排水管道设计ppt课件.ppt

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1、1 n第一节 污水管渠水力设计原则 n第二节 水力学计算基本公式 n第三节 水力学算图 n第四节 主要设计参数 n第五节 管段的衔接 n第六节 管段水力学计算 2 沟道水流情况 n重力流 沟道中水流动时 水上方是大气 具有自由表面 而其它三个方向受到沟道 固体界面限制 这种水流方式叫重力流又 叫明渠流 n管流 沟道有时在水压力流动这时水流方 式叫管流又叫压力流 3 第一节 污水管渠水力设计原则 n不溢流 n不淤积 n不冲刷沟壁 n要注意通风 4 n第二节 水力学计算基本公式 5 第 三 节 水 力 学 算 图 6 n算图分类 n不满流圆形管道 n满流圆形管道 n满流矩形管道 n明渠流 7 n管

2、道的埋设深度和覆土厚度 n管道的埋设深度是指沟底的内壁到地面 的距离 n管道的埋设度对整个沟道系统的造价和 施工影响很大 沟道愈深 则造价愈贵 施工期愈长 n所以 管道的埋设深度小些好 并有一 个最大限值 这个限值称做最大埋深 沟道的最大埋深需要根据技术经济指标 及施工方法决定 在干燥土壤中 沟道最大 埋深一般不超过7 8m 在 多水 流沙 石灰岩地层 中 一般不超过5 m 8 n管道的覆土厚度是指沟顶的外壁到地面的距离 n管沟道埋深小些好 但是 沟道的覆土厚度有 一个最小限值 称最小覆土厚度 最小覆土厚 度决定于下列三个因素 n 必须防止沟道中的污水冰冻和因土壤冰冻膨 胀而损坏沟道 n 必须

3、防止沟壁被车辆造成的活荷重压坏 n 必须满足支沟在衔接上的要求 9 10 管段的衔接 n窨井上下游的管段在衔接时应遵循下述 原则 n 尽可能提高下游管段的高程 以减少 埋深 从而降低造价 在平坦地区这点 尤其重要 n 避免在上游管段中形成回水而造成淤 积 n 不允许下游管段的沟底高于上游沟段 的沟底 11 n管段的衔接方法通常采用 n沟顶平接 n水面平接 n沟底平接 在特殊情况下需要采 用 12 乘插式企口式平口式 13 一 排水管道基础的组成 管道 管座 基础 垫层 地基 排水管道的基础 14 15 三 污水管道水力计算的设计规定 设计充满度 h D 设计流速 v 最小管径 D 最小设计坡度

4、 i 2 3 污水管道的水力计算 16 n管顶平接是指在水力学计算中 使上游 管段和下游管段的管顶内壁的高程相同 n采用管顶平接时 上游管段产生回水的 可能性较小 但往往使下游管段的埋深 增加 17 n水面平接是指在水力学计算中 使上游 管段和下游管段的水面高程相同 n用水面平接时 常因管道中流量出现变化 时 主要是上游的小管道 而产生回水 但下游管道的埋深可以浅些 为了减少 下游管道的埋深 也有人建议在充满为 0 8处平接 18 n沟底平接是指在水力学计算中 要使上 游沟段和下游沟段的沟底内壁的高程相 同 19 n在一般情况下 异管径沟段采用沟顶平 接 n有时 当上下游沟段管径相同而下游沟

5、段的充盈深小于上游沟段的充盈深时 由小坡度转入较陡的坡度时 可 n能出现这种情况 也可采用沟顶平接 20 n通常 同管径沟段往往是下游沟段的充 盈深大于上游沟段的允盈深 避免上游 沟段中形成回水而采用水面平接 n在平坦地区 为了减少沟道埋深 异管 径的沟段有时也采用水面平接或充满度 0 8处平接 n当异管径沟段采用沟顶平接而发现下游 沟段的水面高于上游沟段的水面时 这种 情况并不常见 应改用水面平接 21 n在特殊情况下 下游管段的管径小于上 游管段的管径 坡度突然变陡时 可能出 现这种情况 而不能采用管顶平接或水 面平接时 应采用管底平接以防下游沟 段的管底高于上游管段的沟底 n为了减少管道

6、系统的埋深 虽然下游管 管管径大于上游沟管管径 有时也可采 用管底平接 22 n总之 n沟段的衔接是以尽量减少管道埋深 为前提 而且在窨井处不应发生 n 下游管底高于上游管底 n 下游水位高于上游水位 23 1 设计充满度 h D 指设计流量下 管道内的有效水深与管径的比值 h D 1时 满流 h D 1时 非满流 室外排水设计规范 规定 最大充满度为 管径 D 或暗渠高 H mm 最大充满度 h D 200 300 350 450 500 900 1000 0 55 0 60 0 65 0 70 0 70 0 75 0 75 0 80 h D 24 为什么要做最大设计充满度的规定 1 预留一

7、定的过水能力 防止水量变化的冲击 为未预见水量的增长留有余地 2 有利于管道内的通风 3 便于管道的疏通和维护管理 25 2 设计流速 与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速 最小设计流速 是保证管道内不发生淤积的流速 与污水中所含杂质有关 国外很多专家认为最小流 速为0 6 0 75m s 我国根据试验结果和运行经验确 定最小流速为0 6m s 最大设计流速 是保证管道不被冲刷破坏的流速 与管道材料有关 金属管道的最大流速为10m s 非金属管道的最大流速为5m s 国内一些城市污水管道长期运行的情况说明 超过上述最高限值 并未发生冲刷管道的现 象 26 3 最小管径 1 为什么要规定最小

