排水管网 第6章.ppt
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1、如何进行污水管网全面的设计与计算?,污水管网设计与计算 第六章,第六章 污水管网设计计算,(一)教学要求 熟练掌握污水管道的设计计算过程 (二)教学内容 1、污水设计流量 2、污水管道的设计参数 3、污水管道的水力计算 (三)重点 污水管道的水力计算,第六章 污水管网设计与计算,污水管道系统的设计步骤,设计资料的调查,设计方案的确定,设计计算,设计图纸的绘制,污水管网设计的主要任务与内容:,1. 设计资料的调查和设计方案的确定 2污水管网总设计流量及各设计管段流量计算; 3污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算; 4污水提升泵站设置与设计; 5污水管网施工图绘制。,设计资料的调查及方案确
2、定,设计资料调查,设计任务资料:有关的法令、法规、制度;城市的 总体规划及其他基础设施情况,自然资料:,地形资料,包括地形图、等高线,气象资料,包括气温、风向、降雨量等,水文资料,受纳水体流量、流速、洪水位,地质资料,包括地下水位、地耐力、地震等级,工程资料:,道路、通讯、供水、供电、煤气等,设计方案确定:,包括排水体制的选择、排水系统的布置形式。,6.1 污水设计流量的计算,污水设计流量,指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量,设计流量包括生活污水量和工业废水量。,注意:在计算设计污水量时, 污水管网是按最高日最高时污水排放流量进行设计的,在选用污水量定额和确定变化系数时,应能计算出最
3、高日最高时污水流量。,居民生活用水量 综合生活用水量,采用最高日用水量定额和相应时变化系数,居民生活污水量 综合生活污水量,采用平均日污水量定额和相应总变化系数,污水定额 包括及确定,*查手册; *由用水定额来确定,按当地用水定额的80%-90%来计算,即排放系数采用0.8-0.9。,*由国家和行业有关用水量或废水量定额查得; *也可参考同行业的单位废水量标准。,居民生活污水定额,综合生活污水定额,工业废水量定额,6.1.1 设计污水量定额,排放系数=,污水量定额,用水量定额,6.1 污水设计流量的计算,6.1.2 污水量的变化,日变化系数Kd=,KZ=Kd Kh,时变化系数Kh=,总变化系数
4、Kz =,最高日污水量,平均日污水量,最高日最高时污水量,最高日平均时污水量,最高日最高时污水量,平均日平均时污水量,变化系数包括,6.1 污水设计流量的计算,经验数值表,经验计算公式,2.3 Qd5L/S,1.3 Qd5L/S,5L/SQd1000L/S,表4.1 生活污水量总变化系数Kz,(1)生活污水总变化系数Kz的确定:,(式 6.1),6.1 污水设计流量的计算,6.1.2 污水量的变化,(3)工业企业生活污水及淋浴污水总变化系数的确定:,(2)工业废水总变化系数的确定:,实地调查研究和分析,生活污水:一般车间采用3.0,高温车间采用2.5。,淋浴污水:1h之内流量不变化,即近似认为
5、均匀用水和排水。,表6.2 部分工业生产废水的时变化系数Kh,Kd=1, Kz=Kh,6.1 污水设计流量的计算,6.1.2 污水量的变化,(1)居民生活污水设计流量,式中:,KZ生活污水量总变化系数,可由表6.1查得或采用公式6.1计算确定。,6.1.3 污水设计流量计算,N1i设计使用年限所服务的人口数,按规划部门根据统计资料提供;,q1i平均日居民生活污水量标准(L/(cap.d)),按室外排水设计规 范选用,即按平均日人均用水量定额(附表1)的80%-90%确定, 对给排水系统完善的地区可按90计,一般地区可按80计;,6.1 污水设计流量的计算,(2)公共建筑污水设计流量,q2i各公
6、共建筑最高日污水量标准,L/(用水单位.每天),一般按 室内给水排水和热水供应设计规范推荐的参数选用,排水量 大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用 ; T2i各公共建筑最高日排水小时数,h; N2i各公共建筑在设计使用年限终期所服务的用水单位数,按规划 部门根据统计资料 提供;,Kh2i各公共建筑污水时变化系数。,式中:,可与 合并计算,此时选用综合生活污水量定额(附表1b),也可单独计算。,6.1 污水设计流量的计算,6.1.3 污水设计流量计算,(3)工业废水设计流量,式中:q3i各工矿企业废水量定额,m3/单位产值、m3/单位产量; N3i各工矿企业最高日产值(万元)、产量(件、台)
7、; T3i各工矿企业最高日生产小时数,h; f3i各工矿企业生产用水重复利用率; K3i各工矿企业废水量的时变化系数,Kz=Kh*Kd=Kh , (Kd=1) 见表4.2或实地调查研究和分析。,6.1 污水设计流量的计算,6.1.3 污水设计流量计算,(4)工业企业生活污水和淋浴污水设计流量,q4ai各工矿企业车间职工生活用水定额(L/cap.班),一般车间 25,高温车间35; q4bi各工矿企业车间职工淋浴用水定额(L/cap.班)一般车间40,特 殊车间60; N4ai ;N4bi各工企业最高日职工生活用水和淋浴用水总人数; T4ai各工矿企业最高日每班工作小时数,h; f4i 各工矿企
