排水管道工程第2章课件.ppt
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1、排水管道工程排水管道工程第二章第二章 污污水管道系水管道系统统的的设计设计污水管道系统:收集、输送污水的管道及其附属构筑物。污水管道系统:收集、输送污水的管道及其附属构筑物。主要设计内容:主要设计内容:1.1.设计数据的确定(人口、面积、污水定额等);设计数据的确定(人口、面积、污水定额等);2.2.污水管道的平面布置;污水管道的平面布置;3.3.污水管道设计流量计算和水力计算;污水管道设计流量计算和水力计算;4.4.污水管道附属构筑物(泵站、倒虹管)设计计算;污水管道附属构筑物(泵站、倒虹管)设计计算;5.5.污水管道系统在街道横断面上的位置的确定;污水管道系统在街道横断面上的位置的确定;6
2、.6.绘制污水管道系统的平面图和纵剖面图。绘制污水管道系统的平面图和纵剖面图。第二章第二章 第一第一节节 设计资设计资料的料的调查调查及方案确定及方案确定一、一、设计资设计资料的料的调查调查 调查调查什什么么?有什?有什么么作用?作用?1.1.明确任明确任务务的的资资料料查查:城:城镇镇的整体的整体规划规划及管道所涉及的所有市政及管道所涉及的所有市政部部门门的的规划规划;明确:工程的明确:工程的设计设计范范围围、设计设计期限、人口、期限、人口、拟拟采用的排水体制、采用的排水体制、污污水定水定额额、已有管道走向、已有管道走向、地下管道地下管道状况状况等等。等等。第二章第二章 第一第一节节 设计资
3、设计资料的料的调查调查及方案确定及方案确定2.2.当当地自然因素方面的地自然因素方面的资资料料(1 1)地形)地形图图(2 2)气气象象资资料料气温气温、风风、降雨、空、降雨、空气湿气湿度等等度等等(3 3)水文)水文资资料料受受污污河流的水量、流速、水位、洪水等河流的水量、流速、水位、洪水等(4 4)地)地质资质资料料地表地表组组成及承成及承载载力、地下水水位、地震情力、地下水水位、地震情况况第二章第二章 第一第一节节 设计资设计资料的料的调查调查及方案确定及方案确定3.3.有有关关工程方面的工程方面的资资料料主要是道路、管主要是道路、管线规划线规划第二章第二章 第一第一节节 设计资设计资料
4、的料的调查调查及方案确定及方案确定二、方案确定二、方案确定当通过仔细的收集设计资料后,会有很多情况摆在设当通过仔细的收集设计资料后,会有很多情况摆在设计人员面前,这些情况的每个个体,尤其是一些困难计人员面前,这些情况的每个个体,尤其是一些困难的解决方法都会直接影响到设计方案的确定。的解决方法都会直接影响到设计方案的确定。设计人员可能会设计出有多套方案,每个方案各有利设计人员可能会设计出有多套方案,每个方案各有利弊,因此,必须进行针对性的研究,从而找出一个相弊,因此,必须进行针对性的研究,从而找出一个相对最佳的。对最佳的。第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定一、一、污
5、污水水设计设计流量的流量的计计算算污水设计流量:污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。污水设计流量包括生活污水和工业废水两类。第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定)/(864003600241sLkNnKNnQzz式中式中Q Q1 1居民生活污水设计流量(居民生活污水设计流量(L/sL/s););n n居民生活污水定额(居民生活污水定额(L/capdL/capd););N 设计人口数;设计人口数;Kz 生活污水量总变化系数。生活污水量总变化系数。1.1.生活生活污污水水设计设计流量流量(1 1)居住)居住区区生活生活污污水水设计设计流量流量
6、capcap人人第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定综合生活污水定额综合生活污水定额(还包括公共建筑排放的污水还包括公共建筑排放的污水)第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定设计人口人口密度设计人口人口密度服务面积服务面积总人口密度:包括所有地区面积总人口密度:包括所有地区面积街区人口密度:只包括街区建筑面积街区人口密度:只包括街区建筑面积1ha1ha10000m10000m2 2第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定变化系数变化系数通常用变化系数来反映城镇污水量的变化程度。变化系数有日变通常用变化系数来反映城镇污
