管道工程0

問題：如何來進行排水管網的計算呢？？？第七章

污水管渠系統的設計計算1選定排水體制劃分排水流域布置排水系統計算設計流量確定各種尺寸確定管道位置繪制管道平面圖和剖面圖2第一節污水設計流量的計算污水設計流量：污水管渠系統及其附屬構筑物在單位時間內保證通過的最大污水流量。一、居民生活污水量的計算3居民生活污水量定額：每人每日排出的平均污水量。變化系數4缺乏Kh及Kd時，總變化系數采用經驗公式計算即污水平均日流量(L/s)5154070100200500≥1000總變化系數(Kz)2.32.01.81.71.61.51.41.3生活污水量總變化系數5設計人口：污水排水系統設計期內的人口數。近期人口數、遠期人口數設計人口數=人口密度*排污面積總人口密度：包括街道、公園、運動場等公共場所在內時的密度，一般初步設計或規劃時采用。街坊人口密度：只是街坊內的建筑面積，技術設計和擴初設計時采用。6二、公共建筑生活污水量7三、工業企業職工生活用水量及沐浴污水量8四、工業企業廢水量按下式計算:9五、城市總污水計算:城市總污水計算為上述各污水量總和，按下式計算:10例：河北省某城市一屠宰廠每天宰殺活牲畜260t，廢水量定額為10m3/t,工業廢水的總變化系數為1.8，三班制生產，每班8h。最大班職工數800人,其中在污染嚴重車間工作的職工占總人數的40%，使用淋浴人數按該車間人數的85%計；其余60%的職工在一般車間工作，使用淋浴人數按30%計。工廠居住區面積為10hm2，人口密度為600人/hm2。試計算該屠宰廠的污水設計總流量。111213第二節污水管渠系統的布置確定排水區界，劃分排水流域選擇污水廠出水口的位置擬定污水干溝及總干溝的路線確定需要抽升的排水區域和設置泵站的位置141.劃定排水區界：

排水區界是排水系統設置的界限，它是根據城鎮總體規劃的設計規模決定的。在排水區界內，根據地形及城鎮的豎向規劃，劃分排水流域，地形起伏地區按等高線劃分，在地形平坦可根據面積大小劃分。

某市污水排水系統平面0.排水區界；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ.排水流域編號；1、2、3、4.各排水區域干管；5.污水處理廠15

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IIIIIIIV18

IIIIIIIV192、污水廠出水口的位置及數目城市的下風向水體的下游離開居住區和工業區原則203、污水干管的布置(1)管道定線：①遵循的主要原則：應盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區域的污水能自流排出；②考慮因素：地形和用地布局，排水體制和線路數目，污水廠和出水口位置，水文地質條件，道路寬度，地下管線及其構筑物的位置，工業企業和產生大量污水的建筑物的分布情況。

(2)管道平面布置：包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水廠、出水口的具體位置和資料。214、控制點的確定和泵站的設置地點(1)控制點：在污水排水區域內，對管道系統的埋深起控制作用的地點稱為控制點，大多是在管道的起點；確定控制點的標高，一方面根據城市的豎向規劃，保證排水區域內各點的污水多能夠順利排出，并且考慮發展，在埋深上留有余地；另一方面不能照顧個別控制點增加整個系統的埋深。(2)污水泵站：①中途泵站；②局部泵站；③管道系統終點終點泵站或者總泵站。225、污水管道在街道上的具體位置與其他管線、構筑物有一定的距離；與給水管相交時，設于給水管下方；盡量避免敷設在機動車道下，而應設在人行道下,與道路中心線平行。敷設在用戶較多的一側的人行道上街道寬>40m時，兩側同時敷設管道。排水管道與其它管道的相互位置要求：保證在敷設和檢修時不受影響；污水管道損壞時，不影響附近建筑及基礎，不得污染生活飲用水。

234、污水管道在街面上的位置從建筑紅線到道路中心線管線的布置的順序一般是：電力電纜—電信電纜—煤氣管道—熱力管道—給水管道—雨水管道—污水管道。矛盾處理原則：新建讓已建的，臨時讓永久的，小管讓大管，壓力管讓重力流管，可彎讓不可彎的，檢修次數少的讓檢修次數多的。管線隧道：在繁忙街道，可以把各種管道集中安置在隧道中；雨水管道可以與隧道平行敷設24污水管道在街道上的位置2526第二節

