排水管渠水力計算2009年8月第一節(jié)污水管渠水力設(shè)計原則第二節(jié)水力學(xué)計算基本公式第三節(jié)水力學(xué)算圖第四節(jié)主要設(shè)計參數(shù)第五節(jié)管段的銜接第六節(jié)管段水力學(xué)計算溝道水流情況重力流:溝道中水流動時,水上方是大氣,具有自由表面,而其它三個方向受到溝道固體界面限制,這種水流方式叫重力流又叫明渠流.管流:溝道有時在水壓力流動這時水流方式叫管流又叫壓力流.第一節(jié)污水管渠水力設(shè)計原則

不溢流不淤積不沖刷溝壁要注意通風(fēng)第二節(jié)水力學(xué)計算基本公式第

三

節(jié)

水

力

學(xué)

算

圖算圖分類不滿流圓形管道滿流圓形管道滿流矩形管道明渠流管道的埋設(shè)深度和覆土厚度管道的埋設(shè)深度是指溝底的內(nèi)壁到地面的距離。管道的埋設(shè)度對整個溝道系統(tǒng)的造價和施工影響很大，溝道愈深，則造價愈貴，施工期愈長。所以，管道的埋設(shè)深度小些好，并有一個最大限值，這個限值稱做最大埋深。溝道的最大埋深需要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法決定。在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過7-8m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。管道的覆土厚度是指溝頂?shù)耐獗诘降孛娴木嚯x管溝道埋深小些好，但是，溝道的覆土厚度有一個最小限值，稱最小覆土厚度。最小覆土厚度決定于下列三個因素：①必須防止溝道中的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞溝道；②必須防止溝壁被車輛造成的活荷重壓壞；③必須滿足支溝在銜接上的要求。

