排水工程计算公式合集

排水工程第1章排水系统概论1、排水系统的体制及其选择❖排水系统的体制：【雨水，污水（生活、生产）】❖分流制排水系统（新建城区，工业企业）❖完全分流制排水系统❖不完全分流制排水系统❖合流制排水系统（截流式合流制排水系统）❖排水体制的选择：(规范1.0.4）❖环境保护要求❖技术安全可靠❖经济造价分析❖维护管理费用2、城市排水系统的组成❖城市污水排水系统❖室内污水管道系统及设备❖室外排水管道系统❖污水泵站及压力管道❖城市污水处理厂❖出水口及事故排出口❖城市雨水排水系统：❖建筑物的雨水管道系统和设备❖居住小区或工厂雨水管渠系统❖街道雨水管渠系统❖排洪沟❖出水口3、城市排水系统的总平面布置❖城市排水系统总平面布置的任务：❖确定干管、主干管的走向❖确定污水处理厂和出水口的位置❖城市排水系统总平面布置的原则：❖管网密度合适，管道工程量小，水流畅通❖充分利用地形地势，顺坡排水，避免提升❖地形起伏较大的地区，采用高、低区系统分离❖尽量减少中途加压泵站的个数❖截流干管的布置要使全区污水管道能便捷、直接地接入4、城市排水系统的总平面布置❖城市排水系统总平面布置的常见形式：（教材图）❖直流正交式（适用于雨水）❖正交截留式（合流制）❖平行式（排水坡度过大、减小流速、避免冲刷）❖高低分区式（地形起伏过大，减少提升能耗）❖辐射分散式（城区大、中心地势高、出路分散）❖环绕式（中小城市、排水出路集中）第2章 污水管道系统的设计 1、污水设计流量的计算❖ 污水设计流量：❖ 生活污水量＋工业废水量＋（地下水渗入量） ❖ 最大日最大时（高日高时）污水流量 ❖ 流量单位－L/S （升/秒）❖ 污水量变化系数：均日均时高日高时高日均时高日高时均日高日时日=⨯=⨯=K K K Z ❖❖ 生活污水设计流量的计算公式：Q 1 n －居民生活污水定额（L/人.d ）；80－90％用水定额（表2－2－1） N －设计人口（人）；设计人口＝人口密度×服务面积 K Z －生活污水量总变化系数，（表2－2－2❖ 污水管道水力计算的基本公式:Q A －过水断面面积，m2， v －流速，m/s ；R －水力半径（过水断面面积与湿周的比值），m ； I －水力坡度（水面坡度，管底坡度）； C －流速系数（谢才系数）；n －管壁粗糙系数（表2－2－7）❖ 污水管道水力计算的设计规定：(新规范有变化)❖ 管壁粗糙系数（n ）－表2－2－7 ❖ 设计充满度（h/D ）（0.55－0.75）——表2－2－8 ❖ 最小设计流速（vm ）（管道:0.6m/s ，明渠:0.4m/s ） ❖ 最大设计流速（vx ）（金属管道:10m/s ，非金属:5m/s ）❖最小设计坡度（I）（街区内：0.004，街道下：0.003）❖最小管径（街区内：200mm，街道下：300mm）❖最大允许埋深（干燥土壤：7－8m）❖最小覆土厚度（冰冻，动荷载，支管衔接）——P252❖污水管道水力计算的方法（图表法）：❖根据所选管材，使用相应粗糙系数(n)的水力计算图表；❖根据设计流量（Q），初步确定管径（D）；❖使用相应管径（D）的水力计算图表进行水力计算；❖设定1个未知参数（I，v，h/D），求定另外2个：❖坡度（I）控制法——尽量采用最小设计坡度，减小埋深；❖流速（v）控制法——流速逐段增大，参照上段流速；❖充满度（h/D）控制法——尽量采用最大允许充满度，以降低工程造价。

❖污水管道水力计算的步骤（教材P261－263例题）❖编制污水主干管水力计算表，列入所有已知数据；❖根据设计流量Q和最小管径D，确定起始管段未知参数（I，v，h/D），可根据情况设定1个，求定另外2个；❖根据设计流量Q的变化，设定下游管段管径D，遵循流速随流量增大而增大或不变的原则设定设计流速，然后确定该管段其它未知参数（I，h/D），通过试算定夺；❖计算管段上、下端的水面标高、管内底标高及埋设深度：根据管段长度和坡度求坡降，根据管径和充满度求水深；❖根据管段衔接方式，确定下游管段上端的管内底标高。

❖设计管段及设计流量的确定：❖设计管段的划分:流量、管径、坡度不变的直线管段❖设计管段的设计流量：❖转输流量(q2) ：上游、旁侧管段❖集中流量(q3) ：工厂，大型建筑第3章雨水管渠系统的设计1、暴雨强度公式暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式式中：q ——设计暴雨强度，L/s.ha t ——降雨历时，min P ——设计重现期，aA1,b,c,n ——地方参数，根据统计方法计算确定 2、雨水设计流量计算公式：式中：Q ——雨水设计流量，L/sΨ ——径流系数，<1的经验数值q ——设计暴雨强度，L/s.ha F ——汇水面积，ha❖ 径流系数Ψ的确定：❖ 