排水工程(上)重点总复习

排水工程（上）总复习排水系统概论本节重点•排水体制的概念•排水体制的分类及各排水体制的特点排水系统的体制及选择对生活污水、工业废水和降水所采取的不同排除方式所形成的排水系统，称做排水系统的体制（简称排水体制）。排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。合流制排水体制直排式合流制截流式合流制分流制排水系统完全分流制雨水排水系统污水排水系统不完全分流制雨水排水系统未建或部分修建污水排水系统污水管道系统设计本节重点污水设计流量的计算污水管段的设计流量的计算方法污水设计流量的确定生活污水工业污水生活污水设计流量居住区生活污水设计流量Q1——居住区生活污水设计流量（L/s）n——居住区生活污水定额（L/cap·d）N——设计人口数KZ——生活污水量总变化系数公共建筑生活污水设计流量常作为集中污水量单独计算Q1’工业企业生活污水及淋浴污水设计流量13600604036005.2350.32536003600212122112221112CCTAAtDCDCTKBAKBAQ工业废水设计流量TmMKQZ36003Q3：工业废水设计流量（L/s）m：生产工程中每单位产品的废水量（L/单位产品）M：产品的平均日产量KZ：总变化系数T：每日生产时数（h）地下水渗入量地下水位较高的地区，通常需考虑地下水的渗入量。一般取污水量的10～20％城市污水设计总流量Q=Q1+Q1’+Q2+Q3+Q4污水管道的水力计算计算目的：合理的、经济的选择管道的断面尺寸、坡度和埋深。污水管道中污水的流动特点靠重力流动一般液体的流动规律按均匀流计水力计算的设计规定设计原则不冲刷不淤积不溢流通风基本公式流量公式：Q=A•v流速公式：曼宁公式：611RnC21321IRnv21321IRAnQ设计充满度：在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。引起污水中悬浮物沉淀的决定性因素。设计流速：与设计流量、设计充满度相应的水流平均流速。最小流速：保证管内不致发生淤积的流速≥0.6m/s最大流速：保证管道不被冲刷损坏的流速≤10m/s（金属管道）≤5m/s（非金属管道）最小管径在街坊和厂区内：DN≥200mm在街道下：DN≥300mm最小设计坡度：相应于管道内流速为最小流速的管道坡度埋设深度•埋深：管道内壁底到地面的距离。•覆土厚度：管道外壁顶部到地面的距离。最小覆土厚度：必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损坏管道。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。最大埋深：干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰岩地层：≤5m污水管道水力计算的步骤在街坊平面图上布置污水管道，并对街坊编号，计算其面积。划分设计管段，计算设计流量从上游管段开始对主干管进行列表计算设计管段的设计流量Q设计=q1+q2+q3q1：本段流量q2:转输流量q3:集中流量本段流量本管段服务区的全部污水量。q1=F‧q0‧KZF:设计管段服务的街坊面积（ha)q0:比流量(L/s‧ha)q0=(n‧p)/86400KZ:生活污水量总变化系数转输流量：从上游管段或旁侧管段流来的污水量。集中流量：从工业企业或其它大型的公共建筑物流来的污水量。污水管道的衔接原则尽可能提高下游管段高程，以减小埋深避免在上游管段中出现回水造成淤积方法水面平接管顶平接水面平接适用于等管径相接或小管径接大管径管顶平接适用于小管径接大管径跌水连接适用于地面坡度很大的地区控制点的确定定义对管道系统的埋深起控制作用的地点位置离出水口最远点具有相当深度的工厂排出口低洼地区的管道起点城市污水回用工程定义城市污水再利用系统：城市污水经处理后，达到回用要求的水质标准，而在一定范围内重复使用的供水系统。再生水：污水经一级、二级处理及深度处理后供作回用的水。