给排水污水管道设计计算Word文档格式.docx
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(2-1)
Q——流量,L/s
q——污水指标,m3/ha·
d,居住用地:
55m3/(ha·
d);
公共设施用地:
40
m3/(ha·
仓储用地:
20m3/(ha·
市政用地:
15
其它污水为总污水量的
10%。
A——面积,ha,在所给地区地形图上根据区域面积计算。
由于居住区生活污水定额是平均值,因此根据设计人口和生活污水定额计
算所得的是污水平均流量。
而实际上流入污水管道的污水量时刻扣在变化。
这
些变化包括季节变换,日间变换等等。
若要采用平均值计算流量,必须设定污
水变化系数来修订水量。
下表是我国《室外排水设计规范》(GBJ14—87)采用
的居住区生活污水量总变化系数值。
表
生活污水总变化系数[9]
污水平均日流量
5154070100200500≥1000
(L/S)
总变化系数(KZ)2.32.01.81.71.61.51.41.3
街区编号及面积流量如下表所示:
街区编号123456
街区面积
(ha)31.13
13.19
15.42
11.86
24.46
12.01
流量(L/s)19.813.057.147.5515.577.64
街区编号789
(1)9
(2)1011
(ha)7.34
9.34
5.93
14.23
14.23
流量(L/s)4.675.942.743.779.069.06
街区编号121314151617
(ha)11.12
40.02
20.16
24.90
25.64
流量(L/s)7.0767145.94012.8315.8516.32
街区编号18
(1)18
(2)19202122
(ha)12.45
12.45
22.23
18.38
9.78
8.89
流量(L/s)5.767.9310.2911.706.234.12
街区编号232425262728
(ha)13.04
7.41
8.15
6.67
4.45
7.41
流量(L/s)8.304.723.773.092.064.72
街区编号293031323334
(ha)6.67
3.56
3.71
3.71
流量(L/s)4.252.062.741.651.722.36
街区编号353637383940
(ha)5.93
5.19
1.48
26.68
22.23
流量(L/s)2.743.300.6916.9810.2914.15
街区编号414243444546
(ha)13.34
17.79
25.64
23.42
20.46
21.34
流量(L/s)8.4911.3216.3214.9113.0213.59
街区编号474849505152
(ha)5.19
7.56
8.45
46.39
12.97
流量(L/s)2.404.243.503.9121.488.26
街区编号535455565758
(ha)8.15
8.00
5.34
流量(L/s)3.774.533.433.093.712.47
街区编号596061626364
2.22
20.75
23.72
7.11
流量(L/s)6.181.033.7713.2110.983.29
街区编号656667686970
(ha)11.86
6.23
4.00
13.34
5.78
2.67
流量(L/s)5.492.881.852.322.681.24
街区编号71
(ha)7.11
流量(L/s)3.29
2
街区面积及流量
2.3
污水管道的水力计算
污水沟道水力学设计的原则:
为了保证购到能正常运行,以顺利地收集和
输送生活污水和工业废水,沟道水力学计算要满足下列要求:
a)
不溢流
生活污水和工业废水从沟道中溢流到地面会造成环境污染,所以污水沟道
是不允许溢流的。
为防止溢流的发生,水力计算的流量是可能出现的最大流量。
b)
不淤积
当管道中的水流流速太小时,水中的固体杂质会下沉,淤积在管道中,造
成管道堵塞,因此,管道中的流速应当不致使固体下沉而规定一个最小设计流
速。
c)
不冲刷沟壁
当管道中的流速过大时,管道中的水流会冲刷管壁,长此以往,管壁会损
坏,因此,水力计算应规定一个最大设计流速。
d)
要注意通风
生活污水和工业废水中有些物质会散发有毒气体和可燃气体,管道的设计
要按照不满流计算,在管道中的水面上保留一部分空间,作为通风排起的通道,
并为不溢流留有余地。
2.3.1水力计算基本公式
在施工中尽量注意改善管道的水力条件,使管内污水流动尽可能接近均匀
流,这样,在排水管道的水力计算中可采用均匀流公式。
流速的公式利用谢才
公式和曼宁公式连立求得[9]:
v
=
Cg
RgI
(2-2)
——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(等于水面坡度,也等于管底坡度)
C——流速系数或称谢才系数
C[10]按曼宁公式求解:
1
C
=gR
6
n
(2-3)
n——管壁粗糙系数,更具管渠材料而定。
2.3.2污水管道水力计算的设计参数
设计充满度
在设计流量情况下,充满度
h
D
<
为不满流,
=1
为满流(h
为管道中水
深,D
为直径)。
我国的污水管道设计安不满流进行设计,最大设计充满度的规
定如下表:
3
最大设计充满度[3]
管径(D)或暗渠高(H)(mm)最大设计充满度(
或
H
)
200~3000.55
350~4500.65
500~9000.70
≥10000.75
在计算污水管道充满都市。
不包括淋浴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。
这样规定的原因是:
1)
污水流量时刻在变化,很难精确计算,而且雨水或地下水可能通过检查
井盖或管道接口渗入污水管道。
因此,有必要保留一部分管道断面,为未预见