7、水量的变化程度。变化系数有日变化系数、时变化系数和总变化系数。化系数、时变化系数和总变化系数。日变化系数日变化系数K Kd d:在一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称在一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数。为日变化系数。时变化系数时变化系数K Kh h:最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值,称为时变化系数。值,称为时变化系数。总变化系数总变化系数KzKz:最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数。值称为总变化系数。Kz=KKz=Kd dKKh h 设设:2424dd
8、dhddQQQQQ平均日平均时流量最大日平均时流量最大日最大时流量平均日流量一年中最大日流量dddQQK 24ddhhQQK 24ddhZQQK则则:ZddhddhddhdKQQQQQQKK2424第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定污水平均日流污水平均日流量(量(L/sL/s)5 515154040707010010020020050050010001000总变化系数总变化系数KzKz2.32.32.02.01.81.81.71.71.61.61.51.51.41.41.31.3第二章第二章 第二第二
9、节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定10003.1100057.253.211.0dddzQQQQK第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定1112221122221212136003600()AB KA B KC DC DQTQL sAABBK式中 工业企业生活污水及淋浴污水设计流量 一般车间最大班职工人数(cap)热车间最大班职工人数(cap)一般车间职工生活污水定额,以25(L(cap 班))计 热车间职工生活污水定额,以35(L(cap 班))计 21212KCCDDT一般车间生活污水量时变化系数,以3.0计 热车间生活污水量时变化系数,以2.5计 一般车
10、间最大班使用淋浴的职工人数(cap)热车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)一般车间的淋浴污水定额,以40(L(cap 班))计 高温、污染严重车间的淋浴污水定额,以60(L(cap 班))计 每班工作min时数(h)淋浴时间以60计。第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定TKMmQZ360032.2.工业废水设计流量工业废水设计流量系数第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定对于一个工矿企业而言,在某一段时期,由于期生产规模对于一个工矿企业而言,在某一段时期,由于期生产规模不会发生很大变化。不会发生很大变化。所以,工业废水的日变化系数不会发生
11、太大变化,一般就所以,工业废水的日变化系数不会发生太大变化,一般就取取1 1。Kz=Kd Kh 则,则,Kz Kh工业废水的总变化系数工业废水的总变化系数K KZ Z等于时变化系数等于时变化系数 。时变化系数时变化系数冶金废水化工废水纺织废水食品废水皮革废水造纸废水1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.8 第二章第二章 第二第二节节 污污水水设计设计流量的确定流量的确定)/(4321sLQQQQQ地下水渗入量地下水渗入量Q Q4 4第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算一、一、污污水管道的水管道的污污水流水流动动特点特点类似与小溪汇成河
12、,支流汇成大江大河。城市污水管道类似与小溪汇成河,支流汇成大江大河。城市污水管道系统中,污水也是由无数小支管到支管到干管再到主干系统中,污水也是由无数小支管到支管到干管再到主干管,呈树枝状。管,呈树枝状。污水在污水管道系统中特点:污水在污水管道系统中特点:1.1.与给水不同,污水主要靠重力自流方式从高向低流。与给水不同,污水主要靠重力自流方式从高向低流。2.2.绝大部分时间为非压力流。绝大部分时间为非压力流。3.3.虽然水中有污染物,但仍假定是均匀流虽然水中有污染物,但仍假定是均匀流。第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算IRCAQ流速公式:流量公式:第二章第二章 第