加权平均法（按地面种类，表2－3－2）❖ 区域综合径流系数（市区：0.5－0.8，郊区：0.4－0.6） ❖ 设计暴雨强度q 的确定：❖ 设计重现期P ：一般：1a ，重要地段：2－5a ❖ 集水时间（设计降雨历时）t ：t = t1 + mt2❖ t1——地面集水时间，5－15 min ❖ t2——管渠内流行时间，t2 = ∑L/60v (min) ❖ m ——折减系数（暗管：m=2，明渠：m=1.2）❖ 一般情况雨水设计流量的计算：例题1❖ 雨水管线如图所示，已知径流系数为0.5，重现期为1a ，暴雨强度公式为q=2001(1+0.81lgP)/(t+8)0.71 (L/s.ha)，FA=30 ha ，tA=10min ，雨水自汇水面积最远点流至第一检查井再流至该设计断面的时间为12min ，求Q 2-3( )L/s? ❖ A 3855.6 B 3577.7 C 3343.6 D 3527.8Fq Q ⋅⋅=ψ11 2 2 334)]([)(][)(][322113432112321121------+⋅+=⋅++⋅=⋅+=⋅+⋅==⋅⋅=t t m t t q F F F Q t m t t q F F Q t t q F Q C B A B A A ψψψ❖某雨水管线如图所示，已知FA=2.3ha，FB=2.1ha，径流系数为0.6，tA=10min，暴雨强度公式为q=500/t0.65 (L/s.ha)，求Q 1-2❖ A 140L/s, B 150L/s, C 170L/s, D 180L/s例题3❖一雨水干管接受两个独立排水流域的雨水径流，q=c/(t+b)n，若t A+t A-B>t B，求Q B-C？例题3❖一雨水干管接受两个独立排水流域的雨水径流，q=c/(t+b)n，若t A+t A-B＜t B，求Q B-C？❖雨水管渠水力计算的设计规定（新规范有变化）❖重力，满管流❖最小设计流速:（暗管:0.75m/s，明渠:0.4m/s）❖最大设计流速:（金属管:10m/s，非金属管:5m/s）❖最小设计坡度:（雨水管道：0.003，雨水口连接管：0.01）❖最小管径:（雨水管道：300mm，连接管：200mm）❖管道衔接方式：管顶平接❖ 最小覆土厚度： （车行道下：0.7m ）第4章 合流制管渠系统的设计❖ 溢流井上游（合流）管渠设计流量的确定： 溢流井后截流干管管段设计流量的确定：例题1某合流制溢流井上游管网系统中的旱流量为20l/s ，截流倍数选3，溢流井下游管网系统中的旱流量为10l/s ，雨水设计流量为100l/s ，则该合流制溢流井下游截流干管的设计流量为：（ ）A 130 l/sB 150 l/sC 170 l/sD 190 l/s解：第5章 排水管渠的材料、接口、基础及构筑物❖排水管渠系统上的构筑物：❖雨水口：收集雨水，包括进水篦、井筒和连接管 ❖连接暗井：排水管径>800mm 时，替代检查井 ❖溢流井：截流干管上的重要构筑物❖检查井：管道交汇、转弯、变径、变坡、跌水 ❖跌水井：消能，降速，防止冲刷❖水封井：隔绝易燃易爆气体，水封深度0.25m ❖倒虹管：穿越河流、山涧、洼地和地下障碍物 ❖出水口：排水管渠进入水体的最终出口设计雨水量—业）旱流污水量（生活＋工—y h yh z Q Q Q Q Q +=本段污水量—本段雨水量—）截流倍数（—hy h y h z Q Q n n Q Q Q n Q ''='+'+⋅+='3)1(000s L Q Q Q n Q h y h z /1901010020)13()1(0=++⨯+='+'+⋅+='第6章城市污水处理概论1、城市污水的组成：❖生活污水❖工业污（废）水❖初期雨水❖城市污水的污染指标：❖感观指标：浊、色、嗅、味、温❖物理化学指标：pH、SS、BOD、COD、毒物指标❖生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒2、水体的物理性污染及危害（水温、色度、SS）❖水体的无机物污染及危害❖氮、磷污染与水体富营养化❖重金属污染及食物链的富集、迁移、转化❖水体的有机物污染及危害❖有机物污染－微生物耗氧导致水质恶化❖油类污染－油膜覆盖导致水生态恶化❖毒性有机物污染－对人类和水生物的危害❖水体的病原微生物污染及危害3、城市污水的一级处理（物理处理）❖处理对象：悬浮物（SS）❖处理方法：筛滤截留，重力分离❖处理构筑物：❖格栅❖沉砂池❖沉淀池4、城市污水的二级处理（生物处理）❖处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD, COD）❖处理方法：好氧生物法❖处理构筑物：❖活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