管段段的的銜銜接接窨井井上上下下游游的的管管段段在在銜銜接接時時應(yīng)應(yīng)遵遵循循下下述述原原則則：：①盡盡可可能能提提高高下下游游管管段段的的高高程程，，以以減減少少埋埋深深，，從從而而降降低低造造價價，，在在平平坦坦地地區(qū)區(qū)這這點點尤尤其其重重要要；；②避避免免在在上上游游管管段段中中形形成成回回水水而而造造成成淤淤積積；；③不不允允許許下下游游管管段段的的溝溝底底高高于于上上游游溝溝段段的的溝溝底底。。管段段的的銜銜接接方方法法通通常常采采用用：：溝頂頂平平接接水面面平平接接溝底底平平接接（（在在特特殊殊情情況況下下需需要要采采用用））乘插插式式企口口式式平口口式式一、、排排水水管管道道基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的組組成成管道道管座座基礎(chǔ)礎(chǔ)墊層層地基基排水水管管道道的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)三、、污污水水管管道道水水力力計計算算的的設(shè)設(shè)計計規(guī)規(guī)定定設(shè)計計充充滿滿度度（（h/D））設(shè)計計流流速速（（v））最小小管管徑徑（（D））最小小設(shè)設(shè)計計坡坡度度（（i））2-3污污水水管管道道的的水水力力計計算算管頂頂平平接接是是指指在在水水力力學(xué)學(xué)計計算算中中，，使使上上游游管管段段和和下下游游管管段段的的管管頂頂內(nèi)內(nèi)壁壁的的高高程程相相同同。。采用用管頂平平接接時時，，上上游游管段產(chǎn)產(chǎn)生生回回水水的的可可能能性性較較小小，，但但往往往往使使下下游游管段的的埋埋深深增增加加。。水面面平平接接是是指指在在水水力力學(xué)學(xué)計計算算中中，，使使上上游游管段和和下下游游管段的的水水面面高高程程相相同同。。用水水面面平平接接時時,常因因管道中中流流量量出出現(xiàn)現(xiàn)變變化化時時(主要要是是上上游游的的小小管道)而產(chǎn)產(chǎn)生生回回水水，，但但下下游游管道的的埋埋深深可可以以淺淺些些。。為為了了減減少少下下游游管道的的埋埋深深，，也也有有人人建建議議在在充充滿滿為為0.8處平平接接。。溝底底平平接接是是指指在在水水力力學(xué)學(xué)計計算算中中，，要要使使上上游游溝溝段段和和下下游游溝溝段段的的溝溝底底內(nèi)內(nèi)壁壁的的高高程程相相同同在一一般般情情況況下下，，異異管管徑徑溝溝段段采采用用溝溝頂頂平平接接。。有時時，，當(dāng)當(dāng)上上下下游游溝溝段段管管徑徑相相同同而而下下游游溝溝段段的的充充盈盈深深小小于于上上游游溝溝段段的的充充盈盈深深時時，，(由小小坡坡度度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入入較較陡陡的的坡坡度度時時，，可可能出出現(xiàn)現(xiàn)這這種種情情況況)，也也可可采采用用溝溝頂頂平平接接。。通常常，，同同管管徑徑溝溝段段往往往往是是下下游游溝溝段段的的充充盈盈深深大大于于上上游游溝溝段段的的允允盈盈深深，，避避免免上上游游溝溝段段中中形形成成回回水水而而采采用用水水面面平平接接。在平平坦坦地地區(qū)區(qū)，，為為了了減減少少溝溝道道埋埋深深，，異異管管徑徑的的溝溝段段有有時時也也采采用用水水面面平平接接或或充充滿滿度度0.8處平接。當(dāng)異管徑溝段段采用溝頂平平接而發(fā)現(xiàn)下下游溝段的水水面高于上游游溝段的水面面時(這種情況并不不常見)，應(yīng)改用水面面平接。在特殊情況下下，下游管段的管徑小于于上游管段的管徑(坡度突然變陡陡時，可能出出現(xiàn)這種情況況)，而不能采用用管頂平接或水面面平接時，應(yīng)應(yīng)采用管底平接以防下下游溝段的管底高于上游管段的溝底。為了減少管道系統(tǒng)的埋深深，雖然下游游管管管徑大于上上游溝管管徑徑，有時也可可采用管底平接。總之，溝段的銜接是是以盡量減少少管道埋深為前提提，而且在窨窨井處不應(yīng)發(fā)發(fā)生:①下游管底高于上游管底。②下游水位高高于上游水位位。（1）設(shè)計充充滿度（h/D）——指設(shè)計流流量下，管道道內(nèi)的有效水水深與管徑的的比值。h/D=1時，滿流h/D<1時，非滿流《室外排水設(shè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)規(guī)定，最大充充滿度為：管徑（D）或暗渠高（H）（mm）最大充滿度（（h/D）200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)hD為什么要做最最大設(shè)計充滿滿度的規(guī)定？？1、預(yù)留一定定的過水能力力，防止水量量變化的沖擊擊，為未預(yù)見水量量的增長留有有余地；2、有利于管管道內(nèi)的通風(fēng)風(fēng)；3、便于管道道的疏通和維維護(hù)管理。（2）設(shè)計流流速——與設(shè)計流流量和設(shè)計充充滿度相應(yīng)的的污水平均流流速。最小設(shè)計流速速：是保證管道內(nèi)內(nèi)不發(fā)生淤積積的流速，與與污水中所含含雜質(zhì)有關(guān)；；國外很多專專家認(rèn)為最小小流速為0.6-0.75m/s，我國根據(jù)試驗驗結(jié)果和運(yùn)行行經(jīng)驗確定最最小流速為0.6m/s。最大設(shè)計流速速：是保證管道不不被沖刷破壞壞的流速，與與管道材料有有關(guān)；金屬管管道的最大流流速為10m/s，非金屬管道的的最大流速為為5m/s。***國內(nèi)一一些城市污水水管道長期運(yùn)運(yùn)行的情況說說明，超過上上述最高限值值，并未發(fā)生生沖刷管道的的現(xiàn)象。（3）最小管管徑1、為什么要要規(guī)定最小管管徑？街坊管最小管管徑為200mm，街道管最小管管徑為300mm。2、什么叫不計算算管段？在管道起端由由于流量較小小，通過水力力計算查得的的管徑小于最最小管徑，對對于這樣的管管段可不用再再進(jìn)行其他的的水力計算，，而直接采用用最小管徑和和相應(yīng)的最小小坡度，這樣樣的管段稱為為不計算管段段。（4）最小設(shè)設(shè)計坡度——相應(yīng)于最最小設(shè)計流速速的坡度為最最小設(shè)計坡度度，最小設(shè)計計坡度是保證證不發(fā)生淤積積時的坡度。。（1）（2）（3）規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計坡坡度為0.004；管徑徑300mm的最小設(shè)計坡坡度為0.003；管徑徑400mm的最小設(shè)計坡坡度為0.0015。四、污水管道道的埋設(shè)深度度管道的埋設(shè)深深度有兩個意意義：覆土厚度埋設(shè)深度決定污水管道道最小覆土厚厚度的因素有有哪些？冰凍線的要求求地面荷載滿足街坊管連連接要求地面管道2-3污水水管道的水力力計算H=h+IL+Z1-Z2+Δh式中：H——街道污水管網(wǎng)網(wǎng)起點的最小小埋深，m；h——街坊污水管起起點的最小埋埋深，0.6~0.7m；Z1——街道污水管起起點檢查井檢檢查井處地面面標(biāo)高，m；Z2——街坊污水管起起點檢查井檢檢查井處地面面標(biāo)高，m；I——街坊污水管和和連接支管的的坡度；L——街坊污水水管和連連接支管管的總長長度，m；Δh——連接支管管與街道道污水管管的管內(nèi)內(nèi)底高差差，m。Z1