13、三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算2132213261111IRAnIRnQRnC公式可得:将上式带入流量和流速n n:管壁摩擦系数。:管壁摩擦系数。常用的混凝土、钢筋混凝土常用的混凝土、钢筋混凝土n n0.0140.014。第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算规定最大设计充满度原因:规定最大设计充满度原因:污水量很难精确计算,应该留有余地;污水量很难精确计算,应该留有余地;有利于管内通风,排除有害气体,防止爆炸;有利于管内通
14、风,排除有害气体,防止爆炸;便于管道的疏通和维护管理便于管道的疏通和维护管理 。第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算2.2.设计流速:设计流速:与设计流量,设计充满度相对应的水流平均速度叫做设与设计流量,设计充满度相对应的水流平均速度叫做设计流速;计流速;为了保证管内不发生淤积,规定了最小设计流速为为了保证管内不发生淤积,规定了最小设计流速为0.6m/s0.6m/s;为保证管道不被冲刷损坏规定了最大设计流速,金属管为保证管道不被冲刷损坏规定了最大设计流速,金属管道为道为10m/s10m/s,非金属管道,非金属管道5m/s5m/s。第二章第二章 第三第三节节 污污水管
15、道的水力水管道的水力计计算算污水管道位置最小管径(mm)街坊和厂区内街道2003003.3.最小管径:最小管径:第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算4.4.最小设计坡度最小设计坡度:相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度为最小设相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度为最小设计坡度;计坡度;污水管道位置污水管道位置最小管径(最小管径(mmmm)最小设计坡度最小设计坡度街区和厂区内街区和厂区内街街 道道2002003003000.0040.0040.0030.003第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算5.5.污水管道的埋设深度污水管道的埋
16、设深度污水管道的土方施工占总投资的污水管道的土方施工占总投资的50507070,因此在保,因此在保证工程质量的条件下,减少埋身非常重要。证工程质量的条件下,减少埋身非常重要。(1 1)埋深概念:)埋深概念:a.a.覆土厚度:管道外壁到地覆土厚度:管道外壁到地面的距离;面的距离;b.b.埋设深度:管道内壁到地埋设深度:管道内壁到地面的距离;面的距离;第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算室外排水室外排水设计规设计规范范规规定:无保定:无保温温措施的生活措施的生活污污水水管道或水管道或水温与温与生活生活污污水
17、接近的工水接近的工业废业废水管道、管底可水管道、管底可埋埋设设在冰在冰冻线冻线以上以上0.15m0.15m。第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算室外排水设计规范室外排水设计规范规定:在车行道下的排水管道,规定:在车行道下的排水管道,其最小覆土厚度一般不得小于其最小覆土厚度一般不得小于0.7 m0.7 m。在对排水管道采取适当的加固措施后,其最小覆土厚度在对排水管道采取适当的加固措施后,其最小覆土厚度值可以酌减。值可以酌减。防止地面荷载破坏管道的要求:动荷载静荷载 0.7m第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污
18、水管道的水力水管道的水力计计算算为了让住宅里面的产生的污水能够顺畅的排出进入小区,为了让住宅里面的产生的污水能够顺畅的排出进入小区,从而进入街道污水管道,就必须满足街道地下管道的埋深从而进入街道污水管道,就必须满足街道地下管道的埋深大于或等于街区管道埋深,而街区管道埋深必须大于或等大于或等于街区管道埋深,而街区管道埋深必须大于或等于住宅出户管的埋深。于住宅出户管的埋深。Z Z1 1Z Z2 2L LH HD Dh h街道管道街道管道街街区污区污水管水管出出户户管管连连接支管接支管hZZLIhH21第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污水