8、管径 街坊管最小管径为200mm 街道管最小管径为300mm 2 什么叫不计算管段 在管道起端由于流量较小 通过水力计算查得的管径 小于最小管径 对于这样的管段可不用再进行其他的水力 计算 而直接采用最小管径和相应的最小坡度 这样的管 段称为不计算管段 27 4 最小设计坡度 相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度 最 小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度 1 2 3 规定 管径200mm的最小设计坡度为0 004 管径 300mm的最小设计坡度为0 003 管径400mm 的最小设计坡度为0 0015 28 四 污水管道的埋设深度 管道的埋设深度有两个意义 覆 土 厚 度 埋 设 深 度 决定

9、污水管道最小覆土厚度 的因素有哪些 冰冻线的要求 地面荷载 满足街坊管连接要求 地面 管道 2 3 污水管道的水力计算 29 H h IL Z1 Z2 h 式中 H 街道污水管网起点的最小埋深 m h 街坊污水管起点的最小埋深 0 6 0 7m Z1 街道污水管起点检查井检查井处地面标高 m Z2 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高 m I 街坊污水管和连接支管的坡度 L 街坊污水管和连接支管的总长度 m h 连接支管与街道污水管的管内底高差 m Z1 Z2 H h 连接支管 出户管 街坊污水管 街道污水管 L 30 温度与地层深度关系图 31 室外排水设计规范 规定 无保温措施的生活 污水

10、管道 管底可埋设在冰冻线以上0 15m 有保温 措施或水温较高的管道 距离可以加大 国外规范规定 污水管道最小埋深 应根据当 地的养护经验确定 无养护资料时 采用如下数值 管径小于500mm 管底在冰冻线上0 3m 管径大于 500mm 为0 5m 32 污水管道的埋设深度 管道的埋设深度有两个意义 覆 土 厚 度 埋 设 深 度 决定污水管道最小覆土厚度 的因素有哪些 冰冻线的要求 地面荷载 满足街坊管连接要求 地面 管道 2 3 污水管道的水力计算 33 H h iL h1 h2 h 式中 H 街道污水管网起点的最小埋深 m h 街坊污水管起点的最小埋深 0 6 0 7m h1 街道污水管

11、起点检查井检查井处地面标高 m h2 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高 m i 街坊污水管和连接支管的坡度 L 街坊污水管和连接支管的总长度 m h 连接支管与街道污水管的管内底高差 m Z1 Z2 H h 连接支管 出户管 街坊污水管 街道污水管 L 34 污水管道水力计算的方法 1 需要确定的参数 流量Q 管径D 坡度I 流速v 充满度h D和埋深H 2 3 污水管道的水力计算 35 n2 确定方法 n 首先根据已知资料 计算出流量Q 根 据Q值可初步确定管径D n然后 根据Q D值 求i h D v值 在这三个未知数中 还需知道一个参数 才能求得另外两个 此时可以在三个 参数中先假设

12、一个值 比如流速为最小 流速 或是坡度为最小坡度 或是充满 度满足一定要求等 之后进行查表或查 图 就可得出其余两个未知数 n最后要进行校核 若得出的两个参数满 足其规定的要求 则计算完成 若不满 足要求 则需调整假设值 甚至管径D 重新进行计算 36 例1 已知n 0 014 D 300mm I 0 004 Q 30L s 求v和h D 37 例1 已知n 0 014 D 300mm h D 0 55 Q 32L s 求v和I 38 Q Q1 Q2 Q3 Q4 Q渗 Q渗指地下水渗入量 一般以单位管道延长米 或单位服务面积公顷计算 日本规定采用经验数 据 按每人每日最大污水量的10 20 2

13、 2 污水设计流量的确定 城市及工业企业污水设计总流量 39 n沟段设计步骤 n 1 确定主要矛盾 定计算方略 n 2 查表格适合之管径 管坡 n A 沟管口径一般不跳级增加 n B 在地面坡度变陡处 沟道管径可以较上 游小1或2级 n 3 决定衔接方式 从比较管坡和地坡入手 n 4 计算沟底高程 n 5 检验上下段水面高程 n 6 确定最佳计算数据组 40 第六节 管段水力计算 41 第七节倒虹管水力计算 n有关规定 n 1 按满流计算 n 2 倒虹管内流速一般采用1 2 1 5 m s 在条件困难时可适当降低 但不宜小 于0 9 m s 且不得小于上游管渠中的流 速 当管内流速达不到0 9

14、 m s 应加定 期冲洗措施 冲洗流速不得小于1 2 m s 42 n 3 倒虹管数量 n 越河道的倒虹管 一般敷设2条工作 管道 n 过小河 旱沟和洼地时 可敷设1条 工作管道 n 过特殊重要构筑物 如地下铁道 时 应敷设3工作管道 2条工作1条备用 n 4 水平管的管顶距规划河底一般不小 于1m 43 44 45 46 47 48 49 常用排水泵 n1 离心泵 n通常使用的排水泵是离心式的 城市排 水系统中常采用立式污水泵 n2 混流泵 n构造基本上与离心泵相同 n3 轴流泵 n主流方向与泵轴平行 50 n4 螺旋泵 n最适于扬程较低 进水水位变化较小的场合 用于提升回流活性污泥具有独特的优越性 n与其他类型泵比较 具有下列特点 n 1 没有阻塞问题 n 2 结构简单 可以自行制造 n 3 无需辅助设备 n 4 无需正规泵站 n 5 基建投资省 n 6 低速运行 机械磨损小 维修方便 n 7 电能消耗少 n 8 运行费用低 n 9 占地较大 51 n5 空气提升泵 n污水处理厂中 可用于提升回流活性污 泥 n6 潜水泵 n特点 无需正规的泵站 占地面积小 管路简单 配套设备少 52 53