污水管网设计与计算

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解：（1）已知q、D、h/D，求I和v，直接代入公式：
I10.29(nMq)2 10.29(0.0140.03)02 0.00325
D5.333q/q0
0.35.333 0.586
v 4q 40.030 0.75(m 3/s)
D2(A/A0) 3.140.320.564
I=0.00325 <地面坡度I v=0.77m/s>最小流速0.6m/s
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解： 1、确定管径和坡度
由于上游沟段的覆土厚度较大，设计沟段坡度应尽量小于地 面坡度以减少埋深。
（1）比例换算法 为减小坡度，流量
最大管径350 坡度0.0015 （附图1）
（管径300，坡度0.0058 ，大于地面坡度，不适合）
流量40L/s 管径350mm 坡度0.0015
流速0.61m/Байду номын сангаас，充满度0.65 （例3.1）
第九章 污水管网设计与计算（2）
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污水管道水力计算举例
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例 1 已知设计沟段长度L为240m；地面坡度I为 0.0024；流量qV为40L/s，上游沟段管径D＝300mm， 充满度h/D为0.55，沟底高程为44.22m，地面高程为 46.06m，覆土厚度为1.54m。
求：设计沟段的口径和沟底高程。
设计沟段的上端沟底高程: 43.877-0.65 0.350＝43.650(m)
设计沟段下端沟底高程: 43.650-130 0.0030＝43.260(m)
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（2）令D＝400mm,查图,当D＝400mm，qV＝56L/s，v ＝0.60m/s时，i＝0.0012，但h/D＝0.70>0.65，不符合规定； 当h/D＝0.65时，i＝0.00145，v＝0.65m/s,符合要求。沟管 坡度接近地面坡度I＝0.0014。
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h/D=0.66>0.65，不合格
i =0.0015<0.0024，比较合适
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B:令D＝350mm，查图.
当D＝350mm，qV＝40L/s， v＝0.6m/s时, h/D=0.66>0.65，不合格。
令h/D=0.65 时，v＝0.61>0.6m/s，符合要求。 i =0.0015<0.0024，比较合适。
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2、确定衔接方式和高程
采用沟顶平接？ 设计沟段上端沟底高程：44.220+0.300-0.350＝44.170(m)
设计沟段的下端沟底高程：44.170-240 ×0.0015＝43.810(m)
44.220+0.300
44.220+0.300-0.350
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检验：
上游沟段下端水面高程： 44.220+0.300 0.55＝44.385(m) 设计沟段上端水面高程： 44.170+0.65 0.350＝44.398(m)
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3、采用D＝400 mm？查图。
当D＝400mm，qV＝40L/s，v＝0.6m/s时，h/D＝0.53， i＝0.00145。
与D＝350mm相比较，沟管设计坡度基本相同，沟管容积未充分 利用，沟管埋深反而增加0.05m。 另外，沟管口径一般不跳级增加。 所以D＝350mm，i＝0.0015的设计为好。
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（2）水力计算图
I=0.0058>0.0024
h/D=0.9>0.55
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A:令D＝300mm，查图.
当D＝300mm，qV＝40L/s，h/D=0.55时， i＝0.0058>I＝0.0024，
不符合本题应尽量减少埋深的原则；
令v＝0.6m/s时，h/D＝0.90>0.55，也不符合要求。
44.398m高于44.385m，不符合要求，应采用水面平接。
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沟底高程修正：采用水面平接。
上流沟段的下端水面高程: 44.22+0.3 ×0.55＝44.385(m) 设计沟段的上端沟底高程: 44.385-0.35 ×0.65＝44.158(m) 设计沟段的下端沟底高程: 44.158-240 ×0.0015＝43.798(m)
满足要求
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（ 2） ①上游和下游管段同管径，采用水面平上游沟段水面高程 ＝44.65＋0.53×0.3＝44.809m 设计管段上端沟底高程＝44.809-0.55×0.3＝44.644m 设计管段下端沟底高程＝44.644－0.00325×100＝ 44.319m
②设计管段上端覆土厚度＝地面高程－沟底高程－管径 ＝46.6-44.644-0.3＝1.656m 设计管段下端覆土厚度＝46.6-100×0.0036-44.319-0.3＝ 1.621m
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（1）令D＝350m，查图，当D＝350mm，qV＝ 56L/s，v＝0.60m/s时，i＝0.0015，但h/D＝0.95>0.65
不合格。当h/D＝0.65时，v＝0.85m/s，i＝0.0030>I＝
0.0014，不很理想。
采用水面平接？
设计沟段的下端沟底高程: 43.67+0.350 0.59＝43.877(m)
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例 2 已知设计沟段长度L＝130m，地面坡度I＝ 0.0014，流量qV＝56L/s，上游沟段口径D＝350mm， 充满度h/D＝0.59，沟底高程为43.67m，地面高程为 45.48m。
求：设计沟段的口径与沟底高程。
解：覆土厚度为45.48-43.67-0.35＝1.46m。离最小 覆土厚度允许值0.7m较大，因此设计时应尽量使设计 沟段坡度小于地面坡度。
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例：已知设计管段长L=100m，地面坡度0.0036，设计流量q ＝30L/s，由于上游管段覆土厚度较大，所以设计管段的设计 坡度要尽量小，减小管段埋深。拟采用较大管径D=300mm的 钢筋混凝土管，粗糙系数nM=0.014，充满度采用规范规定的 最大值h/D=0.55。 （1）试采用比例变换法求设计管段水力坡度和流速（已知 h/D=0.55，A/A0=0.564，R/R0=1.06，q/q0=0.586， V/V0=1.039）； （2）上游管段口径300mm，充满度h/D＝0.53，管底高程为 44.65m，地面高程为46.60m。试确定衔接方式，计算设计管 段的管底高程和覆土厚度（该地区土壤无冰冻）。