8、业生产用水重复利用率; Kh4ai各工矿企业车间最高日生活污水量班内时变化系数,一般车间 3.0,高温车间2.5。,式中:,6.1.3 污水设计流量计算,6.1 污水设计流量的计算,生活污水设计流量,居民生活污水,公共建筑生活污水,工业企业生活污水及淋浴污水,工业废水设计流量,(5)城市污水设计总流量,Qh=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗,Q渗指地下水渗入量,一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算,应根据测定资料确定,缺乏资料时可按平均日综合生活污水和工业废水总量的10%-15%计。,(L/s),6.1 污水设计流量的计算,6.1.3 污水设计流量计算,课堂复习,污水设计流量的计算:,(1)
9、居民生活污水设计流量,(2)工业废水设计流量,(3)工业企业生活污水和淋浴污水设计流量,(4)公共建筑污水设计流量,例6.1 已知某城镇最高日排放污水量Q1,平均日排放污水量Q2,最高日最高时排放污水量为Q3,日变化系数Kd,时变化系数Kh,总变化系数Kz,求排水管网设计流量为多少?,解:设计流量Q=Q3 Q=Q1*Kh Q=Q2*Kz Q=Q2*Kd*Kh,例6.2某城镇居住小区污水管网设计,某城镇居住小区街坊总面积50.20hm2,人口350cap/hm2, 居民生活污水量定额为120L/(capd);有两座公共建筑, 火车站和公共浴室的汗水设计流量分别为3.0L/s和 4.0L/s;有两
10、个工厂,工厂甲的生活、沐浴污水与工业 废水总设计流量为25.0L/s,工厂乙的生活、沐浴污水 与工业废水总设计流量为6.0L/s。全部污水统一送至污 水处理厂。试计算该小区污水设计总流量。,【课堂作业】 河北某中等城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜 260t,废水量定额为10m3/t,工业废水的总变化系数 为1.8,三班制生产,每班8h。最大班职工人数800cap, 其中在污染严重车间工作的职工占总人数的40%,使用 淋浴人数按该车间人数的85%计;其余60%的职工在一般 车间工作,使用淋浴人数按30%计。工厂居住区面积为 10ha,人口密度为600cap/ha。各种污水由管道汇集输送 到厂区污水处理
11、站,经处理后排入城市污水管道, 试计算该屠宰厂的污水设计总流量。,【解】 该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水 和淋浴污水、工业废水三种,因该厂区公共设施情况未给出, 故按综合生活污水计算。,1综合生活污水设计流量计算 查综合生活用水定额,河北位于第二分区,中等城市的 平均日综合用水定额为110180L/(capd),取165 L/(capd)。 假定该厂区给水排水系统比较完善,则综合生活污水定额为 16590%=148.5 L/(capd),取为150L/(capd)。 居住区人口数为60010=6000 cap。 则综合生活污水平均流量为:,用内插法查总变化系数表,得Kz=2.
12、24。 于是综合生活 污水设计流量为Q1=10.4 2.24=23.30 L/s,(L/s),2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算 由题意知: 一般车间最大班职工人数为80060%=480人, 使用淋浴的人数为 48030%=144人; 污染严重车间最大班职工人数为80040%=320人, 使用淋浴的人数为32085%=272人。 所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为:,=,+,=,+,=8.35 L/s,+,3工业废水设计流量计算,L/s,该厂区污水设计总流量,流量汇入的地方 管径变化的地方、转弯 直管段管长较长时(3070m),检查井设置位置,6.2 管段设计流量的计算,6.2.1
13、污水管网的节点与管段,连接管 污水干管(主干管和干管) 污水支管,明确,6.2 管段设计流量的计算,管段,污水管网中流量和管道敷设坡度不变的一段管道。,管段设计流量,指管段上游端汇入污水流量和该管段的收集污水量作为管段的输水流量,称为管段设计流量。,节点,每个设计管段的上游端和下游端被称为污水管网的节点,节点一般设有检查井。,6.2.1污水管网的节点与管段,6.2.2 节点设计流量计算,包括,本段流量,集中流量,1,2,3,4,A,B,C,D,q,5,转输流量,6.2 管段设计流量的计算,每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量。,本段流量: 式中: q1设计管段的本段流量,L/s; F
14、设计管段服务的街坊面积,公顷; KZ生活污水量总变化系数; q0单位面积的本段平均流量,比流量,L/s.公顷,式中:n污水量标准,L/(人.d); p人口密度,人/公顷。,6.2.2 节点设计流量计算,6.2 管段设计流量的计算,6.2.3 管段设计流量计算,1,2,3,4,A,B,C,D,q,5,注意:,管段流量进行叠加时,集中流量是设计流量直接的加和,本段流量和转输流量是平均流量的加和后,经Kz调整才为设计流量。 Q管段=KzQ平均+Q工废+Q工生+淋浴+Q公建,6.2 管段设计流量的计算,原始资料: 给定某市的街坊平面图,居住区街坊人口密度为350人/公顷,污水量标准为120L/(人.d