19、管道的水力水管道的水力计计算算 第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算五、污污水管道水力计计算的方法21321IRAnq21321IRnv在具体的计算中,已知设计流量在具体的计算中,已知设计流量Q Q以及管道粗糙系数以及管道粗糙系数n n,需要求管径需要求管径 D D、充满度、充满度h/Dh/D,水力半径,水力半径R R,管道坡度,管道坡度I I 和和流速流速 v v,两个方程式:,两个方程式:需要知道需要知道3 3个已知条件,才能求出另外两个。这样做很个已知条件,才能求出另外两个。这样做很难,因此目前大
20、家采用水力计算图来计算。难,因此目前大家采用水力计算图来计算。第二章第二章 第三第三节节 污污水管道的水力水管道的水力计计算算水力计算示意图水力计算示意图 (p161 附录附录2-2)水力计算图表达了水力计算图表达了D、n、Q Q、v v、I I 、h/Dh/D之之间间的的关关系系。图中,图中,D和为已知,和为已知,Q、h/D、I、v中只中只要知道了其中的任意要知道了其中的任意2个条件,就可以从个条件,就可以从图中找出其他图中找出其他2个条个条件。件。第二章第二章 第四第四节节 污水管道设计污水管道设计1.1.划定排水区界,划分排水流域划定排水区界,划分排水流域2.2.管道定线和平面布置的组合
21、管道定线和平面布置的组合3.3.控制点的确定和泵站的设置地点控制点的确定和泵站的设置地点4.4.设计管段及设计流量的确定设计管段及设计流量的确定5.5.污水管道的衔接污水管道的衔接6.6.污水管道在街面上的位置污水管道在街面上的位置主要主要内内容容第二章第二章第四节第四节污水管道设计污水管道设计排水区界排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。划的设计规模确定的。在排水区界内,一般根据地形划分为若干个排水流域。在排水区界内,一般根据地形划分为若干个排水流域。(1 1)在丘陵和地形起伏的地区:在丘陵和地形起伏的地区:流域的分界线与
22、地形流域的分界线与地形的分水线基本一致,由分水线所围成的地区即为一个排的分水线基本一致,由分水线所围成的地区即为一个排水流域。水流域。(2 2)在地形平坦无明显分水线的地区:在地形平坦无明显分水线的地区:可按面积的大可按面积的大小划分,使各流域的管道系统合理分担排水面积,并使小划分,使各流域的管道系统合理分担排水面积,并使干管在最大合理埋深的情况下,各流域的绝大部分干管在最大合理埋深的情况下,各流域的绝大部分污水能自流排出。污水能自流排出。1.1.划定排水区界,划分排水流域划定排水区界,划分排水流域 P P1313 IIIIIIIV第二章第二章第四节第四节污水管道设计污水管道设计2 2管道定管
23、道定线线和平面布置的和平面布置的组组合合遵循的主要原遵循的主要原则则:应尽应尽可能地在管可能地在管线较线较短和埋深短和埋深较较小的小的情情况况下,下,让让最大最大区区域的域的污污水能自流排出;水能自流排出;考考虑虑因素:因素:地形、排水体制和、地形、排水体制和、污污水水厂厂和出水口位置,和出水口位置,水文地水文地质条质条件,道路件,道路宽宽度,地下管度,地下管线线等等。等等。(1)(1)管道定管道定线线:在城:在城镇总镇总平面平面图图上确定上确定污污水管道的位置和水管道的位置和走向。走向。管道平面布置:包括全部支管、干管、主干管、泵站、管道平面布置:包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出
24、水口的具体位置和资料。污水厂、出水口的具体位置和资料。定线顺序:主干管、干管、支管。定线顺序:主干管、干管、支管。IIIIIIIVIIIIIIIV第二章第二章第四节第四节污水管道设计污水管道设计地形是管道定线的主要影响因素。地形是管道定线的主要影响因素。结合污水管道的布置形式(六种)理解。结合污水管道的布置形式(六种)理解。(1 1)主干管)主干管l地形平坦或略有坡度,主干管一般平行于等高线布置,在地势地形平坦或略有坡度,主干管一般平行于等高线布置,在地势较低处,沿河岸边敷设,以便于收集干管来水。较低处,沿河岸边敷设,以便于收集干管来水。l地形较陡,主干管可与等高线垂直,这样布置主干管坡度较大
25、,地形较陡,主干管可与等高线垂直,这样布置主干管坡度较大,但可设置数量不多的跌水井,使干管的水力条件改善,避免受但可设置数量不多的跌水井,使干管的水力条件改善,避免受到严重冲刷。到严重冲刷。l避开地质条件差的地区避开地质条件差的地区l主干管的走向取决于污水厂和出水口位置。主干管的走向取决于污水厂和出水口位置。平面图第二章第二章第四节第四节污水管道设计污水管道设计(2 2)干管)干管 尽量设在地势较低处,以便支管顺坡排水;尽量设在地势较低处,以便支管顺坡排水;地形平坦或略有坡度,干管与等高线垂直(减小埋深)地形平坦或略有坡度,干管与等高线垂直(减小埋深)地形较陡,干管与等高线平行(减少跌水井数量
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