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城市污水管道系统城市污水管道系统设计与计算设计与计算主要设计内容主要设计内容¾确定设计数据污水定额、设计人口、设计地区面积等；¾确定排水体制：布置污水干管和主干管；¾确定管道尺寸管径、坡度、埋深、长度等尺寸¾编制报告、绘图。设计流量Q需要排除的水量如何排除？排水方式和管线布置水力计算和参数分析需要的管道尺寸¾排水区界：排水系统敷设界限据地形和城市规划以及设计要求确定；排水流域：①起伏地区：按地形分水（界）线划分；②平坦地区：按街区合理分担排水面积；确定污水管的位置和走向确定污水管的位置和走向－管道定线－管道定线确定污水管的位置和走向确定污水管的位置和走向－管道定线－管道定线¾顺序：污水厂→主干管→干管→支管¾原则：沿道路布置；管线短，埋深小污水自流排出；¾注意事项：①一般每个排水流域一根干管；②避免穿越障碍物；¾常见布置形式：正交式、平行式等；确定污水管的位置和走向确定污水管的位置和走向－管道定线－管道定线¾影响因素：地形地质条件管线交叉地上地下构筑物大污水量单位的分布情况道路宽度、等级及交通量污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾街道下的设施：给水管、污水管、煤气管热力管、雨水管、电力电缆通讯电缆等；地铁、地下人行通道工业用隧道等；污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾污水管位置要求：¾①与建筑物应有一定的距离;¾设在道路上;¾街区连接支管较多、地下管线较少的一侧；¾在生活给水管的下面；污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾污水管位置要求：¾②管线布置的一般顺序：¾从建筑红线向道路中心线依次为电力电缆－电信电缆－煤气管道－热力管道－给水管道－污水管道－雨水管道；污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾污水管位置要求：¾③地下设施拥挤或交通及其繁忙的场合，常把地下管线集中在隧道里，隧道坡度与排水沟道配合；污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾污水管位置要求：¾④当街道宽度大于50m时，可考虑两侧都设置污水管道，并尽可能避开车行道；污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置¾管线交叉的原则：小管让大管，有压管让无压管，新建管线让已建管线，临时管线让永久管线，柔性结构的管线让刚性结构的管线；污水管道的水力计算污水管道的水力计算计算目的：合理的、经济的选择管道的断面尺寸（D）、坡度I、埋深H。管道中污水流动的特点及计算假定：①树枝状管网②重力流，明渠流；有时压力流；③含有各种成分，但主要是水；④Q、v随时随地变化；计算时，假定水流呈均匀流状态。污水管道的水力计算污水管道的水力计算设计原则设计原则¾¾不冲刷不冲刷¾¾不淤积不淤积¾¾不溢流不溢流¾¾安全通风安全通风水力计算的基本公式水力计算的基本公式流量公式：Q=A•v流速公式：IRCv⋅⋅=曼宁公式：611RnC⋅=21321IRnv⋅⋅=水力计算设计数据水力计算设计数据z《室外排水设计规范》对有关水力计算要素作的规定z目的：保证污水管道的正常运行z①设计充满度z②设计流速z③最小管径z④最小设计坡度DDAACCBB设计充满度设计充满度¾充满度：在设计流量下，管道中的水深h和管道直径D的比值；h/D＝1：满流；h/D1：非满流；¾我国规定污水管道按不满流设计¾原因：①为未预见水量的增长留有余地②有利于通风③便于疏通和维护管理设计充满度设计充满度关于最大充满度的有关规定关于最大充满度的有关规定管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度200~3000.55350~4500.65500~9000.70≥10000.75返回返回设计流速设计流速z最大流速：防止冲刷金属管道10m/s，非金属管道5m/s；z最小流速：防止淤积Vmin＝0.6m/s；z说明：①引起淤积的决定因素是水深；②设计流速自上游至下游最好逐渐增加；返回返回最小管径最小管径z目的：方便养护z规定：在街道下：Dmin为300mm；z在街坊和厂区内：Dmin为200mm。z说明：z若D计算Dmin，则采用D=Dmin。但应加强维护管理，考虑设冲洗井。返回返回最小设计坡度最小设计坡度管径（mm）最小设计坡度2000.0043000.0034000.00155000.00126000.001z定义：相应于最小允许流速的坡度。zImin与充满度有关。z确定最小坡度时采用的充满度为0.5。z规范规定的最小坡度值如下表：返回返回污水管道的埋设深度污水管道的埋设深度埋设深度：管道内壁底到地面的距离覆土厚度：管道外壁顶到地面的距离最小覆土厚度要求：①荷载要求：②冰冻要求：③支管衔接要求：三者取最大值。最大允许埋深：一般干燥土壤中，7～8m，多水、流砂、石灰岩地层中，5m。支管衔接要求示意支管衔接要求示意z污水汇流方向：房屋排出管→街区或厂区污水管→街道污水管→污水处理厂；z房屋排出管最小埋深：0.55~0.65m污水管道的衔接污水管道的衔接z污水管道的衔接在检查井内完成；z衔接原则：①尽可能减小下游管段的埋深，降低造价；②避免在上游管段中出现回水造成淤积；③不允许下游管段的管底和水面高于上游管段；污水管道的衔接方式污水管道的衔接方式z水面平接（上下游管段水面高程相同）；z管顶平接（上下游管段管顶高程相同）；z管底平接（上下游管段管底高程相同）；z跌水连接（设跌水井）。跌水连接和跌水井跌水连接和跌水井污水管道的衔接说明污水管道的衔接说明z①当D上=D下时，水面平接；当D上D下时，管顶平接；z②水面平接：上游Q小，Kz大，下游Q大，Kz小，有时会造成Q上游﹥Q下游，形成回水；z③当I地面很大，I管道较小时，作跌水；为保证覆土厚度；z④当有支管接入时，若支管标高大于干管标高，为保证水力条件，先支管跌水再接入干管；z⑤D上﹥D下时：选用管底平接控制点和泵站设置控制点和泵站设置¾控制点：最远点工厂出水口低洼点¾泵站：¾①局部泵站－工厂出水口；¾②中途泵站－最大埋深处；¾③终点泵站－进污水厂处；z要求：z⑴满足设计规定，排泄设计流量z⑵减小埋深，降低造价。z计算分析：z①两个计算公式Q=A·v；v=1/n·R2/3•I1/2；z②已知量：Q，n；未知量：D，R，I，v；zR=h/D；z两个方程，四个未知量；污水管道水力计算方法污水管道水力计算方法z③解法：假定两个参数，求另外两个；z试算，直到都满足设计条件；z④一般做法：z参照Imin和I地面，预定I；z确定D，根据I，确定h/D和V；z确定D，根据V，确定充满度h/D和I。z⑤方程求解z常用水力计算图或水力计算表污水管道水力计算方法污水管道水力计算方法污水管道查表计算举例污水管道查表计算举例z两条虚线：最大允许充满度线，最小允许流速线，z虚线上方可用；下方不可用。z两条虚线交点附近的数据较经济。污水管道水力计算举例污水管道水力计算举例z已知n=0.014，Q=30l/s，求：D,I,h/D,vz①假定D=300mm，I=0.003，求得zv=0.78m/s，h/D=0.590.55,不合理；z②选取D=400mm，I=0.0015,求得zv=0.56m/s，h/D=0.44，不合理；z③选取D=400mm，v=0.6m/s,求得zI=0.0017,h/D=0.42；合理z④用水力计算表计算；水力计算表计算示意水力计算表计算示意