Z2

HhΔ

連接支管出戶管

街坊污水管街道污水管L溫度與地地層深度度關(guān)系圖圖《室外排排水設(shè)計計規(guī)范》》規(guī)定：：無保溫溫措施的的生活污污水管道道，管底底可埋設(shè)設(shè)在冰凍凍線以上0.15m；有保溫措措施或水水溫較高高的管道道，距離離可以加加大。國外規(guī)范范規(guī)定：：污水管管道最小小埋深，，應(yīng)根據(jù)據(jù)當(dāng)?shù)氐牡酿B(yǎng)護(hù)經(jīng)經(jīng)驗確定定。無養(yǎng)養(yǎng)護(hù)資料料時，采采用如下下數(shù)值：：管徑小小于500mm，管底在冰冰凍線上上0.3m；管徑大于于500mm，為0.5m。污水管道道的埋設(shè)設(shè)深度管道的埋埋設(shè)深度度有兩個個意義：：覆土厚度度埋設(shè)深度度決定污水水管道最最小覆土土厚度的的因素有有哪些？？冰凍線的的要求地面荷載載滿足街坊坊管連接接要求地面管道2-3污污水管管道的水水力計算算H=h+iL+h1-h2+Δh式中：H——街道污水水管網(wǎng)起起點的最最小埋深深，m；h——街坊污水水管起點點的最小小埋深，，0.6~0.7m；h1——街道污水水管起點點檢查井井檢查井井處地面面標(biāo)高，，m；h2——街坊污水水管起點點檢查井井檢查井井處地面面標(biāo)高，，m；i——街坊污水水管和連連接支管管的坡度度；L——街坊污水水管和連連接支管管的總長長度，m；Δh——連接支管管與街道道污水管管的管內(nèi)內(nèi)底高差差，m。Z1

Z2

HhΔ

連接支管出戶管

街坊污水管街道污水管L污水管道道水力計計算的方方法1、需要要確定的的參數(shù)流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2-3污污水管管道的水水力計算算2、確定方法法首先根據(jù)據(jù)已知資資料，計計算出流流量Q，根據(jù)Q值可初步步確定管管徑D；然后，根根據(jù)Q、D值，求i、h/D、v值。在這這三個未未知數(shù)中中，還需需知道一一個參數(shù)數(shù)，才能能求得另另外兩個個，此時時可以在在三個參參數(shù)中先先假設(shè)一一個值，，比如流流速為最最小流速速，或是是坡度為為最小坡坡度，或或是充滿滿度滿足足一定要要求等，，之后進(jìn)進(jìn)行查表表或查圖圖，就可可得出其其余兩個個未知數(shù)數(shù)；最后要進(jìn)進(jìn)行校核核，若得得出的兩兩個參數(shù)數(shù)滿足其其規(guī)定的的要求，，則計算算完成，，若不滿滿足要求求，則需需調(diào)整假假設(shè)值，，甚至管管徑D，重新進(jìn)行行計算。。例1已已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。。例1已已知n=0.014,D=300mm,h/D=0.55,Q=32L/s,求v和I。Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q滲Q滲指地下水水滲入量量，一般般以單位位管道延延長米或或單位服服務(wù)面積積公頃計計算，日日本規(guī)定定采用經(jīng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)據(jù)，按每每人每日日最大污污水量的的10%-20%。2-2污污水設(shè)設(shè)計流量量的確定定城市及工工業(yè)企業(yè)業(yè)污水設(shè)設(shè)計總流流量：溝段設(shè)計計步驟：：(1)確定主要要矛盾，，定計算算方略；；(2)查表格適適合之管管徑、管管坡（A）溝管口徑徑一般不不跳級增增加；（B）在地面坡坡度變陡陡處，溝溝道管徑徑可以較較上游小小1或2級。(3)決定銜接接方式(從比較管管坡和地地坡入手手)；(4)計算溝底底高程；；(5)檢驗上下下段水面面高程；；(6)確定最佳佳計算數(shù)數(shù)據(jù)組；；第六節(jié)管管段水水力計算算第七節(jié)倒倒虹管水水力計算算有關(guān)規(guī)定定：(1)按滿流計計算(2)倒虹管內(nèi)內(nèi)流速一一般采用用1.2-1.5m/s，在條件件困難時時可適當(dāng)當(dāng)降低，，但不宜宜小于0.9m/s，且不得得小于上上游管渠渠中的流流速。當(dāng)當(dāng)管內(nèi)流流速達(dá)不不到0.9m/s，應(yīng)加定定期沖洗洗措施，，沖洗流流速不得得小于1.2m/s