第九章第九章 污水管网设计与计算（污水管网设计与计算（2）） 污水管道水力计算污水管道水力计算举例举例 例例 1 已知设计沟段长度已知设计沟段长度L为为240m；地面坡度；地面坡度I为为0.0024；流量；流量qV为为40L/s，上游沟段管径，上游沟段管径D＝＝300mm，，充满度充满度h/D为为0.55，沟底高程为，沟底高程为44.22m，地面高程为，地面高程为46.06m，覆土厚度为，覆土厚度为1.54m 求：设计沟段的口径和沟底高程求：设计沟段的口径和沟底高程 解：解： 1、确定管径和坡度、确定管径和坡度 由于上游沟段的覆土厚度较大，设计沟段坡度应尽量小于地由于上游沟段的覆土厚度较大，设计沟段坡度应尽量小于地面坡度以减少埋深面坡度以减少埋深1）比例换算法）比例换算法 为减小坡度，流量为减小坡度，流量 最大管径最大管径350 坡度坡度0.0015 （附图（附图1）） （管径（管径300，坡度，坡度0.0058 ，大于地面坡度，不适合），大于地面坡度，不适合） 流量流量40L/s 管径管径350mm 流速，充满度流速，充满度0.65 （例）（例） 坡度坡度 （（2）水力计算图）水力计算图 A:令令D＝＝300mm，查图，查图.当当D＝＝300mm，，qV＝＝40L/s，时，，时，i＝＝0.0058>I＝，＝，不符合本题应尽量减少埋深的原则；不符合本题应尽量减少埋深的原则；令令v＝时，＝时，h/D＝，也不符合要求。
＝，也不符合要求 ，不合格，不合格，比较合适，比较合适 B:令令D＝＝350mm，查图，查图.当当D＝＝350mm，，qV＝＝40L/s，， v＝时，不合格＝时，不合格令令h/D=0.65 时，时，v＝，符合要求＝，符合要求比较合适比较合适 2、确定衔接方式和高程、确定衔接方式和高程采用沟顶平接？采用沟顶平接？设计沟段上端沟底高程：＝设计沟段上端沟底高程：＝44.170(m)设计沟段的下端沟底高程：＝设计沟段的下端沟底高程：＝43.810(m) 检验：检验：44.398m高于高于44.385m，不符合要求，应采用水面平接不符合要求，应采用水面平接上游沟段下端水面高程：上游沟段下端水面高程： 44.220+0.300 0.55＝＝44.385(m)设计沟段上端水面高程：设计沟段上端水面高程： 44.170+0.65 0.350＝＝44.398(m) 沟底高程修正：采用水面平接沟底高程修正：采用水面平接上流沟段的下端水面高程上流沟段的下端水面高程: 44.22+0.3 ×0.55＝＝44.385(m)设计沟段的上端沟底高程设计沟段的上端沟底高程: 44.385-0.35 ×0.65＝＝44.158(m)设计沟段的下端沟底高程设计沟段的下端沟底高程: 44.158-240 ×0.0015＝＝43.798(m) 3、采用、采用D＝＝400 mm？查图。
查图当当D＝＝400mm，，qV＝＝40L/s，，v＝时，＝时，h/D＝，＝，i＝与与D＝＝350mm相比较，沟管设计坡度基本相同，沟管容积未充分相比较，沟管设计坡度基本相同，沟管容积未充分利用，沟管埋深反而增加利用，沟管埋深反而增加另外，沟管口径一般不跳级增加另外，沟管口径一般不跳级增加所以所以D＝＝350mm，，i＝的设计为好＝的设计为好 例：已知设计管段长L=100m，地面坡度，设计流量q＝30L/s，由于上游管段覆土厚度较大，所以设计管段的设计坡度要尽量小，减小管段埋深拟采用较大管径D=300mm的钢筋混凝土管，粗糙系数nM，充满度采用规范规定的最大值1）试采用比例变换法求设计管段水力坡度和流速（已知，，，，）；（2）上游管段口径300mm，充满度h/D＝，管底高程为，地面高程为试确定衔接方式，计算设计管段的管底高程和覆土厚度（该地区土壤无冰冻） 解：（1）已知q、D、h/D，求I和v，直接代入公式： I=0.00325 <地面坡度I v=0.77m/s>最小流速满足要求 （ 2）①上游和下游管段同管径，采用水面平上游沟段水面高程＝＋＝设计管段上端沟底高程＝＝设计管段下端沟底高程＝－0.00325×100＝②设计管段上端覆土厚度＝地面高程－沟底高程－管径＝＝设计管段下端覆土厚度＝＝ 例例 2 已知设计沟段长度已知设计沟段长度L＝＝130m，地面坡度，地面坡度I＝＝0.0014，流量，流量qV＝＝56L/s，上游沟段口径，上游沟段口径D＝＝350mm，，充满度充满度h/D＝＝0.59，沟底高程为，沟底高程为43.67m，地面高程为，地面高程为45.48m。
