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1、第十二章 排水管道的设计计算污污水管道的设计计设计计 算雨水管渠的设计计设计计 算截流式合流制排水管渠的设计设计排水管道接口与基础础排水管道平面图图和纵纵剖面图图的绘绘制污水管道的设计计算 v污污水管道系统统由污污水管道及管道系统统上的附 属构筑物组组成 v污污水管道设计设计 的主要内容 v本节节内容 设计设计 管段设计设计 流量的确定污污水管道的水力计计算污污水管道的埋设设深度污污水管道的衔衔接污污水管道设计计设计计 算实实例设计管段设计流量的确定q设计设计 管段的划分 q 两个检查检查 井之间间的管段，如果采用的设计设计 流量不变变，且采 用同样样的管径和坡度，则则称它为设计为设计 管段。
2、设计设计 管段的起止 点应应依次编编上号码码。 q设计设计 管段的设计设计 流量的确定 q 如图图121，每一设计设计 管段的污污水设计设计 流量可能包括以下几 种流量： 本段流量q1是从本管段沿线线街坊流来的污污水量；_ 集中流量q2是从上游管段和旁侧侧管段流来的污污水量；转输转输 流量q3是从工业业企业业或公共建筑流来的污污水量。 计计算式 污水管段设计流量计算式q1=qsF（12-1） l q1-本段流量，L/s； l F-本段服务务面积积，ha; l qs-比流量，L/(sha)。 qs= n/86400（12-2） l n-生活污污水定额额，L/（人 d） l -人口密度，人/ha
3、l某一设计设计 管段的设计设计 流量qij(L/s)为为： qij=(q1+q2)Kz+q3（12-3）l Kz-生活污污水总变总变 化系数。污水管道的水力计算v污污水管道中的水流情况 v 假定管道内的水流是均匀流 v水力计计算的基本公式 v采用水力学中有关均匀流理论论与公式： l Q=v（12-4） v=（1/n）R2/3 I1/2（12-5）l Q-流量，m3/s； -过过水断面面积积，m2；l v -流速，m/s； R-水力半径，m； l I-水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； l n-管壁粗糙系数（见见表12-1）。混凝土和钢钢筋混凝土污污 水管道的管壁粗糙系数一般采用0.014，
4、雨水管道一般采用 0.013。 v水力计计算的设计设计 数据v污污水管道的水力计计算方法水力计算的设计数据v设计设计 充满满度 l 表12-2中所列的最大充满满度是污污水管道 l 设计设计 的最大限值值。另外最小充满满度不宜小于0.25。 v设计设计 流速 l 同设计设计 流量、设计设计 充满满度相应应的管内水流平均速度叫做设计设计 流 速。 v最小管径和最小设计设计 坡度在设计设计 流量下，污污水管道中的水深h与管道直径D的比值值称为设计为设计 充满满度 ，用h/D表示。当 h/D=1时时称为满为满 流；当h/D1时时称为为不满满流。在我国按不满满 流设计设计 。 最小流速是保证证管道内不致
5、发发生淤积积的流速。根据国内国外经验经验 定为为 0.6m/s。最大设计设计 流速是保证证管道不被冲刷损损坏的流速。金属：10m/s，非金属 5m/s。 最小管径和最小设计坡度一般在污污水管道的上游部分，设计设计 流量很小，若根据流量计计算，则则管径会很小， 易堵塞，使养护费护费 用增加。而小口径管道直径相差一号在同样样埋深下，施工费费用 相差不多。此外采用较较大的管径，可选选用较较小的坡度，使管道埋深减小。因此， 为为了养护护工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的规规定。 相应应于管内最小设计设计 流速时时的坡度叫做最小设计设计 坡度。 表12-3规规定了最小管径及相应应的最小设计设
6、计 坡度 最小管径和最小设计设计 坡度 表12-3 注： 管道坡度不能满满足上述要求时时，可酌情减小，但应应有防淤、清淤措施。 在污污水管道的上游，由于设计设计 管段服务务的排水面积较积较 小。如果某设计设计 管段的设计设计 流量 小于在最小管径、最小设计设计 坡度、充满满度为为0.5时时管道通过过的流量时时，这这个管段可以不 必进进行详细详细 的水力计计算，直接选选用最小管径和最小设计设计 坡度，该该管段称为为不计计算管段 。在有冲洗水源时时，这这些管段可考虑设虑设 置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞。污水管道位置最小管径（mm）最小设计 坡度街坊和厂区内 街道200 3000.004 0.003
7、污水管道的水力计算方法在污污水管道的水力计计算中，已知设计设计 流量Q及管道粗糙系数n ，需要求管径D、充满满度h/D、管道坡度I和流速v。在两个方 程式（式12-4、12-5）中，有四个未知数，因此必须须先假定2 个求其他2个，这样这样 的数学计计算极为为复杂杂。为为了简简化计计算， 常采用水力计计算图进图进 行计计算（见见附录录12-1）。 附录录12-1水力计计算图图适用于混凝土及钢钢筋混凝土管道，其粗 糙系数n=0.014。每张图张图 适用于一个指定的管径。 例 已知n=0.014、D=400mm、Q=41L/s、v=0.9m/s，求I和 h/D。 l 解 采用D=400mm的水力计计
