上下游管徑相同時，平坦地區(qū)。上下游管徑相同時，平坦地區(qū)。 管頂平接：管頂平接：上游管段末端和下游管段起端在指定的設計上游管段末端和下游管段起端在指定的設計充滿度下的管頂標高相同。充滿度下的管頂標高相同。 優(yōu)：優(yōu)：不易形成回水不易形成回水 缺：缺：下游埋深增加較大，下游埋深增加較大， （管內(nèi)水面有一定落差）（管內(nèi)水面有一定落差） 適用于：適用于：上下游管徑不同時，地面坡度較大或下游管徑上下游管徑不同時，地面坡度較大或下游管徑大于上游。大于上游。一般情況下，一般情況下，管徑不同，采用管頂

10、平接。管徑不同，采用管頂平接。管徑相同，采用水面平接。管徑相同，采用水面平接。特殊情況：（詳見后）特殊情況：（詳見后）1 1。同管徑，坡度變陡，管頂平接。同管徑，坡度變陡，管頂平接。2 2。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平接。接。下游管底高于上游管底下游管底高于上游管底下游水位高于上游水位下游水位高于上游水位不應不應發(fā)生發(fā)生在一般情況下，管徑不同采用在一般情況下，管徑不同采用管頂平接。有時，當上下游管段管頂平接。有時，當上下游管段管徑相同而下游管段的充滿度小管徑相同而下游管段的充滿度小于上游管段的充滿度時，于上游管段的充滿度時，( (由小坡由小

11、坡度轉(zhuǎn)入較陡的坡度時，可能出現(xiàn)度轉(zhuǎn)入較陡的坡度時，可能出現(xiàn)這種情況這種情況) )則可采用管頂平接。則可采用管頂平接。特殊情況特殊情況1： 同管徑，坡度變陡，管頂平接。同管徑，坡度變陡，管頂平接。423min rv21321mvr in在特殊情況下，下游管段的管徑在特殊情況下，下游管段的管徑小于上游管段的管徑小于上游管段的管徑( (坡度突然變坡度突然變陡時可能出現(xiàn)這種情況陡時可能出現(xiàn)這種情況) )，而不，而不能采用管頂平接或水面平接時，采能采用管頂平接或水面平接時，采用管底平接以防下游管段的管底高用管底平接以防下游管段的管底高于上游管段的管底。于上游管段的管底。 特殊情況特殊情況2：下游管徑小于

12、上游管徑（坡度變陡），管底平接。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平接?？傊芏蔚你暯邮且员M總之，管段的銜接是以盡量減少管道埋深為前提，無量減少管道埋深為前提，無論采用哪種銜接方式論采用哪種銜接方式 ，在檢，在檢查井處不應發(fā)生查井處不應發(fā)生下游管底高于上游管底；下游管底高于上游管底；下游水位高于上游水位下游水位高于上游水位污水管道水力學設計任務根據(jù)已經(jīng)確定的管道路線，計算和確定各設計管段的設計流量、管徑、坡度、流速、充滿度和管底高程。原則不沖刷、不淤積、不溢流、要通風。計算步驟確定控制點控制點p228p228開始，從上游到下游，計算和確定各個設計溝段的有關數(shù)據(jù)。9.4 9.4 污水管網(wǎng)水

13、力計算污水管網(wǎng)水力計算污水管網(wǎng)水力計算的首要問題污水管網(wǎng)水力計算的首要問題:分析設計地區(qū)的地形等實際情況分析設計地區(qū)的地形等實際情況考慮規(guī)范規(guī)定的設計參數(shù)考慮規(guī)范規(guī)定的設計參數(shù)流量流量 管徑管徑坡度坡度管道坡度的確定管道坡度的確定盡可能與地面坡度平行，減小管道埋深；盡可能與地面坡度平行，減小管道埋深；保證合理的設計流速，不淤積和沖刷。保證合理的設計流速，不淤積和沖刷。在保證流速和充滿度的前提下：在保證流速和充滿度的前提下：管徑大，坡度??；管徑大，坡度小；管徑小，坡度大。管徑小，坡度大。 矛盾，考慮經(jīng)濟性問題。矛盾，考慮經(jīng)濟性問題。不計算管段定義不計算管段定義（前面已講）（前面已講） 當設計流量

14、小于一定值時，通過水力計算當設計流量小于一定值時，通過水力計算查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進行其他的水力計算，而直接采用最小不用再進行其他的水力計算，而直接采用最小管徑和相應的最小坡度，這樣的管段稱為不計管徑和相應的最小坡度，這樣的管段稱為不計算管段。算管段。 街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)設計流量小于街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)設計流量小于9.19l/s時，直時，直接采用接采用200mm管徑，管徑，4坡度；坡度； 街道下設計流量小于街道下設計流量小于14.36l/s時，直接采用時，直接采用300mm管徑，管徑，3坡度。坡度。（1）不計算管段的確定）不計算管段的確定（2

