2-3排水工程.ppt
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- 排水工程
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1、第三节第三节 园林排水工程园林排水工程 (一)污水的分类:(一)污水的分类:污水按照来源和性质分为三类:生活污水、工业废水和降水。1、生活污水、生活污水 指人们在日常生活中所使用过的水,主要包括从住宅、机关、学校以及其他公共建筑和工厂内人们日常生活所排出的水。2、工业废水、工业废水 指工业生产过程中产生的或使用过的水,来自车间、矿场等地。根据污染程度不同,又分为生产废水和生产污水。(1)生产废水:)生产废水:指生产过程中水质只受到轻微污染或只是水温升高,不经处理可直接排放的工业废水,如一些机器的冷却水等等。园林中只有浇盆花的过滤水和服务设施中中央空调的冷却水等。(2)生产污水:)生产污水:指生
2、产过程中,受到严重污染的水,需经处理后方可再利用排放。这类污水在园林中很少,因为在公园及风景区不允许工业生产存在。3、降、降 水水 降水指在地面上径流的雨水和冰雪融化水,降水的特点是集中,径流量大。降水一般较清洁,但初期的雨水,由于含淋洗大气及冲洗建筑物、地面等挟带的各种污染物,通常比较脏,含有较多污染物。(二)排水工程系统的组成(二)排水工程系统的组成 在园林中有生活污水排水系统和雨水排水系统。1、生活污水排水系统、生活污水排水系统 它的任务是收集园林中各类建筑的污水,排出至城市生活污水管道系统或自行处理。包括下面几个方面:(1)室内污水管道系统和设备:)室内污水管道系统和设备:收集建筑室内
3、生活污水并将其排出至室外庭院的污水管道中。(2)室外污水管道系统:)室外污水管道系统:分布在房屋出户管以外,布置在公园中埋在地下靠重力流输送,生活污水经园内污水管道系统,再流向城市管道系统。在园林中,一般污水管道系统只包括上述两项,在风景区须设置以下部分:(3)污水泵站及压力管道:)污水泵站及压力管道:污水一般以重力流排除,但受到地形等条件的限制需把低处的污水向上提升,需设泵站,并相应地设压力管道。(4)污水处理与利用建筑物:)污水处理与利用建筑物:城市的污水处理厂和风景区的污水处理设施。(5)出水口:)出水口:经过处理的污水排入自然水面的出口。2、雨水排水系统、雨水排水系统 园林中的雨水排水
4、系统主要用来收集经流的雨水,将其排入园林中的水体或城市雨水排水系统。包括:(1)房屋雨水管道系统和设备:)房屋雨水管道系统和设备:收集房屋的屋面雨水包括天沟、竖管及房屋周边的雨水沟。(2)公园雨水管渠系统:)公园雨水管渠系统:包括雨水管渠、雨水口、检查井、跌水井等等。(3)出水口:)出水口:雨水排入天然水体的出口。(三)排水工程系统的体制(三)排水工程系统的体制 对生活污水、工业废水和降水所采用的不同的排除方式所形成的排水系统,称为排水体制排水体制,又称排水制度排水制度。可分为合流制和分流制两类。1、合流制排水系统、合流制排水系统 将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统,分为:直
5、排式合流制:直排式合流制:管渠系统布置就近坡向水体,分若干排水口,混合的污水不经处理和利用直接排入水体。截流式合流制:截流式合流制:在直排式合流制的基础上,临近水体建造一条截流干管,同时在干管上设溢流井和污水处理厂。晴天和初雨时,所有污水都送至污水处理厂;当雨量增大,混合污水水量超过一定数量后,其超出部分过溢流井并排入水体。全处理合流制:全处理合流制:污水、废水、雨水混合汇集,输送到污水厂进行处理后再排放。2、分流制排水系统、分流制排水系统 将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或以上独立的管渠内排除的系统。又可分为:完全分流制:完全分流制:分设污水和雨水两个管渠系统,前者汇集生活污水、部分工业