設計管段的劃分及管段流量的計算污水管網設計任務：劃分設計管段，確定設計管段的起迄點，計算各設計管段的污水流量，確定管徑、坡度、埋深和銜接方式等。(一)設計管段的劃分

設計管段：兩個檢查井間的管段設計流量、管徑和坡度都不發生變化的管段。當有流量發生變化或有旁側管道接入檢查井時，可作設計管段的起迄點，并編號，稱為節點。27二、設計管段的設計流量計算分類本段流量集中流量1234ABCDq5轉輸流量從管段沿線街坊流來的污水量從上游管段和旁側管段流來的污水量從工廠企業或其它大型公共建筑物來的污水量本段流量：式中：q1——設計管段的本段流量，L/s；F——設計管段服務的街坊面積，公頃；KZ——生活污水量總變化系數；q0——單位面積的本段平均流量，比流量，L/s.公頃式中：n——污水量標準，L/(人.d)；

p——人口密度，人/公頃。29轉輸流量：從上游管段或旁側管段流來的污水量。集中流量：從工業企業或其它產生大量污水的建筑物來的污水量。本段流量實際上是沿途變化的，但為簡化計算過程，通常假定本段流量是全部集中在設計管段的起端集中進入，沿途無變化。轉輸流量和集中流量沿途不變化，也假定其從設計管段的起端集中進入。30某一設計管段的設計流量可由下式計算：式中qij

——某一設計管段的設計流量（L/s）；

q1

——本段流量（L/s）；

q2

——轉輸流量（L/s）；

q3

——集中流量（L/s）；

kz

——生活污水總變化系數。5練習：已知某小區位于廣東省某市，其排水管線布置如圖所示，其中A=D＝1.2hm2,B=C=1.4hm2,該小區人口密度為780人/hm2,在節點3處有一工廠，其工業廢水（包括生活污水和淋浴污水）的設計流量為51L/S，試計算管段1－2、2－3、3－4及4－5的設計流量1234ABCDqCC流量管徑坡度第三節污水管渠的水力計算分析設計地區的地形等實際情況考慮規范規定的設計參數33第三節污水管渠的水力計算一、污水在管道內流動的特點重力流：依靠管道的坡度產生流速，當流量一定時，坡度越大，流動速度越快。壓力流：污水廠內或提升泵站后的管道內水流狀態。34二、污水管道水力計算基本公式(一)基本公式1、流量公式2、流速公式35（1）設計充滿度（h/D）設計流量下，管道內的有效水深與管徑的比值。h/D=1時，滿流h/D<1時，非滿流《室外排水設計規范》規定，最大充滿度為：管徑或渠高（H）（mm）

最大充滿度（h/D）200~300350~450500~900≥10000.550.650.700.75hD三、污水管道水力計算的一般規定36問題：為什么要做最大設計充滿度的規定？1、預留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊，為未預見水量的增長留有余地，避免污水溢出防礙環境衛生；2、有利于管道內的通風，排除有害氣體，防止管道爆炸；3、便于管道的疏通和維護管理。37（2）設計流速和設計流量和設計充滿度相應的水流平均流速。最小設計流速：保證管道內不發生淤積的流速，與污水中所含雜質有關；我國根據試驗結果和運行經驗確定最小流速為0.6m/s。最大設計流速：保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。38（3）最小設計坡度（1）（2）（3）相應于最小設計流速的坡度為最小設計坡度，最小設計坡度是保證不發生淤積時的坡度。設計充滿度一定時，管徑越大，最小設計坡度越小。規定：管徑200mm的最小設計坡度為0.004；管徑

300mm的最小設計坡度為0.003；管徑400mm

的最小設計坡度為0.0015。39為什么規定最小管徑？1．原因：（1）養護方便：一般在污水管道的上游部分，設計流量很小，若根據流量計算，則管徑會很小，根據養護經驗表明，管徑過小易堵塞，使養護管道的費用增加。而小口徑管道直徑相差一號在同樣埋深下，施工費用相差不多。（2）減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。最小管徑和最小設計坡度污水管道位置最小管徑（mm）最小設計坡度街坊和廠區內街道2003000.0040.003

