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《给水排水管道系统》设计与计算ppt

归档日期:07-14       文本归类:地下管道      文章编辑:爱尚语录

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  2、污水管道系统的设计流量 (3) 设计管段的流量确定 每一设计管段的污水设计流量包括三种流量: 本段流量——从本段沿线街坊流来的污水量。 通常假定本段流量是在起点检查井集中进入设计管段的。 本段流量等于本段服务面积上的全部污水量。 2、污水管道系统的设计流量 转输流量——从上游管段和旁侧管段流来的污水量。 集中流量——从工业企业或其他大型公共设施溜来的污水量。 管段设计流量 = 本段流量 + 转输流量 + 集中流量 Q4-5 q4 q5 q6 q8 q7 q9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 qj Q5-1 q5-1 q1-2 Q1-2 Q2-3 污水干管 污水主干管 污水支管 q4,q5 ——街坊生活污水经支管流入检查井的生活污水量; qj ——集中流量; Q4-5、Q5-1、Q1-2的流量? 3、污水管道系统的水力计算 目的——确定管径、管道坡度和埋设深度。 污水在管道中依靠管道两端的水面高差从高处流向低处,一般为重力流。 明确污水管道水力计算的重要设计参数 (1) 设计充满度 在设计流量下,污水在管道中的水深(h)和管道直径(D)的比值称为设计充满度,也叫水深比,计作 h/D=1时称为满流; h/D1时称为非满流; 3、污水管道系统的水力计算 (1) 设计充满度 管道最大设计充满度的规定 管道最小设计充满度:一般不小于0.5 管径(mm) 最大设计充满度 200~300 0.60 350~450 0.70 500~900 0.70 1000 0.75 (1) 设计充满度 污水管道规定非满流的原因: 污水流量时刻在变化,很难精确计算,而且雨水或地下水可能渗入污水管道,因此有必要保留一部分空间; 污水管道内沉积的污泥由于厌氧作用会产生一些有害气体如甲烷、硫化氢等;另外,污水中含有汽油、石油等易燃液体时,容易产生爆炸性气体,所以要留有一定空间通风; 便于管道的清通和养护管理; 3、污水管道系统的水力计算 (2) 设计流度 与设计流量、设计充满度向对应的水流平均速度称为设计流速。 流速过小,污水流动缓慢,污水中的悬浮物容易沉积在管道中。 流速过大,可能会对管壁产生冲刷,损坏管道,缩短了管道的使用寿命。 设计流速应该在最大和最小设计流速之间。 最小设计流速是保证管道内不致发生沉积的流速,规定为0.6m/s。 最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速,与管道材料有关;金属管最大设计流速为10m/s,非金属管的最大设计流速为5m/s。 3、污水管道系统的水力计算 3、污水管道系统的水力计算 (3) 最小管径 管径过小,容易阻塞,从而增加管道的清通次数。 采用较大管径可选用较小的设计坡度,从而减小管道埋身,降低造价。 《室外排水规范》规定:污水在街坊和厂区的最小管径为200mm,在街道下的最小管径为300mm。 3、污水管道系统的水力计算 (4) 最小设计坡度 在进行污水管道系统设计时,通常使管道敷设坡度与地面坡度一致,以节省施工费用。 但如果地势平坦,此时可能会导致管道坡度过小,管道内的流速小于规定的最小流速,因此要规定最小设计坡度。 《室外排水规范》规定:管径为200mm时,最小设计坡度为0.004;管径为300mm时,最小设计坡度为0.003。 3、污水管道系统的水力计算 (5) 覆土厚度及管道埋深 管道的覆土厚度:指从管道外壁顶部到地面的距离。 管道的埋设深度:指从管道内壁底部到地面的距离。 水管道在车行道下的最小覆土厚度不小于0.7m,在非车行道下,其最小覆土厚度可以适当减小。 管道的最大埋深:在干燥土壤中一般不超过7-8米;在地下水位较高、流砂严重、挖掘困难的地层中通常不超过5米。当管道埋深超过最大埋深时,应考虑设置污水泵站等措施,以减少管道的埋深。 