6、生产污水,经处理后排放和利用,后者汇集雨水和部分工业生产废水,就近排入水体。不完全分流制:不完全分流制:只有污水管道系统而没有完整的雨水排水系统。污水通过污水系统流至污水厂,经过处理利用后排入水体。雨水通过地面、道路边沟和明渠泄入天然水体。这种体制必须具备有利的地形和健全的明渠水系的地方。在有水体的公园、风景区大多采用这种方法。半分流制(截流式分流制):半分流制(截流式分流制):既有污水排水系统,又有雨水排水系统。与完全分流制的不同之处是在于它具有初期雨水引入污水管道的特殊设施,称雨水跳越中,小雨时,雨水和污水同时排入污水处理厂;大雨时雨水跳越截流干管经雨水出流干管排入水体。二、园林排水特点及
7、排水方式二、园林排水特点及排水方式(一)园林排水特点(一)园林排水特点 1、排水主要是雨水和少量污水 2、公园风景区大多具有地形起伏和水面,有利于地面排水和雨水的排除。3、园林中有大量的植物,可以吸收部分雨水,同时还需考虑旱季植物对水的需要,要注意保水。4、园林排水方式可采取多种形式,在地面上的形式应尽可能结合园林造景。(二)园林排水方式二)园林排水方式 园林排水特点决定园林的排水方式:以地面排水方式为主结合沟渠和管道排水,我国大部分公园绿地中都是采用这种方式。1、地面排水、地面排水 利用园林中地形条件,通过竖向设计将谷、涧、沟、道路等加以组织,划分排水区域,并就近排入园林水体或城市雨水干管。
8、地面排水方式可以归结为四个字:拦、蓄、分、导 拦:把地表水有组织地拦截,减少地表经流对园林建筑及其他重要景点的影响。蓄:利用绿地保水、蓄水和地表洼地与池塘畜水。分:用山石、地形、建筑墙体将大股地表经流分成多股细流以减少危害。导:把多余的地表水或造成危害的地表径流通过地表、明沟和管渠及时排至水体或城市雨水干管。2、明沟排水、明沟排水利用各种明沟,将地表水有组织地排放,明沟的坡度根据材料而定,不小于4。3、管道排水、管道排水主要用于排除园林生活污水、低洼地雨水或公园中没有自然水体时的雨水。三、地表径流的排除三、地表径流的排除 地表径流是指经土壤、地被物吸收、填充洼地及在空气中蒸发后余下的在地表面流
9、动的那部分降水。(一)竖向设计(一)竖向设计 1、控制地面坡度,使之不要过陡,不至于造成过大的地表径流速度。如果坡度大而不可避免,需设加固措施。2、同一坡度(即使坡度不大)的坡面不宜延续过长,应有起伏变化,坡度陡缓不一,以免地表经流一冲到底,造成大的地表经流。3、利用顺等高线的盘谷山道、谷线等组织拦截,分散排水。4、利用植被(特别是地被和草皮植物)护坡,减少和防止地表的冲刷。(二)工程措施(二)工程措施 1、消能石、消能石:2、挡水石和护土筋:、挡水石和护土筋:3、出水口:、出水口:园林排水应结合理水、道路布局等,布置成各种不同的水景(下图)。(三)利用植物(三)利用植物 园林中要求没有裸露地
10、面,一是为了减少扬尘,另外就是减少地表冲刷,同时植物可以吸收一部分水分,植物防地表冲刷主要是草皮和地被植物。(四)埋管排水(四)埋管排水 在地势低洼处,无法用地面排水时,可能利用管渠进行排水,尽快地把公园内的积水排入园内水体或城市排水管道中。道路与排水结合处理道路与排水结合处理四、雨水管渠设计四、雨水管渠设计 公园绿地中,雨水主要靠地表排除,但局部地区如广场、建筑和难以公园绿地中,雨水主要靠地表排除,但局部地区如广场、建筑和难以利用地表排水地段,需采取管渠排水形式,以便尽快排除公园绿地中的雨利用地表排水地段,需采取管渠排水形式,以便尽快排除公园绿地中的雨水。水。(一)布置原则:(一)布置原则:
11、1、充分利用地形,就近排入水体。、充分利用地形,就近排入水体。2、结合道路规划布局:雨水管道一般宜沿道路设置。、结合道路规划布局:雨水管道一般宜沿道路设置。3、结合竖向设计:进行公园竖向设计时,应充分考虑排水的要求,、结合竖向设计:进行公园竖向设计时,应充分考虑排水的要求,以便能合理利用地形。以便能合理利用地形。4、雨水管渠形式的选择:自然或面积较大的公园绿地中,宜多采取、雨水管渠形式的选择:自然或面积较大的公园绿地中,宜多采取自然明沟形式,在城市广场、小游园以及没有自然水体的公园中可以采取自然明沟形式,在城市广场、小游园以及没有自然水体的公园中可以采取盖板明沟和雨水暗管形式排水。盖板明沟和雨