不計算管段：在污水管道的上游，由于設計管段服務的排水面積較小，所以流量較小，由此而計算出的管徑也很小。如果某設計管段的設計流量小于在最小管徑、最小設計坡度（最小流速）、充滿度為0.5時管道通過的流量時，這個管段可以不必進行詳細的水力計算，直接選用最小管徑和最小設計坡度，該管段稱為不計算管段。在有沖洗水源時，這些管段可考慮設置沖洗井定期沖洗以免堵塞。管道的埋設深度有兩個意義：覆土厚度埋設深度決定污水管道最小覆土厚度的因素：冰凍線的要求地面荷載滿足街坊管連接要求地面管道三、污水管道埋設深度確定覆土厚度埋設深度42

《室外排水設計規范》規定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設在冰凍線以上；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。污水管道的埋設深度規范要求：0.15m埋設深度管道冰凍線0.15m地面國外規范規定：污水管道最小埋深，應根據當地的養護經驗確定。無養護資料時，采用如下數值：管徑小于500mm，管底在冰凍線上0.3m；管徑大于500mm，為0.5m。43防止地面荷載破壞管道的要求：動荷載靜荷載0.7m44H=h+IL+Z1-Z2+Δh滿足街坊管連接要求式中：H——街道污水管網起點的最小埋深，m；

h——街坊污水管起點的最小埋深，0.55~0.65m；

Z1——街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m；

Z2——街坊污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m；

I——街坊污水管和連接支管的坡度；

L——街坊污水管和連接支管的總長度，m；

Δh——連接支管與街道污水管的管內底高差，m。

45從以上三個因素出發，可以得到三個不同的覆土厚度，最大值就是該管段的允許最小覆土厚度。最大埋深：管道埋深允許的最大值根據技術經濟指標及施工方法決定。在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超過7~8m；在多水、流沙、石灰巖地層中，一般不超過5m。46銜接原則：

（1）盡可能提高下游管道的高程，以減少埋深，從而降低造價，在平坦地區這點尤其重要；

（2）避免在上游管道中形成回水而造成淤積；（3）不允許下游管段的管底標高和水面標高高于上游管段的管底標高和水面標高。四、污水管道的銜接47銜接方法管頂平接水面平接管底平接管頂平接管底平接上游管段終端和下游管段起端的管頂標高相同。不致產生回水，但增加下游管段的埋深。使上游管段終端和下游管段起端在指定的設計充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標高相同。在上游管段內實際水平標高可能低于下游管道的實際水面標高，易造成回水。48銜接方法管頂平接水面平接管底平接管頂平接管底平接使上游管段終端和下游管段起端的管底標高相同。適用于地勢突然變陡，管徑由大變小時采用。49一般情況下，管徑不同時采用管頂平接。管徑相同時采用水面平接。50特殊情況：同管徑，坡度變陡，管頂平接。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平接。下游管底高于上游管底下游水位高于上游水位不應發生51注意：（1）下游管段起端的水面和管內底標高都不得高于上游管段終端的水面和管內底標高。（2）當管道敷設地區的地面坡度很大時，為調整管內流速所采用的管道坡度將會小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據地面坡度采用跌水連接。（3）在旁側管道與干管交匯處，若旁側管道的管內底標高比干管的管內底標高相差1m以上時，為保證干管有良好的水力條件，最好在旁側管道上先設跌水井后再與干管相接。521、需要計算的參數：流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2、方法首先根據已知資料，計算出流量Q，根據Q值可初步確定管徑D；然后，根據Q、D值，求I、h/D、v值。在這三個未知數中，還需知道一個參數，才能求得另外兩個，此時可以在三個參數中先假設一個值，比如流速為最小流速，或是坡度為最小坡度，或是充滿度滿足一定要求等，之后進行查表或查圖，就可得出其余兩個未知數；最后要進行校核，若得出的兩個參數滿足其規定的要求，則計算完成，若不滿足要求，則需調整假設值，甚至管徑D，重新進行計算。五、排水管道水力計算方法53流量坡度充滿度流速54例1已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。(采用水力計算圖)55例1已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。56課堂小結本節主要掌握的內容：設計參數設計充滿度（h/D）設計流速（v）最小管徑（D）最小設計坡度（i）埋設深度57如何進行污水管網全面的設計與計算？？？58五、污水管道設計步驟和水力計算方法步驟：管網定線；街坊面積編號并計算其面積；劃分設計管段，并計算設計流量；水力計算，確定流量、管徑、坡度、流速、充滿度及管道埋深等。59污水管道的設計計算舉例1在小區平面上布置污水管道2街區編號并計算其面積3劃分設計管段，計算設計流量4水力計算5繪制管道平面圖和縱剖面圖601、在小區平面上布置污水管道