求：设计沟段的口径与沟底高程求：设计沟段的口径与沟底高程 解：覆土厚度为＝离最小覆土厚度允许值较大，解：覆土厚度为＝离最小覆土厚度允许值较大，因此设计时应尽量使设计沟段坡度小于地面坡度因此设计时应尽量使设计沟段坡度小于地面坡度 采用水面平接？采用水面平接？设计沟段的下端沟底高程设计沟段的下端沟底高程: 43.67+0.350 0.59＝＝43.877(m)设计沟段的上端沟底高程设计沟段的上端沟底高程: 43.877-0.65 0.350＝＝43.650(m)设计沟段下端沟底高程设计沟段下端沟底高程: 43.650-130 0.0030＝＝43.260(m) （（1）令）令D＝＝350m，查图，当，查图，当D＝＝350mm，，qV＝＝56L/s，，v＝时，＝时，i＝，但＝，但h/D＝不合格当＝不合格当h/D＝时，＝时，v＝，＝，i＝＝0.0030>I＝，不很理想＝，不很理想 （（2）令）令D＝＝400mm,查图查图,当当D＝＝400mm，，qV＝＝56L/s，，v＝时，＝时，i＝，但＝，但h/D＝，不符合规定；当＝，不符合规定；当h/D＝时，＝时，i＝，＝，v＝＝0.65m/s,符合要求。
沟管坡度接近地面坡度符合要求沟管坡度接近地面坡度I＝采用沟顶平接采用沟顶平接:设计沟段的上端沟底高程：＝设计沟段的上端沟底高程：＝43.620(m)设计沟段的下端沟底高程设计沟段的下端沟底高程: 43.620-130 0.00145＝＝43.43(m)施工高程：施工高程：43.43(m) 检验：检验：上游沟段下端水面高程：上游沟段下端水面高程：43.877(m) 43.880高于高于43.877，虽不符合要求，但可接受，虽不符合要求，但可接受(下端沟底下端沟底施工高程略低于计算值施工高程略低于计算值)设计沟段上端水面高程：设计沟段上端水面高程：43.620+0.65 0.400＝＝43.880(m) 第一方案，造价低，但后面的沟管都将落下假如下第一方案，造价低，但后面的沟管都将落下假如下游的地区有充分的坡度，可以采用第一答案游的地区有充分的坡度，可以采用第一答案假如在平坦的地区，宜采用第二答案假如在平坦的地区，宜采用第二答案3）究竟采用哪一种方案？）究竟采用哪一种方案？1、、2、、 例例 3 已知已知L＝＝190m，，qV＝＝66L/s，，I＝＝0.008(上端地上端地面高程，下端地面高程面高程，下端地面高程43.40m)，上游沟段，上游沟段D＝＝400m，，和和h/D＝，其下端沟底高程为，覆土厚度。
如下图所示：＝，其下端沟底高程为，覆土厚度如下图所示： 求：管径与沟底高程求：管径与沟底高程 解：本例的特点是地面坡度充分，偏大上游沟解：本例的特点是地面坡度充分，偏大上游沟段下端覆土厚度已为最小容许值估计设计沟段坡度段下端覆土厚度已为最小容许值估计设计沟段坡度将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段 （（1）令）令D＝＝400mm，，i＝＝0.008，，h/D＝＝0.65时，查时，查图得图得qV＝＝133L/s>66L/s （（2）令）令D＝＝350mm，，i＝＝I＝＝0.008，，h/D＝＝0.65时，时，查图得查图得qV＝＝91L/s>66L/s （（3）令）令D＝＝300mm，， i＝＝I＝＝0.008，，h/D＝＝0.55时，时，查图得查图得qV＝＝47L/s>66L/s （（4）可以选用）可以选用D＝＝350mm，， i＝规范规定，在地面坡＝规范规定，在地面坡度变陡处，沟道管径可以较上游小度变陡处，沟道管径可以较上游小1或或2级下面计算沟底级下面计算沟底高程 D=350mm，，qV=66L/s，，I＝＝0.008 时，查图得：时，查图得：h/D 0.53, v=1.28m/s，合格。
合格 （（5）如果采用地面坡度作为设计坡度，设计流速超过最）如果采用地面坡度作为设计坡度，设计流速超过最大流速，这时沟道设计坡度必须减少，并且设计沟段上端大流速，这时沟道设计坡度必须减少，并且设计沟段上端窨井应采用跌水井窨井应采用跌水井采用沟底平接采用沟底平接:设计沟段上端沟底高程＝上游沟段下端沟底高程＝设计沟段上端沟底高程＝上游沟段下端沟底高程＝43.40(m)设计沟段下端沟底高程设计沟段下端沟底高程: 43.40-190 0.008＝＝41.88(m) 污水沟道水力学设计任务根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程原则不冲刷、不淤积、不溢流、要通风计算步骤确定控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据9.5 9.5 污水管道的设计污水管道的设计（参看水污染控制工程下册（参看水污染控制工程下册p74)p74) 基本概念控制点对整个沟道系统的高程起控制作用的点，其埋深影响整个沟道系统的埋深，故应尽量降低控制点的埋深控制点的位置离污水厂或出水口最远处；排水流域中，地面高程最低处；沟道埋深有特殊要求处(如地下室)减小控制点埋深方式加强沟管强度；提高控制点处的地面高程；设置局部泵站提升水位 基本概念设计流量组成设计沟段两个检查井之间的沟段（中间可以有其他检查井），沟段可以转向，要求采用的设计流量不变或基本不变，采用同样的管径和坡度沿线流量本沟段服务的街坊流量集中流量工厂或公共建筑的流量转输流量上游沟段和旁侧沟段转输流量 污水管道的设计举例污水管道的设计举例原始资料：原始资料： 给定某市的街坊平面图，如下页图。
