第六章 污水管道水力学计1

第六章污水管道设计1、排水系统的体制及选择①合流制排水系统•直排式合流制•截留式合流制②分流制排水系统•完全分流制•不完全分流制•半截留制（截留式分流制）(一)管道布置图的绘制2.排水系统的组成①排水系统是收集、输送、处理、利用和排放废水的全部工程设施。②城市污水系统：•房屋污水系统：从房屋生活污水排放管到街坊管道，其中应设检查井。•城市污水沟道系统。便于清理，每沟段均为直线，•窖井：段段之间设窖井；•倒虹管：当与其他设施相遇时倒虹管穿越。•泵站：埋深较深时采用泵站提升。•跌水井、水封井、溢流井：根据需要设置的特殊窖井。3.沟道及沟道上的构筑物①沟道：明沟和暗沟，暗沟通常设置一些附属构筑物，窖井、泵站等通常是预制的圆形管子，绝大多数采用非金属材质，经济性和抗腐蚀。•混凝土管：承插式、契口式，平口式。DN450以上。1m1根。抗渗性、抗蚀性差，接头多。•钢筋混凝土管：DN500以上加筋，当埋深较大或土质不良的地段时，采用•陶土管：耐酸性好，但易碎。•金属管：一般采用较少，但在耐压管道时（水泵出口或倒虹管）和施工特别困难时，采用②沟渠：口径较大，通常为现场砌装。段面为半椭圆形、、矩形、马蹄形等③窖井：室内外排水设计规范，DN200－400mm20米DN500－700mm50mDN800-1000mm70m由砖、石头或混凝土（钢筋混）制成等④跌水井：当上下游沟段较大落（大于1米），一般窖井不再适用，改为跌水井。竖管式跌水井和阶梯式跌水井。⑤水封井：含易燃易爆，或臭味气体防止进入车间。⑥溢流井，冲洗井⑦倒虹管：4.沟道中的水流情况和设计原则•重力流，泥渣淤积，冲刷等。•原则：不溢流，不淤积，不冲刷沟壁，通风。5.沟道水力学计算用的基本公式及水利学算图•流量公式：•流速公式：A和R均为管径D和充满度h/D的函数，6个水力学要素，qv和n为已知外，只要知道2个，其余2个可知。•水力学算图Avqv21321IRnv水力学算图qv(Ls)-1ih/Dv(ms)-10.500.520.550.750.710.70260.003n=0.014,D=300mm,qv=26L/s,i=0.003,6.沟道水力学设计数据①设计充满度②设计流速•最小设计流速为0.6m/s，最大为5m/s（非金属管道）。管径或渠高最大充满度200－3000.55350-4500.65500-9000.701000以上0.75③最小设计坡度和不计算管段的最小设计坡度•最小设计流速下的坡度为最小设计坡度。•因设计流量很小而采用最小管径的设计沟段为不计算管段。最小管径最小设计坡度在街坊和厂区内2000.004街道下3000.003④沟道的埋深和覆土厚度•沟底内壁到地面的距离为埋深。•沟道的最大埋深一般不超过7－8m，在多水、流沙、石灰岩地层中，不超过5m。•沟道的覆土厚度为沟顶外壁到地面的距离，最小限度取决于防冻，活荷载重压和衔接上要求。•生活污水温度高些，沟底可在冰冻线以上，但不得大于0.15m。•车行道下，最小覆土厚度为0.7m。•确定排水区界，划分排水流域；•选择污水处理厂出水口的位置；•拟定污水干沟的路线；•确定需要抽提的排水区域和设置泵站位置等二、污水管道设计1、污水管道系统的平面布置•布置原则–排水区域与汇水面积划分：•依据地形并结合街坊布置或小区规划进行划分；•相邻系统统筹考虑，排水面积分担合理。–排水出路划定：•利用天然排水系统或已建排水干线为出路；•要在流量和高程两方面都保证顺利排除–管道定线：•服从总体规划；•尽量避免穿越复杂地带和构筑物；考虑地质条件。2、污水管道系统控制点标高和污水泵站设置地点•控制点：污水排水区域中，对管路系统的埋深起控制的地点，其埋深影响整个系统的埋深•控制点的位置：–管道起点。其离出水口最远，或起点为低洼地–管道中某点。管段中具有相当深度的支管接入，或洼地–具有相当深度的工厂排出口（1）控制点标高的确定（2）污水泵站的设置地点•当管道埋深接近或超过最大埋深时（7-8m或5m),为提高下游管道的管位，而设置中间泵站•进入污水厂时，设置终点泵站或总泵站•设计管段–两个检查井之间的管段，采用同样的管径和坡度使其设计流量不变。•排水系统中并非所用的两检查井之间都是设计管段。–在划分设计管段时，估计管径和坡度不改变的连续管段都可以划分为设计管段，–但在旁侧管流入检查井或坡度改变的检查井均可作为设计管段的起点。3、设计管段及设计流量的确定（1）设计管段的划分•本段流量：–从管段沿线街坊流入本段的污水量（按人口或面积计算），为街坊面积×比流量。•传输流量：–上游管段或旁侧管段流入设计管段的污水量•集中流量：–从工业企业或大型公建流入的污水量（不按人口和面积计算）（2）设计管段的设计流量本段流量q=Aq0Kz比流量q0（L/s∙ha）=居民污水定额（L/人d）×人口密度（人/公顷）/86400•尽可能提高下游高程•无论采用哪种衔接方式，下游管道起端的管底和水面不得高于上游管底和水面•避免与上游水形成回水而淤积4、污水管道的衔接（1）衔接原则水面平接：流量发生变化时，回水。但下游埋深降低。避免下游沟道水深大于上游而产生回水，同径管道采用。沟顶平接：上游沟段形成回水的可能性小，但增加下游埋深。异径管采用沟底平接：下游沟段管径小于上游时（突然变陡），采用沟底平接。（2）衔接方式–当旁侧关于主干管交汇前，若两者相差较大标高，设跌水井•排水管道与其他管道应符合以下要求：–（1）检修时，不互相影响；排水管道与道路平行，快车道的外侧–（2）污水管道与给水管道交叉时，应敷设在给水管下面–（3）管道埋深小与2.2m时，管道距房屋边线应大于3.5m；大于2.2m时，管道距房屋边线应大于5-6m；–（4）有压管让无压管；小管让大管；新建管让原有管；临时管让永久管；柔性让刚性；–（5）上水管在下水管之上；电力线在水线上；煤气线在水线上；热水线在上下水线上5、污水管道在街道上的位置一般要求•排水系统总平面设计•干支管的平面设计•确定设计标准•确定设计流量•水力计算•绘制管道平面图、剖面图6、污水管线的设计步骤污水管道设计举例•已知某市一小区的人口密度为400人/hm2,居民生活污水定额为120L/人天，火车站和公共浴池的设计污水量分别为3L/s和5L/s。