）❖生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）5、城市污水的三级处理（深度处理）❖处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD, COD）❖处理方法：生物法，物化法❖处理构筑物：❖生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，MBR❖混凝＋沉淀＋过滤（CMF）❖活性炭吸附过滤❖电渗析，反渗透6、城市污水处理厂的污泥处理❖处理目的：减量，稳定，综合利用❖处理方法：物理法，化学法，生物法❖处理构筑物：❖浓缩池❖消化池❖污泥脱水机械❖沼气利用设备7、城市污水处理厂的设计水质、水量❖设计人口当量（as）：BOD5：20－35 g/人.dSS：35－50 g/人.d❖设计当量人口（Ｎ）：N＝Q﹡Sa/as❖平均日污水量：设计规模，成本计算，栅渣量、沉砂量、污泥量计算❖高日高时流量：管渠、物理处理构筑物❖高日均时流量：生物处理构筑物第7章污水的物理处理❖物理处理法的去除对象：❖粗大漂浮物❖悬浮物（SS）❖物理处理法常用工艺与设备❖筛滤截留——格栅，筛网，过滤❖重力分离——沉淀，上浮❖离心分离——离心机，旋流分离器1、格栅的类型及构造特点❖位置（泵前，泵后）❖作用（保护水泵，去除SS）❖间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）采用机械清除时为：16~25mm，采用人工清除时为：25~40mm，细格栅为：3~10mm（设计常采用），粗格栅为50~100mm，中格栅为10~40mm ❖形状（平面，曲面）❖格栅倾角：宜采用450~750，机械格栅倾角一般采用600~700，有时为900，❖格栅渣量估算：·栅条间隙宽度为16~25mm，栅渣量为0.10~0.05m3/103m3·栅条间隙宽度为25~40mm，栅渣量为0.03~0.01m3/103m3·栅渣的含水率约为70~80%；密度约为：750~960kg/ m3❖清渣方式（手动，机械）每天栅渣量大于0.2 m3时，一般采用机械清除2、格栅的设计计算要点1）、格栅宽度计算：B=S(n-1)+enn=Q max*√sinα/ehv式中：B—栅槽宽度，mS—格条宽度，m,一般取S=0.01me—栅条间隙，，粗格栅e =50~100mm，中格栅e =10~40mm，细格栅e =3~10mm（设计常采用）n—格栅间隙数；Q max—最大设计流量，m3/sh—栅前水深，mv—过栅流速，m/sα--格栅倾角：宜采用450~750，√sinα—经验系数2）、过栅水头损失计算：h1=kh0h0=ξ*v2* sinα/2g式中：h1--过栅水头损失，mH0—计算水头损失，mk—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数：一般k=3ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，ξ=β（S/e）4/3当为矩形断面时：β=2.42，3）、栅槽总高度H= h+ h1+h2,式中：H--栅槽总高度,mh—栅前水深，mh1--过栅水头损失，mh2—栅前渠道超高，m，一般采用0.3m4）、栅槽总长度L= L1+L2+1.0+0.5+H1/tgαL1=（B-B1）/2 tgα1L2= L1/2H= h +h2,式中：L--栅槽总长度,mH1—栅前槽高，mL1—进水渠道渐宽部分长度，mB1—进水渠道宽度，mα1--进水渠展开角，一般采用200L2—栅槽与出水渠的渐缩长度，m，5)、每日栅渣量计算：W==Q max*W1*86400/（K总*1000）式中：W--每日栅渣量, m3/d;W1—栅渣量(m3/103m3),取0.1~0.01，粗格栅取小值，细格栅取大值，中格栅去中值K总—生活污水总变化系数例题1：某污水处理厂Qmax=0.3 m3/s，Kz=1.4，栅条间隙e=20mm，过栅流速0.9m/s，栅前水深0.4m，安装倾角60度，栅渣量0.06 L/m3，求栅条间隙数n，每日栅渣量W ?A n=26，W=0.8 m3/dB n=39，W=1.11 m3/dC n=30，W=1.01 m3/dD n=32，W=1.04 m3/d3、沉砂池的类型与设计计算1）平流式沉砂池的设计应符合下列要求·最大流速应为0.3m/s, 