15、),火车站和公共浴室的设计污水量分别为3L/s和4L/s,工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与6L/s。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。工厂甲废水排出口的管底埋深为2.0m 。,污水管道的设计举例,平面图,管道定线,街坊面积,计算步骤及过程:,比流量(单位面积上的平均流量)的计算:,生活污水流量(本段流量、转输流量)的计算:,生活污水设计流量的计算:,污水管道水力计算的设计参数:,6.3.1 设计充满度(h/D),6.3.2 设计流速(v),6.3.3 最小管径(D),6.3.4 最小设计坡度(i),6.3 污水管道的设计参数,6.3.5 污水管道的埋
16、设深度,包括,6.3.6 污水管道的衔接,6.3.1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/D 1时,非满流,室外排水设计规范规定,最大充满度为:,6.3 污水管道的设计参数,为什么污水管道应按非满管流设计?,1、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、有利于管道内的通风; 3、便于管道的疏通和维护管理。,6.3 污水管道的设计参数,6.3.1设计充满度(h/D),6.3.2 设计流速,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
17、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。杂质水的生产管道适当加大,明渠为0.4m/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。,6.3 污水管道的设计参数,6.3.3 最小管径,1、为什么要规定最小管径? 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,通过水力计算查得的管径小于最小管径,对于这样的管段可不用再进行
18、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。有适当冲洗水源时,可考虑设冲洗井。,6.3 污水管道的设计参数,6.3.4 最小设计坡度,相应于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。,规定:管径200mm的最小设计坡度为0.004; 管径300mm的最小设计坡度为0.003; 管径400mm的最小设计坡度为0.0015; 较大管径的最小设计坡度由最小设计流速保证。,6.3 污水管道的设计参数,6.3.5 污水管道的埋设深度,两个意义:,决定污水管道最小覆土厚度的因素:,冰冻线的要求,地面荷载,满足街区连接管连接要求,覆土厚度,埋设
19、深度,地面,管道,覆 土 厚 度,埋 设 深 度,6.3 污水管道的设计参数,室外排水设计规范规定:无保温措施的生活污水管道,管底可埋设在冰冻线以上 0.15 m ;有保温措施或水温较高的管道,距离可以加大。,污水管道的埋设深度规范要求:,埋设深度,国外规范规定:污水管道最小埋深,应根据当地的养护经验确定。无养护资料时,采用如下数值:管径小于500mm,管底在冰冻线上0.3m;管径大于500mm,为0.5m。,管道,地面,冰冻线,6.3 污水管道的设计参数,6.3.5 污水管道的埋设深度,防止地面荷载破坏管道的要求:,动荷载,静荷载,0.7m,H=h+IL+Z1-Z2+h(0.6-0.7),满
20、足街坊管连接要求,式中:H街道污水管网起点的最小埋深,m; h街坊污水管起点的最小埋深,0.60.7m; Z1街道污水管起点检查井检查井处地面标高,m; Z2街坊污水管起点检查井检查井处地面标高,m; I街坊污水管和连接支管的坡度; L街坊污水管和连接支管的总长度,m; h连接支管与街道污水管的管内底高差,m。,从以上三个因素出发,可以得到三个不同的覆土厚度,最大值就是这一沟段的允许最小覆土厚度。,最大埋深 根据技术经济指标及施工方法决定。 在干燥土壤中,沟道最大埋深一般不超过78m;在多水、流沙、石灰岩地层中,一般不超过5m。,6.3 污水管道的设计参数,6.3.5 污水管道的埋设深度,污水
21、管道在街道上的位置,与其他管线、构筑物有一定的距离; 与给水管相交时,设于给水管下方; 尽量避免敷设在机动车道下,设在人行道下。,6.3.6 污水管道的衔接,6.3 污水管道的设计参数,污水管道在街道上的位置,衔接原则: (1)尽可能提高下游沟段的高程,以减少埋深,从而降 低造价,在平坦地区这点尤其重要; (2)避免在上游沟段中形成回水而造成淤积; (3)不允许下游沟段的沟底高于上游沟段的沟底。,6.3.6 污水管道的衔接,6.3 污水管道的设计参数,一般情况下 异管径沟段采用沟顶平接。同管径沟段采用水面平接。,6.3.6 污水管道的衔接,6.3 污水管道的设计参数,特殊情况 同管径,坡度变陡
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