管道编号 管道长度(m) 设计流量 Q (L/s) 管径 D (mm) 坡度 I 流速v (m/s) 充满度 降落量I×L (m) 标高(m) 埋设 深度 h/D 水深 (m) 地面 水面 管内底 上游 下游 上游 下游 上游 下游 上游 下游 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 污水管道水力计算表 思考题 1、城市污水量的组成? 2、什么是设计管段?每一设计管段的污水量包括几个部分? 3、污水管道为什么按非满流设计? 4、污水管道内的设计流速是怎样规定的? 五、雨水管渠系统的设计 1、雨水管渠的布置 (1) 雨水同污水一样,靠重力流排入水体; (2) 雨水管通常沿街道铺设,但是干管不宜设在交通量大的干道下,以免积水时影响交通。 1、雨水管渠的设计流量 雨水管渠的设计流量与设计暴雨强度、汇水面积和地面覆盖情况有关。 几个概念 (1) 设计暴雨强度 指一定年限内可能出现一次的暴雨,在一定的降雨历时内,单位汇水面积上的雨水量,单位(L/s·ha),用q表示。 (2) 暴雨重现期 一定年限内可能出现一次的暴雨,单位年(a),用P表示。 1、雨水管渠的设计流量 (3) 降雨历时 连续降雨的时段,可以指一场雨全部降雨的时间,也可以指其中个别的连续时段。单位min或h,用t表示。 (4) 汇水面积 指雨水管渠汇集雨水的面积,用F表示,单位公顷(ha)或平方公里(km2)。 1、雨水管渠的设计流量 暴雨强度公式 —— 设计暴雨强度 (L/s?ha) —— 设计重现期 (a) —— 降雨历时(min) A1,c,b,n —— 地方参数 (5) 径流系数 径流量与降雨量的比值,ψ 1 1、雨水管渠的设计流量 地面种类 ψ值 各种屋面、混凝土和沥青路面 大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 级配碎石路面 干砌砖石和碎石路面 非铺砌土路面 公园和绿地 0.85-0.95 0.55-0.65 0.40-0.50 0.35-0.45 0.25-0.35 0.10-0.20 1、雨水管渠的设计流量 雨水管渠的设计流量公式 2、雨水管渠水力计算的设计参数 (1) 设计充满度 雨水管渠按满流设计,充满度h/D=1 (2) 设计流速 ①《室外排水设计规范》中规定,雨水管渠的最小设计流速为0.75m/s。 ②为防止管壁因冲刷而损坏,雨水管渠的最大设计流速为:金属管10m/s;非金属管4m/s。 ③雨水管渠的设计流速应该保证在最大流速和最小流速之间。 2、雨水管渠水力计算的设计参数 (3) 最小管径 《室外排水设计规范》中规定:在街道下的雨水管道,最小管径为300mm;雨水口连接管最小管径为200mm。 一般在道路交叉口的汇水点和低洼地段设置雨水口。 注意图中的箭头方向! 2、雨水管渠水力计算的设计参数 (4) 最小坡度 在设计中,力求使管道的设计坡度和地面坡度平行或一致,以降低造价。但需满足最小坡度的规定。 ①当雨水管道的最小管径为300mm时,最小设计坡度为0.003。 ②当雨水口连接管道的最小管径为200mm时,最小设计坡度为0.01。 (5) 最小埋深和最大埋深 要求同污水管道。 六、合流制管渠系统的水力计算 主要讲的是截流式合流制排水系统。它的设计内容和要求与雨水管渠基本相同,最大的不同点是设计流量的计算上存在差别。 截流式合流制排水系统因为在截流干管上设置了溢流井,所以设计流量在溢流井的上游和下游是不同的。 溢流井 1、溢流井上游管段的设计流量 -溢流井上游管渠设计流量 -雨水设计流量 -生活污水的平均流量 -工业废水的平均流量 城市污水流量不是采用最高日和最高时的流量,而是采用平均日、平均时流量。因为暴雨量和最高日、最高时污水量同时发生的可能性很小。 旱流流量 Qf 以管段1-2为例: 2、溢流井下游管段的设计流量 当晴天时,污水截流干管的流量为溢流井上游的旱流流量; 当雨天时,溢流井上游的雨水量部分被转输到溢流井下游的截流干管,部分直接排入水体。这时,截流干管的流量设计与截留倍数有关。 截留倍数的定义 通过溢流井上游转输到溢流井下游管段的雨水量与旱流流量之比,计作 2、溢流井下游管段的设计流量 以管段2-3为例计算其管段的设计流量: 2-3管段的雨水量为:本段的雨水量+转输的雨水量 2-3管段的旱流流量为:本段的旱流流量+转输的旱流流量 2、溢流井下游管段的设计流量 以管段2-3为例计算其管段的设计流量: 2-3管段的总流量为:雨水量+旱流流量 + 转输流量 本段流量 以管段2-3为例计算其管段的设计流量: 溢流井下游的设计流量包括:本段城市污水量和本段雨水量,转输溢流井上游的城市污水量和截流雨水量4个部分流量。 