居住区街坊给定某市的街坊平面图，如下页图居住区街坊人口密度为人口密度为350人人/公顷，污水量标准为公顷，污水量标准为120L/(人人.d)，火车站和公共浴室的设计污水量分别为，火车站和公共浴室的设计污水量分别为3L/s和和4L/s，工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为，工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与与6L/s生活污水及经过局部处理的工业废水生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理工厂甲废水排出口全部送至污水处理厂进行处理工厂甲废水排出口的管底埋深为的管底埋深为 某市区街坊平面图 （一）在街坊平面图上布置污水管道（一）在街坊平面图上布置污水管道 （二）街坊编号并计算其面积（二）街坊编号并计算其面积街坊编号1234567891011街坊面积（公顷）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊编号1213141516171819202122街坊面积（公顷）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊编号2324252627街坊面积（公顷）1.802.202.042.40街坊面积 （三）划分设计管段，计算设计流量（三）划分设计管段，计算设计流量生活污水平均流量（比流量）为：生活污水平均流量（比流量）为：管段管段1 1～～2 2，集中流量，集中流量2525管道管道2 2～～3 3，，集中流量集中流量2525，，本段流量＝＝，本段流量＝＝，转输流量＝转输流量＝0.486 ×0.486 ×（＋＋＋＋＋）＝，（＋＋＋＋＋）＝，合计流量＝＋＝，合计流量＝＋＝，KzKz，，设计流量＝＝，设计流量＝＝，总设计流量＝＋总设计流量＝＋2525＝。
＝以管段2～3为例： (四四)水力计算水力计算1、管段长度、设计流量、设计管段起迄点检查井地面标高分别列入2，3，10，11项2、地面坡度作为确定管段坡度的参考1～2地面坡度＝(86.2-86.1)/110=0.0009.3.起始管段1～2，流量Q 25L/s，管径取最小管径D 300mm，设计坡度取最小设计坡度I ，查表，流速v （大于最小流速0.6m/s)，充满度h/D＝（小于最大设计充满度），列入表中4、其他管段可根据Q先确定D ，然后在确定的D水力计算图上查出相应的h/D和I值存在一个试算过程 5、计算各管段上端、下端的水面、管底标、计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度高及其埋设深度（（1 1）求管段降落量求管段降落量1 1～～2 2降落量降落量I.L=0.003 I.L=0.003 （表第（表第9 9项）2 2）求管段水深求管段水深1 1～～2 2水深，（表第水深，（表第8 8项）3 3）确定管网系统控制点确定管网系统控制点1 1点，受工厂排除口的控制，埋深定为点，受工厂排除口的控制，埋深定为2m2m （（4 4）求设计管段上、下端的水面标高、管底标高及其埋）求设计管段上、下端的水面标高、管底标高及其埋设深度设深度1 1点管内底标高：地面标高－埋深，为＝点管内底标高：地面标高－埋深，为＝84.2m 84.2m （表第（表第1414项）；项）；2 2点管内底标高：点管内底标高：1 1点－降落量，为－＝点－降落量，为－＝83.87m 83.87m （表第（表第1515项）项）; ;2 2点埋深深度：地面标高－管底标高，为－＝点埋深深度：地面标高－管底标高，为－＝2.23m 2.23m （表第（表第1717项）项）水面标高＝管底标高＋水深，水面标高＝管底标高＋水深，1 1点为＋＝（表点为＋＝（表1212项），项），2 2点＋＝点＋＝（表（表1313项）。
项）根据衔接方法，确定下游管段管内底标高根据衔接方法，确定下游管段管内底标高1 1～～2 2与与2 2～～3 3管径不同，采用管顶平接管径不同，采用管顶平接2 2～～3 3中中2 2点管底标高为＋－点管底标高为＋－＝2 2～～3 3和和3 3～～4 4管径相同，采用水面平接管径相同，采用水面平接 6、水力计算注意问题、水力计算注意问题• 控制点选择• 管道坡度与地面坡度• 设计流速与设计管径• 注意水头损失• 旁侧支管连接 ¡P220¡作业p224习题1、2、3污水管道的设计举例污水管道的设计举例例例3 。