用途工业用水生活杂用水景观河道用水农业灌溉用水地下水回灌用水城市污水回用系统及其组成给水系统杂用系统中水设施地面水域雨水等城市给水市政排水管道城市污水回用系统污水收集系统再生水厂再生输配水系统回用水管理系统排水工程投资估算目的以货币形式反映工程造价方法排水工程投资估算综合技术经济指标法适用范围规划、建设项目建议书、设计任务书、可行性研究报告。经济指标：直接费、间接费及其它费用、利税雨水管渠系统的设计本节重点暴雨强度雨水管渠设计流量的计算方法雨水管渠的主要设计内容收集基础资料确定当地的暴雨强度公式确定设计参数划分排水流域雨水管渠的定线计算设计流量和进行管渠的水力计算绘制管渠的平面图及纵剖面图暴雨强度指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度。tHi工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积表示q(L/ha‧s)。iiq167601000100010000暴雨强度公式nbtPcAq)()lg1(1671q:设计暴雨强度（L/s•ha)P:设计重现期（a）t：降雨历时（min）A1、c、b、n：地方参数极限强度法原理承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性汇水面积的增长与降雨历时成正比汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度随降雨历时增长而减小的速度更快当tτ0时，部分汇流。t增大，q减小，F增大，Q增大；当t=τ0时，全面积汇流；当tτ0时，t增大，F不变，q减小，Q减小极限强度理论的内容当汇水面积上最远点的雨水达集流点时，全面积汇流，雨水管渠的流量最大。当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水达集流点的集流时间时，雨水管道的雨量最大。雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量计算公式（极限强度法）：Q=Ψ•q•F式中：Q——雨水设计流量(L/s)Ψ——径流系数，其数值小于1；F——汇水面积(ha)q——设计暴雨强度(L/(s·ha))假设条件降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变汇水面积随集流时间增长的速度为常数集水时间的确定t=t1+mt2t1:地面集水时间t2:管内雨水流行时间m:折减系数地面集水时间t1的确定影响因素：地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、水流路程、道路纵坡和宽度、暴雨强度等。《室外排水设计规范》规定：一般采用t1=5～15min。管渠内雨水流行时间t2的确定L：各管段的长度(m)；v：各管段满流时的水流速度(m/s)；60：单位换算系数，1min=60svLt602折减系数m值的确定按极限强度法计算的重力流雨水管道存在空隙容量。折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利用系数两者的乘积。《室外排水设计规范》建议：暗管m=2.0，明渠m=1.2。在陡坡地区，暗管m=1.2~2.0。径流系数的确定降雨量径流量影响因素：地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨历时、暴雨强度、暴雨雨型等平均径流系数FFiiav区域综合径流系数一般市区的综合径流系数取Ψ=0.5～0.8，郊区取Ψ=0.4～0.6设计重现期的确定影响因素：汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇水面积和气象特点等。重现期一般选用0.5～3a，对于重要地区，一般选用2～5a。在同一个排水系统中可采用同一个设计重现期或不同的设计重现期。特殊情况雨水设计流量的计算当汇水面积的轮廓形状很不规则，即汇水面积呈畸形增长时（包括几个相距较远的独立区域雨水的交汇）；汇水面积地形坡度变化较大或汇水面积各部分径流系数有显著差异时，就可能发生管道的最大流量不是发生在全部面积参与径流时，而发生在部分面积参与汇流时。