2、溢流井下游管段的设计流量 第3章 给水排水管道系统的设计 一、给水管道系统的设计内容 1、管道系统的布置和定线、计算管道中的水头损失; 5、求出二级泵站的扬程及水塔高度; 6、水量调节构筑物的容积计算; √ 二、给水管道系统的设计流量 1、给水系统设计用水量的组成 (1) 城市居民生活用水量; (2) 工业企业生产用水和职工生活用水; (3) 浇洒道路和绿地等市政用水; (4) 消防用水量; (5) 管网漏失水量及未预计水量; 2、给水系统各组成部分的设计流量 明确几个概念: (1) 最高日用水量 在设计年限内,用水最多一天的水量称为最高日用水量。 (2) 最高时用水量 一天内用水最多的一小时的水量称为最高时用水量。 (3) 平均时用水量 一天内平均一小时用水量称为平均时用水量。 取水构筑物 一级泵站 给水处理厂 清水池 二级泵站 配水管网 2、给水系统各组成部分的设计流量 (1) 采用最高日平均时用水量的构筑物:取水构筑物、一级泵站、原水输水管、给水厂 取水构筑物 一级泵站 给水处理厂 清水池 二级泵站 配水管网 (2) 二级泵站 管网内不设水塔或调节水库时:设计流量按最高日最高时用水量计算,否则会出现供水不足的现象; 管网内设水塔或调节水库时:二级泵站根据用水量变化情况分级供水(分级情况根据用水量变化曲线确定)。此时二泵站的供水量与用水量之差由水塔或水库调节。 取水构筑物 一级泵站 给水处理厂 清水池 二级泵站 配水管网 (3) 清水输水管道 管网内不设水塔或调节水库时:设计流量按最高日最高时用水量计算; 管网内设水塔或调节水库时:设计流量按最高日最高时用水量减去水塔输出的流量计算; 清水输水管 取水构筑物 一级泵站 给水处理厂 清水池 二级泵站 配水管网 (4) 配水管网 配水管网设计总流量按最高日最高时用水量计算。 三、配水管网的水力计算 1、配水管网水力计算的任务 (1) 计算管网中各管段的流量; (2) 确定各管段的管径、水头损失; (3) 确定水泵扬程、水塔高度; 2、管网中管段设计流量的计算 要确定各管段的设计流量,需首先确定各管段的沿线 qv I II III IV 图示为4个环的环状管网; 两个节点之间的管线称为管段; 节点编号 输水管 Q-总流量 (1) 沿线流量(qv) 沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量; 沿线) 集中流量(qj) 集中流量是指供给某大用户(如工厂)所需流量; 2、管网中管段设计流量的计算 由于管段的沿线流量大小不等,计算比较复杂,因此在实际的设计中对管网流量进行简化。 假设一:将非均匀配出的沿线流量简化为均匀配出的沿线流量,即小用户的流量均匀分布在全部干管上。——称作比流量法。 8 9 长度比流量 比流量法 长度比流量法 面积比流量法 假定沿线流量均匀分布在全部配水干管上,管线单位长度上的配水流量称为长度比流量,qs 每个管段的沿线) 节点流量(qi) 节点流量是从沿线流量折算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。 假设二:将均匀配出的沿线流量按一定比例折算成节点流量。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 qj q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 1 管网中任一点的节点流量(qi) 集中流量也并入节点流量中。 无集中流量时:任意一个节点流量等于与该节点相连的各管段的沿线流量总和的一半。 包括两部分:该节点的集中流量和沿线流量折算成的节点流量 2 3 4 5 6 7 8 9 10 qj q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 1 q8的节点流量? q9的节点流量? 流量校核:全部节点流量之和等于管网设计的总流量。 