15、）較大坡度地區(qū)管段設計）較大坡度地區(qū)管段設計沿地面坡度敷設，滿足最小流速。沿地面坡度敷設，滿足最小流速。(坡度較大坡度較大,則流速較大則流速較大,最小設計流速肯定滿足最小設計流速肯定滿足;主要是要選用滿足最大充滿度要求的最小管徑主要是要選用滿足最大充滿度要求的最小管徑)流量流量期望坡度期望坡度 管徑，流速（比例換算法，附圖管徑，流速（比例換算法，附圖1）最大充滿度最大充滿度流量流量期望坡度期望坡度 充滿度和流速（比例換算法，水力圖）充滿度和流速（比例換算法，水力圖）管徑管徑（1） 非滿管流計算圖非滿管流計算圖坡度 期望坡度：公式:p225, 9.10 地面坡度：（3）平坦或反坡地區(qū)管段設計）平

16、坦或反坡地區(qū)管段設計給定流量，給定流量， 選小管，則本段管材造價低，但選小管，則本段管材造價低，但i較大，下游埋深增加較大，造價提高。較大，下游埋深增加較大，造價提高。 選大管，則本段管材造價高，但選大管，則本段管材造價高，但i較小，下游埋深增加較小，造價降低。較小，下游埋深增加較小，造價降低。 但管徑過大，流速過小，則為了達到最小設計流速，需增大坡度，則也不經(jīng)濟。但管徑過大，流速過小，則為了達到最小設計流速，需增大坡度，則也不經(jīng)濟。 造價影響最大的是埋深。故一般采用下表中的最大管徑。造價影響最大的是埋深。故一般采用下表中的最大管徑。 管網(wǎng)末端或流量較大時可采用小管網(wǎng)末端或流量較大時可采用小1

17、-3級的標準管徑。級的標準管徑。（2）（3）設計流量(l/s)最大管徑(mm)i0.0024，不符合本題應盡量減少埋深的原則；不符合本題應盡量減少埋深的原則；令令v0.6m/s時，時，h/d0.900.55，也不符合要求。，也不符合要求。i=0.00580.0024h/d=0.90.55（2）水力計算圖）水力計算圖b:令令d350mm，查圖，查圖.當當d350mm，q40l/s， v0.6m/s時時, h/d=0.660.65，不合格。，不合格。令令h/d=0.65 時，時，v0.610.6m/s，符合要求。，符合要求。i =0.00150.65，不合格，不合格i =0.00150.0024，

18、比較合適，比較合適c、采用、采用d400 mm？查圖。？查圖。當當d400mm，q40l/s，v0.6m/s時，時，h/d0.53，i0.00145。與與d350mm相比較，管道設計坡度基本相同，管道容積未充分相比較，管道設計坡度基本相同，管道容積未充分利用，利用，另外，管道口徑一般不跳級增加。另外，管道口徑一般不跳級增加。所以所以d350mm，i0.0015的設計為好。的設計為好。根據(jù)流量選管徑的步驟：根據(jù)流量選管徑的步驟： （1）根據(jù)）根據(jù)q確定確定d、v、h/d、i （p221） 確定起始管徑；用確定起始管徑；用d、q、i查查v、h/d；再校核各個；再校核各個約束條件。約束條件。 確定其

19、它管段的管徑。隨設計流量增加加大一級或確定其它管段的管徑。隨設計流量增加加大一級或兩級管徑（兩級管徑（50mm）,v 保持不變或漸大，根據(jù)保持不變或漸大，根據(jù)d、q、 v查查h/d、 i （2）在查水力計算表或圖時，存在一個試算）在查水力計算表或圖時，存在一個試算的過程，最終滿足五個水力參數(shù)之間相互制約的過程，最終滿足五個水力參數(shù)之間相互制約的關系。的關系。 （3）約束條件：）約束條件：v、h/d、 i選定管徑之后選定管徑之后,則要進行銜接計算則要進行銜接計算.確定銜接方式和高程確定銜接方式和高程例例 1 已知上游管段管徑已知上游管段管徑d300mm，充滿度，充滿度h/d為為0.55，地面高程

20、，地面高程為為46.060m，覆土厚度為，覆土厚度為1.54m。設計管段（即下游管段）長度設計管段（即下游管段）長度l為為240m；d350mm，i0.0015，h/d=0.65；（忽略管壁厚度；（忽略管壁厚度 ）求：設計管段高程。求：設計管段高程。44.220+0.30044.220+0.300-0.3502、確定銜接方式和高程、確定銜接方式和高程采用管頂平接？采用管頂平接？檢驗：檢驗：44.398m高于高于44.385m，不符合要求，應采用水面平接。，不符合要求，應采用水面平接。上游管段下端水面高程：上游管段下端水面高程： 44.220+0.300 0.5544.385(m)設計管段上端水面高程：設計管段上端水面高程： 44.170+0.65 0.35044.398(m)管底高程修正：采用水面平接。管底高程修正：采用水面平接。上游管段的下端水面高程上游管段的下端水面高程: 44.22+0.3 0.5544.385(m)設計管段的上端管底高程設計管段的上端管底高程: 44.385-0.35 0.6544.158(m)設計管段的下端管底高程設計管段的下端管底高程: 44.158-240 0.001543.798(m) 例例9。3 水力計算步驟：水力計算步驟： 1。已知數(shù)據(jù)。已知數(shù)據(jù) 1。從管道