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1、第3章 排水管网设计,排水管道的设计步骤：,设计资料的调查,设计方案的确定,设计计算,设计图纸的绘制,排水管道的设计任务：,规划设计收集和输送污水、雨水的一整套工程设施和构筑物。,第3章 排水管网设计 3.1 概述（1）,设计资料调查,设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况,自然资料：,地形资料，包括地形图、等高线,气象资料，包括气温、风向、降雨量等,水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位,地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级,工程资料：,道路、通讯、供水、供电、煤气等,第3章 排水管网设计 3.1 概述（2）,第3章 排水管网设计 3.1 概述（3）,设计
2、方案确定,包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案,确定排水区界，划分排水流域,排水区界是污水排水系统设置的界限。,排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（通常在丘陵及地形起伏的地区根据等高线划分排水区域，在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）,确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图,第3章 排水管网设计 3.2 污水管道系统设计,管道定线,在总平面图上确定污水管道的位置和走向。,管道定线的影响因素,地形
3、,污水厂和出水口的位置,所采用的排水体制,管道定线时注意事项,主干管布置在坚硬密实土壤中,尽量少穿河流、铁路、山谷和高地,避免与地下构筑物交叉,不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下,集中流量尽量排入上游,管道定线（续）,污水管道在街道上的位置,与其他管线、构筑物有一定的距离 与给水管相交时，设于给水管下方 尽量避免敷设在机动车道下，设在人行道下,确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图,确定主要计算管线,第3章 排水管网设计 3.2 污水管道系统设计,控制点确定和泵站设置地点
4、,对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常在管道起点或最低最远点。,泵站设置地点,中途泵站,局部泵站,总泵站,确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图,第3章 排水管网设计 3.2 污水管道系统设计,污水设计流量的计算,污水设计流量,指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。设计流量按最大日最大时流量设计。,生活污水设计流量,居住区生活污水,公共建筑生活污水,工业企业生活污水及淋浴污水,工业废水设计流量,污水设计流量的计算（续1）
5、,（1）居住区生活污水量计算,式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水量标准（L/(d 人)），按室 外排水设计规范选用，取当地用水定额的 80%90%； N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供 的参数选用； KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值 。,Kd日变化系数，是最大日污水量与平均日污水 量的比值 。,Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大 日平均时污水量的比值 。,KZ=Kd Kh,生活污水量总变化系数,污水平均日流量（L/s）,总变化系数（KZ）,5,2.3,15,2.0,40,1.8,70,1.7,100,1.6,200,1.5
6、,500,1.4,1000,1.3,污水设计流量的计算（续2）,（2）公共建筑生活污水量计算,式中：Q2 公共建筑生活污水设计流量，L/s； qd 公共建筑最高日生活污水排水定额，L/(用水单位 人), 一般按室内给水排水和热水供应设计规范推 荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查 或参考相近建筑选用。 m 公共建筑在设计年限内所服务的用水单位数； T 公共建筑最高日排水时间，h； Kh公共建筑生活时变化系数，是最大日最大时污 水量与最大日平均时污水量的比值 。,（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算,式中：Q3工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1一般车间最大班职工人数，人；
7、 A2热车间最大班职工人数，人； B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人班)； B2热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人班)； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人班)； D2热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人班)； T每班工作时数，h。,污水设计流量的计算（续3）,（4）工业废水设计流量计算,式中：Q4工业废水设计流量，L/s； m生产过程中每单位产品的废水量标准， L/单位产品；
8、M产品的平均日产量； T每日生产时数； KZ总变化系数，与工业企业性质有关。,污水设计流量的计算（续4）,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%。,城市污水设计总流量计算,污水设计流量的计算（续5）,确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图,计算管道设计流量q,第3章 排水管网设计 3.2 污水管道系统设计,设计管段及设计流量,两个检查井之间，设计流量
9、不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。 一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（30-70m）。,设计流量,本段流量q1,转输流量q2,集中流量q3,本段流量是从管段沿街坊流来的污水量。,转输流量是从上游管段和旁侧管段流来的污水量。,集中流量是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的流量。,式中：q1设计管段的本段流量，L/s； F设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ生活污水量总变化系数； q0单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s 公顷 可用下式求得。,式中：n污水量标准，L/(人 d)； p人口密度，人/公顷。,只有本段流
10、量的设计管段设计计算,设计管段及设计流量（续）,式中：Q 设计管段的设计流量，L/s； F 设计管段和上游管段的街区总服务面 积，公顷；,有本段流量、转输流量及集中流量的设计管段设计流量计算,设计管段及设计流量（续）,确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图,第3章 排水管网设计 3.2 污水管道系统设计,污水管道中污水流动的特点及设计原则,1、不溢流； 2、不淤积； 3、不冲刷； 4、注意通风。,污水管道中污水流动的特点,1、水流方向确定。 2、水流方式一般为重力流
11、，污水泵站的出流管中水流则是压力流。 3、近似均匀流。,污水管道水力学设计原则,污水管道设计参数,污水管道水力计算的设计参数,设计充满度（h/D）,设计流速（v）,最小管径（D）,最小设计坡度（i）,污水管道埋设深度（h）,设计充满度（h/D）,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）,200300 350450 500900 1000,0.55 0.65 0.70 0.75,h,D,指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。,为什么要做最大设计充满度的规定？,1、预留一定的过水能力，防止水量变
12、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。,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。,最小管径,1、为什么要规定最小管径？ 污水管道系统上游部分设计
13、流量很小，计算的管径也很小，管径过小就易堵塞管道。 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。,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：街坊内污水管最小管径200mm的最小设计坡 度为0.004；街道内污水管道最小管径300mm 的最小设计坡度为0.003；较大管径的最小设 计坡度由最小设计流速保证。,污水管道
14、埋设深度,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,管道的埋设深度有两个意义：,埋设深度 覆土深度,.规范规定： 1）无保温措施的生活污水沟道或水温和它接近的工业废水沟道，沟底在冰冻线之上的距离不得大于0.15m。 2）在车行道下，沟顶最小覆土厚度一般不宜小于0.7m。在保证沟道不会受外部荷重损坏时，最小覆土厚度可适当减小。,H=h+IL+Z1Z2+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，0.60.7m； 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
15、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。,水力计算公式和水力计算图表,水力计算的基本公式,式中：Q 流量，m3/s； A 过水断面面积，m2； v 流速，m/s； R 水力半径（过水断面积与湿周的比值），m； 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。一般按曼宁公式计算， 即,n管壁粗糙系数,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、确定方法 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；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