12、水暗管形式排水。5、雨水口布置应使雨水不致漫出道路而影响游人行走,在汇水点,、雨水口布置应使雨水不致漫出道路而影响游人行走,在汇水点,低洼处要设雨水口,注意不要设在对游人不便的地方。低洼处要设雨水口,注意不要设在对游人不便的地方。道路雨水口的间道路雨水口的间距,取决于道路坡度,汇水面积及路面材料,一般距,取决于道路坡度,汇水面积及路面材料,一般25-60m。(二)雨水管渠设计流量确定(二)雨水管渠设计流量确定 要确定雨水管渠的断面尺寸和坡度,必先确定管渠的设计流量,而雨水管渠的设计流量与地区降雨强度、地面状况、汇水面积等有关。1、暴雨强度公式、暴雨强度公式 雨量分析的目的是分析多年的降雨资料,
13、找出表示暴雨特征的降雨历时、降雨强度与降雨重现期之间的关系,作为雨水管渠设计的基础。降雨强度降雨强度指某一连续降雨时段内的平均降雨量。h 式中:i降雨强度(mm/min)i=t降雨历时,即连续降雨的时间(min)t h降雨历时内的降雨量(用深度mm表示)降雨强度也可用单位时间内单位面积上的降雨体积q(L/s.hm2)表示。1100010000 q=i=167i 100060 在设计雨水管渠时,根据各地的雨量资料,可以推算出暴雨的强度公式。按照规划,暴雨公式一般采用下列形式:167A1(1+clgP)式中:q暴雨强度(l/s.hm2)q=P重现期(年)(也用T表示)(t+b)n t降雨历时(mi
14、n)A1,c,b,n地方参数,统计方法确定 暴雨强度的频率是指等于或大于该暴雨强度发生的机会,而暴雨强度的暴雨强度的重现期重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均间隔时间,以P表示,以年为单位。3、集水时间:、集水时间:连续降雨的时段称为降雨历时降雨历时,降雨历时可以指全部降雨的时间,也可以指其中任一时段。设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为设计降雨历时。雨水管渠的设计降雨历时t由两部分组成:包括从汇水面积最远点流到第一个雨水口地面集水时间t1,以及雨水在设计雨水管的上游管段内的流行时间t2,可用公式表示:t=t1+mt2式中:t 设计降雨历时(min)t1 地面集水时
15、间(min)t2 雨水在设计管段上游管段流行的时间(min)m 延续系数 管道m=2,明渠m=1.2 地面集水时间t1受地形、地面铺砌材料、地面种植情况以及汇水面积大小等因素的影响。而雨水在管段中流水时间t2可依下式计算:L t2=(min)式中:L上游各管渠的长度(m)60V V上游各管渠的设计流速(L/S)2、重现期(、重现期(P)降落到地面的雨水,只有一部分径流入雨水管道,其径流量与降雨量的比值就是径流系数径流系数,与地表渗水性、地表材料、地面坡度等有关,同时也受降雨历时、暴雨强度的影响。径流量 =降雨量 不同材料的覆盖表面的经流系数不同,由不同种类地面的排水面积的径流分数用加数平均法计
16、算:fii 式中:fi汇水面积上各类地面的面积 =i各类地面相应径流系数 F F汇水总面积5、雨水管渠设计流量公式、雨水管渠设计流量公式 Q=167Fi=Fq 式中:Q 雨水设计流量(l/s)F 设计管段排水面积(hm2)i 设计降雨强度(mm/min)q 设计降雨强度(L/s.hm2)径流系数 4、径流系数、径流系数(三)雨水管渠水力计算(三)雨水管渠水力计算 1、计算公式:不管是雨水、污水、都按液体在管渠中均匀流动(即在过水断面上每一条流线的流速大小和方向沿流程不变)计算。管道水力学的两个基本公式(均匀流):流量公式:Q=V 流速公式:V=C R I (谢才公式)式中:Q设计管段的设计流量
17、 设计管段的过水断面面积 V过水断面的平均流速 R水力半径 I水力坡度(即水面坡度、等于管底坡度)C流速系数或谢才系数一般 C=R将上式代入 V=R I Q=V式中 n 管渠壁的粗糙系数,由管渠材料定,见下表。1/61n 1n 1/22/3排水管渠粗糙系数表排水管渠粗糙系数表管渠种类n值管渠种类N值陶土管0.013浆砌砖渠道0.013混凝土和钢筋混凝土管0.013-0.014浆砌块石渠道0.017石棉水泥管0.012干砌块石渠道0.020-0.030铸铁管0.013土明渠(带或不带草皮)0.025-0.030钢管0.012木槽0.012-0.014水泥砂浆拌面渠道0.013-0.014 2、雨