处理方法：计算各种可能情况下的雨水设计流量，取最大值径流调节设置调节池可供利用的调节池有：天然洼地、谷塘或池塘，以及人工修建的调节池。雨水管渠系统的设计和计算设计充满度管道设计充满度按满流考虑明渠超高≥0.20m街道边沟超高≥0.03m雨水管渠水力计算的设计参数设计流速最小流速：管道≥0.75m/s明渠≥0.40m/s最大流速：管道：金属管道≤10m/s非金属管道≤5m/s最小管径及最小设计坡度雨水管道：DNmin=300imin=0.003雨水口连接管：DNmin=200imin=0.010最大埋深干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰岩地层：≤5m管道衔接方式管顶平接立体交叉道路排水尽量缩小汇水面积取用较高的排水设计标准雨水口的布设位置要便于拦截径流管道布置应于其它市政管道综合考虑适当加大管道断面设置排水及降低地下水位的措施排洪沟的设计与计算设计防洪标准一般以洪峰流量计算的设计频率表示根据城市、工厂的性质，规模大小、受淹后损失和修复难易等因素综合考虑确定一般设计重现期为10～100a设计洪峰流量洪水调查法：深入现场，勘察洪水位的痕迹，推出它发生的频率，选择和测量河槽断面。推理公式法FSQn278.0地区性经验公式nFKQ排洪沟的水力计算排洪能力计算21y1IRnv21y1IRAnQ矩形断面梯形断面BhBhA2水力要素计算2212mhBmhBhA)(222111mmhB＝已知Q、i渠道断面已知Q或v、n、渠道断面i已知渠道断面、n、iQ水力计算合流制管渠系统的设计本节重点合流制排水管渠的设计流量计算截流倍数的定义旧合流制系统的改造途径第一个溢流井中上游管渠的设计流量Q=Qs+Qi+QrQs：生活污水设计流量Qi：工业废水设计流量Qr：雨水设计流量合流制排水管渠的设计流量实际工程中，若Qs+Qi＜5％Qr，则Qs、Qi可不计。risQQQQsQ：生活污水平均流量iQ：工业废水最大班平均流量isfQQQ—旱流流量溢流井下游管渠的设计流量雨水设计流量'0rfrQQnQQr’：溢流井下游排水面积上的雨水设计流量n0：截流倍数，溢流时截流的雨水与旱流流量之比。与污水水量、水质以及总变化系数，水体的卫生要求、水文、气象等有关。规范规定取用1～5，通常采用n0＝3。溢流井下游管渠的设计流量''0''0)1(frfffrfQQQnQQQQnQ合流制排水管渠的水力计算水力计算内容合理确定溢流井的位置和数目溢流井上游合流管渠的计算截流干管和溢流井的计算晴天旱流情况校核计算方法溢流井上游合流管渠的计算与雨水管渠的计算基本相同按满流进行计算合流制雨水重现期一般比同一情况下雨水设计重现期提高10～25％设计参数的选择充满度流速管径埋深同雨水管道≥0.2～0.5m/s对于平底管道宜在沟底做低水流槽旱流流速旧合流制改造途径改合流制为分流制－比较彻底的改造方法改直排式合流制为截流式合流制对溢流混合污水进行适当处理修建全部处理的污水处理厂排水管渠的材料、接口及基础常用管材钢管或铸铁管混凝土管或钢筋混凝土管陶土管砖砌沟渠聚氯乙烯塑胶硬质管（PVC管）其它管材玻璃纤维筋混凝土管、丙烯晴管、丁二烯管、苯乙烯管、构架管、加筋热固性树脂管、强化塑料管排水管道的接口水泥沙浆抹带接口钢丝网水泥沙浆抹带接口石棉沥青卷材接口预制套管接口橡胶圈接口混凝土或铸铁内套环石棉水泥接口沥青油毡、石棉水泥接口或麻辫（塑料圈）石棉水泥接口承插式铸铁管油麻石棉水泥接口常用的管道基础砂土基础弧形素土基础、砂垫层基础混凝土带形基础混凝土枕基排水管渠系统上的构筑物雨水口雨水口的设置布设位置汇水点截水点十字路口处应根据雨水径流情况布置雨水口。检查井设置条件a、管道方向转折处b、管道坡度改变处c、管道断面（尺寸、形状、材质），基础、接口变更处。d、管道交汇处e、直线管道上每隔一定距离处f、特种用途处跌水井设有消能设施的检查井设置条件a、当排水管的跌落水头大于1m并处于下列情况时，宜设跌水井。管道中的流速过大，需要加以调节处管道垂直陡峭地形的等高线布置，按照设计坡度将要露出地面处支管接入高程较低的干管处（支管跌落）或干管接纳高程较低的支管处（上游干管跌落）管道遇地下障碍物，必须跌落通过处当淹没排放时，在水体前的最后一个井b、跌落水头小于1m时，只在检查井中做成斜坡，不做跌水设施。c、管道在