第9章-污水管网设计计算

1第九章污水管网设计与计算本章内容9．1污水设计流量计算9．2管段设计流量计算9．3污水管道设计参数9．4污水管道设计计算实例21．划分排水流域，进行管网定线；2．划分设计管段，确定各设计管段的设计流量；3．进行管（渠）道的水力计算:（1）确定各管段的直径和坡度（流速和充满度）确定出的管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足最小流速、最大流速的要求，充满度要满足最大充满度的要求。（2）确定各管段始点和终点的埋设深度（水面标高、管底标高）处理好各管段之间的衔接设计4．绘制管（渠）道平面图及剖面图。污水管（渠）道设计的主要内容包括：39.1污水设计流量计算污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。9．1．1设计污水量定额1.居民生活污水定额和综合生活污水定额居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水平及排水系统普及程度等因素有关。4我国现行《室外排水设计规范》规定，可按当地用水定额的80％～90％采用。对给排水系统完善的地区可按90％计，一般地区可按80％计。综合生活污水定额(还包括公共建筑排放的污水)注意：采用平均日污水量定额。2．工业企业工业废水和职工生活污水和淋浴废水定额：与给水定额相近，可参考。59．1．2污水量的变化通常用变化系数来反映城镇污水量的变化程度。变化系数有日变化系数、时变化系数和总变化系数。日变化系数Kd：在一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数。时变化系数Kh：最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值，称为时变化系数。总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数。Kz=Kd·Kh61．居民生活污水量变化系数总变化系数与平均流量有一定关系，平均流量愈大，总变化系数愈小。生活污水量总变化系数宜按现行《室外排水设计规范》规定采用。（1）查表生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.37注：1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。（2）公式计算该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析总结出的计算公式。它反映了我国总变化系数与平均流量之间的关系：810003.1100057.253.211.0ddddzQQQQK式中——平均日平均时污水量（L/s）。dQ2．工业废水量变化系数日变化系数较小，接近1。时变化系数见下表：9工业种类冶金化工纺织食品皮革造纸时变化系数Kh1.0~1.11.3~1.51.5~2.01.5~2.01.5~2.01.3~1.83．工业企业工业职工生活污水和淋浴污水量变化系数生活污水：一般车间3.0，高温车间2.5。淋浴污水：下班后1小时使用，不考虑变化。109．1．3污水设计流量计算1．居民生活污水设计流量的确定居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。影响因素有生活设施条件、设计人口和污水流量变化。设计人口指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。它与城市的发展规模及人口的增长率有关。)/(8640036002411111sLkNqkNqQzz1q式中Q1——居民生活污水设计流量（L/s）；q1——居民生活污水定额（L/人·d）；N1——设计人口数；Kz——生活污水量总变化系数。居民生活污水设计流量可按下式计算：112、公共建筑污水设计流量可利用综合污水定额计算，如有具体资料也可单独计算。)/(360022222sLTiNiqihkQi式中Q2——各公共建筑污水设计流量（L/s）；——各公共建筑最高日污水量标准L/用水单位·d）；N2i——各公共建筑用水单位数；T2i——各公共建筑最高日排水小时数；hKh2i——各公共建筑污水量时变化系数。iq2123．工业废水设计流量)/L(333336.3)1(3siiiiiQTfNqk134．工业企业的生活污水和淋浴污水设计流量的确定工业企业生活污水和淋浴污水设计流量用下式计算：36003600)/(360036002424141432424241414144434444bbbbaiaaahaaahbibiaiaiaiaihNqNqTNqkNqkQsLNqTNqkQ14。一般取水时变化系数，—高温车间职工生活污—；一般取水时变化系数，—一般车间职工生活污——每班工作时数；—淋浴人数，人。—高温车间最大班职工—淋浴人数，人；—一般车间最大班职工—班；人水量定额，—高温车间职工淋浴污—班；人水量定额，—一般车间职工淋浴污—人数，人；—高温车间最大班职工—人数，人；—一般车间最大班职工—班；人水量定额，—高温车间职工生活污—班；人水量定额，—一般车间职工生活污—式中5.20.3/60/40/35/25241442414241424142414ahahaibbbbaaaaKKTNNLqLqNNLqLq155、城市污水设计总流量)/(4321sLQQQQQ工厂乙工厂甲浴火车站河城市街区地形图例：某城镇居住小区污水管网设计小区总面积50.20hm2,密度为350cap/hm2，生活污水量定额为120L/cap.d;火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3.00L/s和4.00L/s；工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为25.00L/s，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为6.00L/s。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。