18、水管渠水力计算的设计数据、雨水管渠水力计算的设计数据 雨水管道一般采用圆形断面,但当直径超过2m时,也可用矩形、半园形和马蹄形。明渠一般采用矩形或梯形,也可以是三角形或自然弧性,材料的种类可以选用石料、混凝土和三合土等(见下图)。为便于维修和排水通畅,矩形或梯形断面底宽不小于0.3m,边坡视土壤及护面材料而不同(教材P111表2-2-2),用砖石或混凝土块铺砌的明渠,一般采用1:0.751:1的边坡。为保证雨水管渠正常工作避免发生淤积、冲刷等情况,规范对有关数据作了规定。设计充满度:设计充满度:在设计流量下,管道中的水深h和管径D之比值称设计充满度(图)。雨水管按满流计算,即设计充满度为1,明
19、渠超高应大于或等于0.2m(图)(即水面高度与明渠顶的高差)。最小管径和最小设计坡度:最小管径和最小设计坡度:街坊、厂区、绿地的雨水管道最小管径为200mm,相应最小设计坡度为0.004,街道下的雨水管道最小管径为250mm,最小设计坡度为0.003,雨水支干管最小管径为300mm,最小设计坡度为0.002,雨水口连接管最小管径为200mm,最小设计坡度为0.01。明渠的最小坡度为0.003。充满度示意充满度示意超高示意超高示意 设计流速:设计流速:满流时管道内最小设计流速不小于0.75m/s;起始管段地形平坦,最小设计流速不小于0.6m/s。最大设计流速:金属管不大于10m/s,非金属管不大
20、于5m/s。明渠的最小设计流速不得小于0.4m/s,最大设计流速根据沟渠材料不同而异(下表)明渠允许最大流速明渠允许最大流速土质或构造水深h为0.4-1m时的流速(m/s)粗砂及贫砂土粘土0.8砂质粘土1.0粘土1.2石灰岩或中砂岩4.0草坡护面1.6干砌块面2.0浆砌砖3.0浆砌块石或混凝土4.0注:当水深h小于0.4m或大于1m时,表中最大允许流速应乘以下列系数:h1m 1.25;h2.0m 1.40 覆土深度与埋深:覆土深度与埋深:最小覆土深度在车行道下不小于0.7m,在冰冻深度小于0.6mm地区,可采取无覆土的地面式暗沟。雨水管道最大覆土深度不超过6m,理想的覆土深度1-2m。管道在检
21、查井内的连接:管道在检查井内的连接:一般都采用管顶平接,局部采取水面平接,有极少部分由于坡度的原因或者覆土深度的要求,也可采取管底平接,但下游的管底不能高于上游管段的管底。3 3、钢筋混凝土圆管(满流、钢筋混凝土圆管(满流 n=0.013n=0.013)水力计算)水力计算 计算公式:Q=v V=R2/3 i1/2 =D2 X=D R=式中:D管径(m)V流速(m/s)n粗糙系数 Q流量(m/s)i水力坡降 水流断面(m2)X湿周(m)R水力半径(m)从公式得出:Q、V、D、i为函数关系,在n一定的前提下可得出钢筋砼管(满流,n=0.013)水力计算图(见下图)或水力计算表(见教材P116表2-
22、2-7)。1n 4 XD 4钢筋混凝土圆管(满流钢筋混凝土圆管(满流 n=0.013)水力计算图)水力计算图4 4、梯形断面水力计算、梯形断面水力计算 计算公式:Q=wV V=R2/3 i1/2 w=bh+mhX=b+2h(1+m)1/2R=W/X 式中:Q流量(m/s)w过面断面面积(m)n沟壁粗糙系数 b沟底宽(m)h水深(m)m沟侧边坡水平宽度与高度之比 V流速(m/s)R水力半径(cm)X湿 周(cm)i水力坡度 式中在已知粗糙系数n,设定明沟的底宽和不同材料的边坡系数后,可以得出Q、h、v、i相互之间的函数关系,求得明沟的水力计算表(见教材P118表2-2-8)1n(四四)举例说明雨
23、水管设计步骤:举例说明雨水管设计步骤:图图A 公园现状地形图公园现状地形图 例:例:图A是南方某城市一公园的一个局部,需设雨水管排除雨水,雨水就近排至公园水体。已知该市的暴雨强度 q=1120(1+0.8lgP)/(t+10)(L/s.hm),设计重现期P=1年,地面集水时间t1=10min,平均径流系数p=0.25。根据图2-3-6上地形及地物情况划分汇水区域、编号及计算面积如 下表:汇水区及面积汇水区及面积编号汇水区面积(hm)编号汇水区面积(hm)编号汇水区面积(hm)F10.86F31.36F50.87F20.63F40.23 2.作雨水管布置图作雨水管布置图 标明雨水井的位置、编号、
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