计算例题 某城镇最高时总用水量为284.7L/s,其中集中工业用水量为189.2L/s(从节点1和2流出,分别为94.6L/s)。干管各管段编号及长度如图所示,管段4-5、1-2、2-3为单侧供水,其余为双侧供水。计算(1)干管的比流量; (2)1-2和4-1管段的沿线 5 6 1 2 3 居住区 居住区 居住区 绿地 绿地 工厂 (1)干管的比流量 (2)1-2和1-4管段的沿线流量 某城市最高时总用水量为260L/s,其中集中供应的工业用水量120 L/s(分别在节点2、3、4集中出流40 L/s)。各管段长度(单位为m)和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为一侧供水,其余为双侧供水。试求:(1)比流量;(2)各管段的沿线)各节点流量。 练习 解:1.配水干管计算总长度 2.配水干管比流量 3.沿线流量 管段编号 管段计算总长度 (m) 比 流 量 (L/s.m) 沿 线 流 量 (L/s) 1-2 2-3 3-4 1-5 3-5 4-6 5-6 6-7 800 0.5×600=300 0.5×600=300 0.5×600=300 800 800 600 500 0.03182 25.45 9.55 9.55 9.55 25.45 25.45 19.09 15.91 合 计 4400 140.00 4.节点流量计算 节点 节点连的管段 节 点 流 量(L/s) 集 中 流 量(L/s) 节点总流量 (L/s) 1 2 3 4 5 6 7 1-2 , 1-5 1-2 , 2-3 2-3 , 3-4 , 3-5 3-4 , 4-6 1-5 , 3-5 , 5-6 4-6 , 5-6 , 7-6 6-7 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+9.55+25.45)=22.28 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+25.45+19.09)=27.05 0.5(25.45+19.09+15.91)=30.22 0.5(15.91)=7.95 40 40 40 17.50 57.50 62.28 57.50 27.05 30.22 7.95 合计 140.00 120.00 260.00 (4) 流量分配 目的:确定各管段中的流量,进而确定管段直径。 流量分配要保持水流的连续性,每一节点必须满足节点流量的平衡条件:流入任一节点的流量等于流出该节点的流量,若以流入为“-”,流离为“+”,则∑Q=0。 树状网流量分配 水流方向唯一,流量分配唯一,任意管段的流量等于该管段以后所有节点流量的总和。 (4) 流量分配——环状网 流量分配有多种组合方案(如节点3)。 基本原则:满足供水可靠性前提下,兼顾经济性。 (5) 管径计算 管网流量分配后,可按公式计算该管段的管径。 —— i-j管段的管段流量,m3/s —— 管道流速,m/s —— 管道直径,m 3、给水管道系统的水力计算 管道系统定线 初步流量分配 确定管径 确定各节点的水压 确定水泵的扬程 确定水塔等调节构筑物的容积、高度等 计算水头损失 思考题 1、给水系统中设计水量的组成? 2、管网中不设水塔等水量调节构筑物时,输水管、二泵站、配水管网的设计流量? 3、对给水管网的流量进行简化的2个假设? 4、怎样计算管网中各节点的流量? 三、污水管道系统的设计内容 1、管道系统的布置和定线、确定管道直径和坡度; 4、管道埋设深度; 5、污水提升泵站的设计; 6、污水管道的平面图和剖面图; √ 四、污水管道系统的设计流量 1、城市污水量的组成 (1) 城市居民生活污水量; (2) 工业废水量(纳入城市污水管渠的部分,有部分工业企业产生的废水先经过处理后再进入城市污水管道系统); (3) 少量渗入城市污水管道的地下水; 2、污水管道系统的设计流量 (1) 污水管道系统通常按设计年限内的最高日最高时污水量计算。 (2) 设计管段的划分 凡采用同一设计流量、同一管径、同一坡度的两个检查井之间的连续管段,称为设计管段。 不需要把每个检查井都作为设计管段的起始点,将采用相同管径和坡度的连续管段可以作为一个设计管段。 1 2

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