例：某城镇居住小区污水管网设计总面积50.20hm2,人口密度为350cap/hm2，生活污水量定额为120L/cap.d;火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3.00L/s和4.00L/s；工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为25.00L/s，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为6.00L/s。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。解：（1）居民区生活污水设计流量：3600241ZKNnQN=350×50.20=17570（cap）Qd=（120×17570）÷（24×3600）=24.40（L/s）KZ=2.7÷Qd0.11=2.7÷24.400.11=1.9Q1=24.40×1.9=46.36（L/s）（2）公共建筑生活污水设计流量：题目已直接给出Q2=3.00+4.00=7.00（L/s）（3）Q3+Q4=25.00+6.00=31.00（L/s）（4）将各项污水求和得该小区污水设计总流量：Q1+Q2+Q3+Q4=46.36+7.00+31.00=84.36（L/s）一、设计管段及其划分在排水管网中，为了管道连接和清通方便，需要设置检查井。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（30~100m）9.2各设计管段划分及其设计流量计算从理论上讲，计算管道的设计流量时，应该把两个检查井之间的管道作为一个计算管段。为了简化计算，不需要把每个检查井都作为计算节点，有流量汇入的检查井才作为计算节点。计算节点之间的管道称为一个计算管段。计算管段：两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。1⊙2⊙3⊙4⊙⊙⊙⊙5⊙6⊙7⊙二、设计管段的设计流量设计流量本段流量转输流量集中流量1234AB工厂Dq（1）本段流量q1：是从管段沿线街坊流来的污水量（2）转输流量q2：是从上游管段和旁侧管段流来的污水量5（3）集中流量q3：是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量（包括工业企业的工业废水、生活污水、淋浴污水量）C居住区生活污水设计流量集中流量本段流量转输流量本段流量转输流量ZKqFq01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；q0——单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.公顷KZ——生活污水量总变化系数；864000pnq式中：n——污水量标准，L/(人.d)；p——人口密度，人/公顷。本段流量q1可用下式计算A12q0可用下式求得初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，应计算全部管道的流量对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量q1从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量q2和集中流量q3对这一管段是不变的。21某一设计管段的设计流量可由下式计算：qqqkqijz123式中qij——某一设计管段的设计流量（L/s）；q1——本段流量（L/s）；q2——转输流量（L/s）；q3——集中流量（L/s）；kz——生活污水总变化系数。229.3污水管道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）污水管道的埋设深度污水管道的衔接水力计算的两个基本公式给出了流量Q、流速v、粗糙系数n、水力坡度I、水力半径Ｒ和过水断面面积ω等水力要素之间的关系。为使污水管渠正常运行，需对这些因素加以考虑和限制。作为污水管道设计的依据，从而合理经济的选择管道直径、坡度和埋深。231、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/D1时，非满流hD污水管道的设计有按满流和非满流两种方法。在我国，按非满流进行设计。为什么要做最大设计充满度的规定？（1）污水的流量很难精确确定，而且雨水或地下水可能渗入污水管道增加流量，预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地；（2）污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体，需留出适当的空间，以利管道内的通风，排除有害气体（3）便于管道的疏通和维护管理。《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）最小充满度（h/D）（参考）200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)0.250.250.300.35对于明渠流：设计规范规定，设计超高不小于0.2米252、设计流速（v）——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。263、最小管径（D）1、为什么要规定最小管径？管径过小，管道容易堵塞。如：150mm与200mm的管道比较，前者堵塞的次数有时是后者的2倍，使管道的养护管理费用增加；而在相同的埋深下，施工费用相差不多。若将计算出的150mm改为200mm的管道的话，维护费用减少，而且，使用大的管径，管道的坡度可减小，使管道的埋深减小。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，在满足最小流速、最大充满度时通过水力计算得到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。(街坊内Q﹤10.16L/s用200mm管径；街道Q﹤30L/s用300mm管径)274、最小设计坡度（i）——相应于在设计充满度（h/D=0.5）下保证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