原始資料的整理61

布置污水管道1、在小區平面上布置污水管道622、街區編號并計算其面積633、劃分設計管段，計算設計流量644、水力計算。1、設計管段編號；2、確定設計管段的長度，列入表格；3、設計流量列入表格，設計管段起點檢查井地面標高；4、計算管段的地面坡度；5、確定其始管段的管徑以及設計v，I，h/D；6、計算各管段上、下端水面、管內底標高以及埋設深度。654、水力計算平面標注方法66某城鎮污水干溝的剖面圖（初步設計）67管道施工圖的繪制管道平面圖的繪制管道縱剖面圖的繪制68在進行管道的水力計算時，應注意如下問題：①慎重確定設計地區的控制點。這些控制點常位于本區的最遠或最低處，它們的埋深控制該地區污水管道的最小埋深。各條管道的起點、低洼地區的個別街坊和污水排出口較深的工業企業或公共建筑都是控制點的研究對象。②研究管道敷設坡度與管線經過的地面坡度之間的關系。使確定的管道坡度在滿足最小設計流速的前提下，既不使管道的埋深過大，又便于旁側支管的接入。③水力計算自上游管段依次向下游管段進行，隨著設計流量逐段增加，設計流速也應相應增加。如流量保持不變，流速不應減小。只有當坡度大的管道接到坡度小的管道時，下游管段的流速已大于1.0m/s（陶土管）或1.2m/s（混凝土、鋼筋混凝土管道）的情況下，設計流速才允許減小。

設計流量逐段增加，設計管徑也應逐段增大，但當坡度小的管道接到坡度大的管道時，管徑才可減小，但縮小的范圍不得超過50～100mm，并不得小于最小管徑。④在地面坡度太大的地區，為了減小管內水流速度，防止管壁遭受沖刷，管道坡度往往小于地面坡度。這就可能使下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此應在適當地點設置跌水井。在旁側支管與干管交匯處，若旁側支管的管內底標高比干管的管內底標高大得多時，應在旁側支管上先設跌水井，然后再與干管連接。⑤水流通過檢查井時，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項損失，檢查井底部在直線管段上要嚴格采用直線，在轉彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部水頭損失。⑥在旁側管與干管的連接點上，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側管接入。同時為避免旁側管和干管產生逆水和回水，旁側管中的設計流速不應大于干管中的設計流速。⑦為保證水力計算結果的正確可靠，同時便于參照地面坡度確定管道坡度和檢查管道間銜接的標高是否合適等，在水力計算的同時應盡量繪制管道的縱剖面草圖。在草圖上標出所需要的各個標高，以使管道水力計算正確，銜接合理。⑧初步設計時，只進行干管和主干管的水力計算。技術設計時，要進行所有管道的水力計算。第四節繪制管道平面圖和縱剖面圖平面圖和縱剖面圖是排水管道設計的主要組成部分。污水管道設計和雨水管道設計均應繪制相應的管道平面圖和縱剖面圖，二者在繪制要求上基本是一致的。根據設計階段的不同，圖紙所體現的內容和深度也不同。1．平面圖的繪制平面圖是管道的平面布置圖，應反映出管道的總體布置和流域范圍，不同設計階段的平面圖，其要求的內容也不同。

初步設計階段，一般只繪出管道平面圖。采用的比例尺通常為1：5000～1：10000，圖上應有地形、地物、河流、風向玫瑰或指北針等。新設計和原有的污水（或雨水）管道用粗單實線表示，只繪出主干管和干管。在