最小流速应为0.15m/s；·最大流量时停留时间不应小于30s,一般为30~60S·有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m；一般采用0.75~1.0m；·沉沙量的确定：生活污水按每人每天0.01~0.02l计，城市污水按10万方沉沙量为3M3计，沉沙含水率为60%，储沙量的容积按2d的沉沙量计，斗壁倾角为550~600·沉沙池超高不宜小于0.3m.4、曝气沉砂池的设计与计算1）、设计参数：a)按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；b)旋流速度控制在0.25~0.4m/sc)选定沉砂池水力停留时间(1~3min)，计算总有效容积；d)选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；e)选定沉砂池有效水深(2~3m)，宽深比为(1~1.5)，长宽比可搭5，计算池长和总宽度；f)根据宽深比要求(1~1.5)，确定池数或分格数；g)处理每m3污水的曝气量为0.1~0.2m3空气或每m3池表面积3~5m3/h;h)计算沉砂量(0.03L/m3)，沉沙含水率为60%，密度为1500kg/ m3,校核沉砂斗容积，选择排砂设备；i)选定气水比(0.1~0.2)或曝气强度，计算曝气量；j)设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置2)、计算公式：a、总有效容积：V=60 Q max t式中：V—总有效容积；m3Q max—最大设计流量，m3/st—最大设计流量时的停留时间，minb、池断面积：A=Q max/v式中：A—池断面积；m2v—最大设计流量时的平均流速，m/sc、池总宽度：B=A/H式中：A—池断面积；m2B--池总宽度mH—有效水深，md、池长：L=V/A式中：A—池断面积；m2L-- 池长,mV —总有效容积；m 3f 、所需曝气量：q=3600D Q max式中： q —所需曝气量；，m 3/hD -- 每m 3污水所需曝气量 ，m 3/ m 3V —总有效容积；m 3例题1：某污水处理厂曝气沉砂池，Qmax ＝1.0m3/s ，停留时间t ＝3min ，水平流速v ＝0.1m/s ，水深2m ，分两格，求池长、宽A L=15m ，b=3mB L=15m ，b=2.5mC L=18m ，b=3mD L=18m ，b=2.5m解：例题2：K=1.50，设计砂斗容积按不大于2天的沉砂量，城市污水的沉砂量为每104m3的污水沉砂30(0.3)m3，沉砂池的沉砂斗容积为（） m3.A 0.69B 1.38C 0.35D 2.76 解：沉淀池的类型及构造特点❖平流式沉淀池 【斜板（管）】：长深比>8❖竖流式沉淀池：径深比<3 ❖辐流式沉淀池：径深比6－12❖三种沉淀池的特点及适用条件（表2－7－3）5、辐流式沉淀池的设计与计算1）、设计参数：a)确定沉淀池个数（不少于2个）；b)确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；c)确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（宜为6～12）；d)一般机械排泥，排泥旋转速度宜为1~3r/h,刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min;e)缓冲层高度，非机械排泥为0.5m, 机械排泥时，缓冲层上缘高度宜高出刮泥板0.3m;f)计算沉淀池总高度（保护高＋有效水深＋缓冲层高＋坡底落差＋污泥斗高）；g)坡向泥斗的底坡不宜小于0.05；h)计算污泥量，校核污泥斗容积；i)设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统2）、计算公式（1）、每座沉淀池表面积和池径A1= Q max/nq0D=√4 A1/π式中：A1—每池表面积；m2D --每池直径,m；n—池数；m3q0—表面水力负荷，m3/(㎡·h)（2）、沉淀池的有效水深h2= q0t式中：h2—有效水深；mt--沉淀时间,见表2-7-4（P322）(3)、沉淀池总高度H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5式中：H--总高度，mh1—保护高；取0.3mh2—有效水深即沉淀区高度；mh3—缓冲层高；非机械排泥为0.5m, 机械排泥时，缓冲层上缘高度宜高出刮泥板0.3m;mh4—沉淀池底坡落差；mh5—污泥斗高度；m（4）、沉淀池污泥区容积：W=SNt/1000式中：W—每日污泥量，m3/dS—每人每天生产的污泥量L/（人·天），见表2-7-4（P322）N—设计人口数；t—两次排泥时间间隔，初次沉淀池宜按不大于2d计，曝气池后的二次沉淀池按2h计，机械排泥的初次沉淀和生物膜法处理后的二次沉淀按4h 计。