8、算图图（附录录12-1附图图5） 找出Q=41L/s的那条竖线竖线 和V=0.9m/s的那条斜线线。这这两线线的 交点落在代表I=0.0043的那条横线线上，I=0.0043；并落在 h/D=0.35与0.4两条斜线线之间间，可内插得出h/D=0.39。 表12-1 排水管渠粗糙系数表 管渠类别粗糙系数（n）管渠类别粗糙系数(n) 石棉水泥管、 钢管0.012浆砌砖渠道0.015木槽0.0120.014浆砌块石渠 道0.017陶土管、铸铁 管0.013干砌块石渠 道0.0200.025混凝土管、钢 筋混凝土管 水泥砂浆抹面 渠道0.0130.014土明渠 包括（带草 皮）0.0250. 030
9、表12-2 最大设计充满度 管径和渠高(mm)最大设计充满度 200300 350450 500900 10000.55 0.65 0.70 0.75 注：在计算污水管道充满度时，不包括沐浴或短时间内 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。污水管道的埋设深度在污污水管道工程中，土方工程在工程造价中占相 当比重。管道的埋设设深度愈大，工程造价愈高，施 工期愈长长。合理地确定管道埋深对对于降低工程造价 是十分重要的。在土质较质较 差、地下水位较较高的地 区，若能设设法减小管道埋深，对对于降低工程造价尤 为为明显显。 确定污污水管道埋设设深度时时，必须须考虑虑下列因素：
10、必须须防止管内污污水冰冻冻或土壤冰冻冻而损损坏管道 必须须保证证管道不致因为为地面荷载载而破坏 必须满须满 足街坊污污水管衔衔接的要求 v影响污污水管道埋设设深度的另一个因素是街坊污污水管衔衔接的需要，此值值受 建筑物污污水出户户管埋深的控制。 v从安装技术术方面考虑虑，建筑物污污水出户户管的最小埋深一般在0.50.6m之 间间，以保证证底层层建筑污污水的排出。所以街坊污污水管道的起端埋深最小也 应应有0.60.7m,由此值值可计计算出街道污污水管道的最小埋设设深度。可由式12- 6计计算： l H=h+IL-（Z2-Z1）+h l 即 H=h+IL+Z1-Z2+ h l H- 街道污污水管道
11、起点的最小埋设设深度，m； l h- 街坊污污水管道起点的最小埋设设深度，m； l Z1- 街道污污水管起点检查检查 井处处地面标标高，m； l Z2- 街坊污污水管起点检查检查 井处处地面标标高，m； l I- 街坊污污水管和连连接支管的坡度； l L-街坊污污水管和连连接支管的总长总长 度，m； l h-连连接支管与街道污污水管的管内底高差，m。 l l对对每一管道来说说，从上面三个不同的要求来看，可以得到三个不同的管道埋深 。这这三个值值中，最大的一个即是管道的最小设计设计 埋深。 v 污污水管道除要考虑虑上述最小埋深限值值外，还还要考虑虑最大埋深的限值值。一般在 土壤干燥的地区，管道的
12、最大埋深不超过过78；在土质质差、地下水位较较高的地区 ，一般不超过过5。当管道的埋深超过过了当地的最大限度值时应值时应 考虑设虑设 置排水泵泵 站提升，以提高下游管道的设计设计 高程，使排水管道继续继续 向前延伸。污水管道的衔接v管道在衔衔接时应时应 遵循两个原则则：1. 尽可能提高下游管段的高程，以减小 管道埋深，降低造价；2. 避免上游管段中形成回水而造成淤积积。 v管道的衔衔接方法，主要有水面平接、管顶顶平接两种，如图图12-4所示。 v图图12-4 污污水管道的衔衔接 v无论论采用哪种衔衔接方法，下游管段起端的水面和管内底标标高都不得高于上游 管段终终端的水面和管内底标标高。 此外，
13、当管道敷设设地区的地面坡度很大时时，为为 调调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为为了保证证下游管段的最小 覆土厚度和上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连连接。 在旁侧侧管段与干 管交汇处汇处 ，若旁侧侧管道的管内底标标高比干管的管内底标标高大很多时时，为为保证证干 管有良好的水力条件，最好在旁侧侧管道上先设设跌水井后再与干管相接。污水管道设计计算实例v已知条件 图图12-5为为某一个区的街坊平面图图。 居住区人口密度为为350人/，综综合生活污污水定额额 为为100L/（人）。工厂排除的废废水设计设计 流量为为 25L/。生活污污水和经过经过 局部处处理后的工业废业废 水全部送
14、往污污水厂处处理。工厂废废水排出口的管 底埋深为为2，该该市冰冻冻深度为为1.40。试进试进 行该该 区污污水管道系统统的设计计设计计 算（要求达到初步 设计设计 深度） v设计设计 方法和步骤骤v在进进行管道的水力计计算时应时应 注意的问题问题设计设计 方法和步骤骤1.在街坊平面图图上布置污污水管道（如图图12-6所示） 2.街坊编编号并计计算其面积积（见见表12-4），并标标出各街坊污污水排出的方向 。 3.划分设计设计 管段，计计算设计设计 流量4.管渠材料的选择选择 1. 由于生活污污水对对管材无特殊要求，且管道的敷设设条件较较好， 故在本设计设计 中，DN400mm的管道采用混凝土管，DN400mm以上的 管道采用钢钢筋混凝土管。 5.各管段的水力计计算 1. 在各设计设计 管段的设计设计 流量确定后，便可按照污污水管道水力 计计算的方法，从上游管段开始依次进进行各设计设计 管段的水力计计算。 本例为为初步设计设计 ，只进进
