排水管网计算PPT课件

第十二章 排水管道的设计计算
污水管道的设计计算 雨水管渠的设计计算 截流式合流制排水管渠的设计 排水管道接口与基础 排水管道平面图和纵剖面图的绘制
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总体概述
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污水管道的设计计算
同样的管径和坡度，则称它为设计管段。设计管段的起止点 应依次编上号码。 设计管段的设计流量的确定 如图12—1，每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种 流量： ➢ 本段流量q1—是从本管段沿线街坊流来的污水量；_ ➢ 集中流量q2—是从上游管段和旁侧管段流来的污水量； ➢ 转输流量q3—是从工业企业或公共建筑流来的污水量。 ➢ 计算式
❖ 设计充满度
表12-2中所列的最大充满度是污水管道
设计的最大限值。另外最小充满度不宜小于0.25。
❖ 设计流速
同设计流量、设计充满度相应的管内水流平均速度叫做设计流速。
❖ 最小管径和最小设计坡度
最小流速是保证管道内不致发生淤积的流速。根据国内国外经验定为 0.6m/s。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。金属：10m/s，非金属 5m/s。
点落在代表I=0.0043的那条横线上，I=0.0043；并落在 h/D=0.35与0.4两条斜线之间，可内插得出h/D=0.39。 10
表12-1 排水管渠粗糙系数表
管• 渠类别
石棉水泥管、 钢管 木槽
陶土管、铸铁 管
混凝土管、钢 筋混凝土管
水泥砂浆抹面 渠道
粗糙系数（n） 0.012
0.012~0.014 0.013
0.013~0.014
管渠类别 浆砌砖渠道
浆砌块石渠 道
干砌块石渠 道
土明渠 包括（带草
皮）
粗糙系数(n) 0.015 0.017
0.020~0.025
0.025~0.030
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表12-2 最大设计充满度
• 管径和渠高(mm)
200~300 350~450 500~900 ≥1000
最大设计充满度 0.55 0.65 0.70 0.75
➢ 一般在污水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量计算，则管径会很小， 易堵塞，使养护费用增加。而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工费用 相差不多。此外采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。因此， 为了养护工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的规定。
➢ 相应于管内最小设计流速时的坡度叫做最小设计坡度。
I-水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；
n-管壁粗糙系数（见表12-1）。混凝土和钢筋混凝土污
水管道的管壁粗糙系数一般采用0.014，雨水管道一般采用
0.013。
❖ 水力计算的设计数据
❖ 污水管道的水力计算方法
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水力计算的设计数据
在设计流量下，污水管道中的水深h与管道直径D的比值称为设计充满度， 用h/D表示。当 h/D=1时称为满流；当h/D〈1时称为不满流。在我国按不满流设 计。
➢ 表12-3规定了最小管径及相应的最小设计坡度
➢
最小管径和最小设计坡度
表12-3
➢ 注： 管道坡度不能满足上述要求时，可酌情减小，但应有防淤、清淤措施。
污水管道位置
最小管径（mm）
最小设计坡度
街坊和厂区内
200
街道
300
0.004 0.003
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污水管道的水力计算方法
➢ 在污水管道的水力计算中，已知设计流量Q及管道粗糙系数n， 需要求管径D、充满度h/D、管道坡度I和流速v。在两个方程 式（式12-4、12-5）中，有四个未知数，因此必须先假定2个 求其他2个，这样的数学计算极为复杂。为了简化计算，常采 用水力计算图进行计算（见附录12-1）。
❖ 污水管道系统—由污水管道及管道系统上的附属 构筑物组成
❖ 污水管道设计的主要内容 ❖ 本节内容
➢ 设计管段设计流量的确定 ➢ 污水管道的水力计算 ➢ 污水管道的埋设深度 ➢ 污水管道的衔接 ➢ 污水管道设计计算实例
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设计管段设计流量的确定
设计管段的划分 两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用
➢ 附录12-1水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗 糙系数n=0.014。每张图适用于一个指定的管径。
➢ [例] 已知n=0.014、D=400mm、Q=41L/s、v=0.9m/s，求I和 h/D。
[解] 采用D=400mm的水力计算图（附录12-1附图5） ➢ 找出Q=41L/s的那条竖线和V=0.9m/s的那条斜线。这两线的交
确定污水管道埋设深度时，必须考虑下列因素：
➢ 必须防止管内污水冰冻或土壤冰冻而损坏管道 ➢ 必须保证管道不致因为地面荷载而破坏 ➢ 必须满足街坊污水管衔接的要求
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污水管段设计流量计算式
q1=qs·F（12-1）q1-本段流量，L/s；F-本段服务面积，ha;
qs-比流量，L/(s·ha)。
qs= n·ρ/86400（12-2）
n-生活污水定额，L/（人·d）
ρ-人口密度，人/ha
某一设计管段的设计流量qij(L/s)为：
qij=(q1+q2)Kz+q3（12-3）
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最小管径和最小设计坡度 ➢在污水管道的上游，由于设计管段服务的排水面积较小。如果某设计管段的设计流量小
于在最小管径、最小设计坡度、充满度为0.5时管道通过的流量时，这个管段可以不必进 行详细的水力计算，直接选用最小管径和最小设计坡度，该管段称为不计算管段。在有 冲洗水源时，这些管段可考虑设置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞。
注：在计算污水管道充满度时，不包括沐浴或短时间内 突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应 按满流复核。
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污水管道的埋设深度
在污水管道工程中，土方工程在工程造价中占相 当比重。管道的埋设深度愈大，工程造价愈高，施 工期愈长。合理地确定管道埋深对于降低工程造价 是十分重要的。在土质较差、地下水位较高的地区， 若能设法减小管道埋深，对于降低工程造价尤为明 显。
Kz-生活污水总变化系数。
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污水管道的水力计算
❖ 污水管道中的水流情况
❖ 假定管道内的水流是均匀流
❖ 水力计算的基本公式
❖ 采用水力学中有关均匀流理论与公式：
Q=ω·v（12-4） v=（1/n）·R2/3 ·I1/2（12-5）
Q-流量，m3/s； ω-过水断面面积，m2；
v -流速，m/s； R-水力半径，m；