水量的增长留有余地,避免污水一处妨碍环境卫生。
2)
污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体。
此为,污水中如含
有汽油、苯、石油等易燃液体是,可能形成爆炸性气体。
故需留出适当的空间,
以利于管道的通风,排除有害气体,对于管道爆炸有良好的效果。
3)
便于管道的疏通和维护管理。
设计流速
和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。
污水在管内
流动缓慢时,污水中所含杂质可能下沉,产生淤积;
当污水流速增大时,可能
产生冲刷现象,甚至损坏管道。
为了防止管道中产生淤积或冲刷,设计流速不
宜过小或者过大,应在最大和最小设计流速范围之内。
最小设计流速是保证管道内部发生淤积的流速。
根据国内污水管实际运行
情况的观测数据并参考国外经验,污水管道的最小设计流速定为
0.6m/s[3],当
含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道,其最小设计流速应适当增大。
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速,一般,金属管道的最大设计流
速为
10m/s,非金属管道的最大设计流速为
5m/s[3]。
最小管径
在污水管道系统的上游部分,污水管段的水急流量一般很小,若根据设计
流量计算管径,则管径会很小,极易堵塞。
根据污水管道的养护纪录统计,直
径为
150mm
的支管的堵塞次数,可能达到直径为
200mm
的支管的堵塞次数的两
倍,使管道养护费用增加。
然而,在同样埋深条件下,直径
与
150mm
的管道造价相差不多,而采用较大管径可减小管道坡度,以减小管道埋深。
我
们为了护养工作的方便规定最小埋深如下表所示:
4
污水沟管的最小管径及最小设计坡度[11]
沟道位置最小管径/mm最小设计坡度/i
在街坊和厂区内2000.004
在街道下3000.003
最小设计坡度
在污水管道系统设计中,通常是管道埋设坡度与实际地区的地面坡度基本
一致,但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速,以防止管道内产生
沉淀。
所以最小设计坡度是最小设计流速时的管道坡度。
管径相同的管道,因充满度不同,其最小坡度也不同。
我们规定
的
最小设计坡度
0.004;
管径
的最小设计坡度
0.003。
在给定管径的圆形管
道中,满流与半满流运行时的流速是相等的,处于满流与半满流之间的理论流
速略大一些,而随着水深降至半满流以下,则其流速逐渐下降,故在确定最小
管径的最小坡度时采用的实际充满度为
0.5。
e)
埋设深度
污水管道的埋深是管道的内壁距地面的垂直距离。
管
道埋深影响管道造价,与管道材料、直径、施工现场地质条
件和管道埋设深度等条件有关。
一条管道的埋深分为起点埋
深、终点埋深和管道平均埋深,管段平均埋深是起点埋深和
终点埋深的平均值。
为保证污水管道不受外界压力和冰冻的
影响和破坏,我们规定一个最小覆土厚度。
污水管道内的污
水是利用重力从高处流向低处的。
当管道内的坡度大于地面
坡度时,管道系统的埋深会越来越大。
埋深越大,则造价越
高,因此,管道也有一个最大埋深限值。
一般,管道起点最
小埋深应有
0.6~0.7m[3];
干燥土壤中,最大埋
深不超过
8~9m;
多水、流沙、石灰岩地层中,不超过
5m。
超过最大埋深时,应考虑设置提升泵站。
2.3.3污水管道的设计
这是本设计的最重要部分。
首先应确定排水区界,划分排水流域。
该片区
有两个污水处理厂,分别在片区的最北部的东西两边。
因此,可划分为两个区
域,以淮海路为分界线,西边区域的污水流入四季青污水处理厂,东边区域的
污水流入第二污水处理厂。
主干管沿大运河敷设,干管沿道路由北向南敷设。
主要的管道布置如图所示,沿线流量如表所示,水力计算如表所示。
5
干管
水力计算表
管段编号
管道长度
设计流量
(m)(L/s)
管径
(mm)
坡度
流速
充满度(m)
(m/s)
h/D
降落量
(m)
123456789
7~8346.1412.323000.00310.60.340.1021.073
8~9115.3819.123000.0030.650.440.1320.346
9~10230.7631.373500.00240.690.50.1750.554
10~11153.8445.823500.00240.710.620.2170.369
11~12230.7653.244500.0020.720.470.2120.462
12~13192.356.454500.0020.730.480.2160.385
13~14153.8461.384500.0020.750.510.2300.308
14~15192.372.724500.00160.750.610.2750.308
15~16192.381.995000.00160.760.550.2750.308
16~17307.6898.365000.00150.760.620.3100.462
17~1346.14106.35000.001750.820.630.3150.606
设计地面标高(m)设计水面标高(m)设计管内底(m)埋设深度(m)
上端下端上端下端上端下端上端下端
1011121314151617
20.2020.2019.60218.52919.50018.4270.7001.773
20.2020.2018.52918.18318.39718.0511.8032.149
20.2020.2018.17617.62218.00117.4472.1992.753
20.2020.2017.62217.25317.40517.0362.7953.164
20.2020.2017.14716.68616.93616.4743.2643.726