工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为30L/s与15L/s。生活污水及经过局部处理后的工业废水全部送至污水处理厂。工厂中废水的排出口的管底埋深为2m。工厂甲工厂乙火车站至污水处理厂河流小区污水管道平面布置图（初步设计）1、在小区平面图上布置污水管道街坊编号1234567891011街坊面积/公顷1.432.211.962.042.402.401.212.281.451.702.00街坊编号12131415161718192021街坊面积/公顷1.801.661.231.531.711.802.201.382.042.402、街坊编号并计算面积•将各干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及分侧支管进入的点，作为设计管段的起点检查井，并编上号码。3、划分设计管段，计算设计流量•传输流量：–上游管段或旁侧管段流入设计管段的污水量•集中流量：–从工业企业或大型公建流入的污水量（不按人口和面积计算）•本段流量：–从管段沿线街坊流入本段的污水量（按人口或面积计算），为街坊面积×比流量。•本居住区人口密度为400人/公顷，居民生活污水定额120L/人天，则每公顷街坊面积的生活污水平均流量–q=400×120/86400=0.556L/s公顷至污水处理厂火车站工厂乙工厂甲管段编号居住生活污水量Q1集中流量街坊编号街坊面积/hm2比流量q0/(L/shm2)流量q1/(L/s)传输流量q2/(L/s)合计平均流量/(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量Q1本段/(L/s)传输/(L/s)设计流量/(L/s)1234567891011121-2--------30.00-30.008-9----2.02（街积1+2*0.556）2.022.34.65--4.659-2----3.963.962.39.119.112-3182.200.5561.223.965.182.211.4030.0041.403-4191.380.5560.775.185.952.213.0930.0043.0910-113.003.0011-122.222.222.35.125.003.0013.1212-133.983.982.39.148.0017.1413-145.585.582.212.288.0020.384-5202.040.5561.1311.5312.662.025.3238.0063.325-612.6612.662.025.3215.0038.0078.3214-152.672.672.36.146.1415-164.784.782.311.0011.0019-67.587.582.216.6816.686-7212.400.5561.3320.2421.571.940.9853.0093.98各管段设计流量计算表4、水力计算步骤从管道平面布置图量出每一段设计管段长度，填入表中将设计管段的设计流量、检查井处的地面标高填入表中计算每一段设计管段的地面坡度，作为管道坡度参考确定起始管段的管径、流速、坡度、设计充满度确定其他管道的参数计算各管段上下端的水面、管底标高、埋深管道编号管道长度m设计流量L/s管径mm坡度I流速m/s充满度降落量L/mh/Dh/m1234567891-211030.003000.00450.850.500.1500.4952-325041.403500.00370.860.520.1820.9253-417043.093500.00400.890.530.1860.6804-522063.324000.00240.810.600.2400.5285-624078.324000.00290.910.650.2600.6966-724093.984500.00280.940.600.2700.672标高/m埋设深度/m地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161786.2086.1084.35083.85584.20083.7052.002.4086.1086.0583.85582.93083.67382.7482.433.3086.0586.0082.93082.25082.74482.0643.313.9486.0085.9082.25081.72282.01081.4824.044.4285.9085.8081.72281.02681.46280.7664.445.0385.8085.7081.02680.35480.75680.0845.045.62污水主干管水力计算表5、绘制管道平面图与纵剖面图管内底标高/.705.00.05.10.20检查井号管道长度/埋设深度/地面标高/大连夏家河疗养院污水处理外管线-3.300(池盖上沿）DN80-6.900(泵头)-4.000-3.300(池盖上沿）DN250i=0.02，DN200DN100i=0.01镀锌管i=0.01镀锌管i=0.02，DN2006100-0.200挡土墙-3.500沉淀池（原有改造，深2000）中间水池80-5.000（泵头）142镀锌管-3.800100污泥池-4.000蓄水池i=0.02原有外排管DN100大连铁路疗养院中水处理工程外管线图-0.100消毒室-0.250操作间镀锌管DN250公路i=0.02DN150镀锌管i=0.01镀锌管i=0.10原有来水管DN100陶瓷管风机房-0.250DN100±0.000-0.300过滤罐室-3.6001DN100-3.500-4.100-2.600（池盖上沿）37150-3.600250四级生化池-3.300DN250-3.800i=0.02DN250-3.900-3.750格栅池池盖上沿5i=0.03DN65DN300，外排-5.200-