20.2020.2016.68616.30116.47016.0853.7304.115
20.2020.2016.30115.99316.07215.7644.1284.436
20.2020.2015.99315.68615.71915.4114.4814.789
20.2020.2015.63615.32915.36115.0544.8395.146
20.2020.2015.32914.86715.01914.5575.1815.643
20.2020.2014.86714.26114.55213.9465.6486.254
18~19461.5212.083000.00320.610.340.1021.477
19~20192.319.323000.0030.6510.4250.1280.577
20~21192.324.423000.0030.690.4590.1380.577
21~22230.7631.813500.00240.690.50.1750.554
22~23192.338.973500.00240.720.5530.1940.462
23~24153.8453.124500.0020.720.460.2070.308
24~25192.371.084500.001850.750.560.2520.356
25~26230.7681.545000.001750.760.530.2650.404
26~27269.22116.315000.00180.850.660.3300.485
27~3307.68121.555000.00230.940.660.3300.708
设计地面标高(m)设计水面标高(m)设计管内底标高(m)埋设深度(m)
20.220.219.39817.92119.50018.0230.72.177
20.220.217.92117.34417.79417.2172.4062.983
20.220.217.34416.76717.20716.6302.9933.570
20.220.216.75516.20116.58016.0263.6204.174
20.220.216.20115.73916.00715.5464.1934.654
20.220.215.65315.34515.44615.1384.7545.062
20.220.215.34514.98915.09314.7375.1075.463
20.220.214.95214.54814.68714.2835.5135.917
20.220.214.54814.06414.21813.7345.9826.466
20.220.214.06413.35613.73413.0236.4667.177
28~29384.657.14000.002140.750.580.2320.823
29~30115.3860.844500.00210.760.50.2250.242
30~31346.14113.495000.00170.850.630.3170.588
31~32461.52135.236000.00170.850.550.3300.785
32~33346.14156.786000.00170.880.60.3600.588
33~34230.761786000.0020.980.620.3720.462
34~35307.68200.047000.0061.470.380.2661.846
35~5269.22204.627000.00581.520.390.2731.561
20.220.219.43218.60919.218.37711.823
20.220.218.55218.31018.32718.0851.8732.115
20.220.218.31017.72017.99317.4052.2072.795
20.220.217.63516.85017.30516.5202.8953.680
20.220.216.85016.26216.49015.9023.7104.298
20.220.216.26215.80015.89015.4284.3104.772
20.220.215.59413.74815.32813.4824.8726.718
20.220.213.74812.18713.47511.8926.7258.308
设计流量管径坡度流速充满度(m)降落量
(m)(L/s)(mm)(m/s)h/Dh(m)
36~37384.615.083000.0030.620.390.1171.154
37~38115.3819.273000.0030.660.440.1320.346
38~39269.2227.643000.0030.720.540.1620.808
39~40461.5252.74000.0020.730.5750.2300.923
40~41384.671.234500.0020.780.560.2520.769
41~42230.7677.064500.00180.780.590.2660.415
42~6538.44110.745000.0020.870.620.3101.077
20.220.219.31718.16319.218.04612.154
20.220.218.16317.81718.03117.6852.1692.515
20.220.217.81717.00917.65516.8472.5453.353
20.220.216.97716.05416.74715.8243.4534.376
20.220.216.02615.25715.77415.0054.4265.195
20.220.215.25714.84214.99214.5765.2085.624
20.220.214.83613.75914.52713.4495.6746.751
1234567