污水管道水力计算

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1、水污染控制规划与管理（２）主讲:李兰武汉大学1二、污水管道水力计算(一)污水在管道内的流动特点和设计要求1.管道内的流动，通常是依靠水的重力从高处流向低处，即所谓重力流。污水中含有一定数量的悬浮物，但水分一般在99%以上，可以认为城市污水的流动是遵循一般水流规律的，在设计中可采用水力学公式进行计算。2.污水在管道中的流动一般按均匀流计算。由于管道内流速随时都在变化，污水量在管道交汇处会形成回水，管道沉积物及管道接缝会使水流流速发生变化等原因，实际上，污水的流动属非均匀流。但在一个较短的管段内，假如流量变化不大，管道坡度不变，可以认为管段内流速不变，通常把这种管段内污水的流动视为均匀流。并

2、在设计时对每-设计管段按均匀流公式进行计算。22.排水管渠断面形式的选择城市排水管渠设计中，确寇管渠断面形式的一般要求是水力条件好、受力合理、省料，运输及施工方便并便于维护等。在众多的管渠断面形式中，圆形管道有较大的输水能力，底部呈弧形，水流较好，也比较适应流量变化，不易产生沉积。同时圆管受力条件好、省料，便于预制和运输。因此，在城市排水工程中，圆管应用很广泛。33.按部分充满管道断面设计污水管道。城市污水量每日每时都在变化，难以准确计算，因此设计雨时需留出一部分管道断面，避免污水溢出地面，污染环境，同时，污水管道内的污泥可能分解而析出一些有害气体；污水内往往含有易燃液体(汽油、苯、石油

3、等)，也可能挥发形成爆炸性气体。因此污水管道应保留适当空间，以保证通风排气。4.管道内水流不产生淤积，也不冲坏管壁。由于污水中含有不少杂质，流速过小，就会在管道中产生淤积，从而降低输水能力。反之流速过大，又会因冲刷而损坏管壁。因此，污水管道的设计，要求流速在适当的范围内，既不产生淤积，阻塞管道；又不因冲刷而损坏管壁。4(二)、排水管渠断面形式及其选择1．排水管渠横断面形式排水管渠的横断面形式必须满足静力学、水力学以及经济与维护管理方面的要求。静力学方面，要求管道具有足够的稳定性和坚固性，在水力学方面，要求有良好的输水性能能，不但要有较大的排水能力，而且当流量变化时，不易在管道中产生沉淀；

4、在经济方面，要求管道用材省，造价低，在维护管理上要求便于清通。常用管渠断面形式(如图11-14)有圆形、矩形、马蹄形、半椭回形、梯形及蛋形。5图11-14排水管渠横断面形式(a)圆形；(b)马蹄形；(c)带低流槽的矩形；(d)蛋形；(e)拱顶矩形；(f)梯形62.排水管渠断面形式的选择城市排水管渠设计中，确寇管渠断面形式的一般要求是水力条件好、受力合理、省料，运输及施工方便并便于维护等。在众多的管渠断面形式中，圆形管道有较大的输水能力，底部呈弧形，水流较好，也比较适应流量变化，不易产生沉积。同时圆管受力条件好、省料，便于预制和运输。因此，在城市排水工程中，圆管应用很广泛。73.圆管流的水

5、力特性城市排水管渠大多为不满流。管渠中水深h与管径D（或渠高H）之比，即h/D或h/H称为充满度。圆管不满流和满流时充满度与水力因素之间的关系如图11-15中圆管的水力特性曲线所示。图中V0、Q0表示圆管满流时的流速、流量,u、Q表示不满流时的流速、流量。8由图11-15可以看出：当h/D≈0.95时，Q/Qo呈最大值，Q=1.08700；当h/D≈0.81时，v/v0呈最大值，v=1.160v0。由此可见，圆管输水能力最大时的充满度不是1，即不是满流，而是充满度为0.95时。图11-15圆管水力因素之间的关系9（三）污水管道水力计算的控制数据室外排水设计规范中对于污水管道的设计充满度、

6、设计流速、最小管径与最小坡度等做了规定，作为设计的控制数据。1.最大设计充满度污水管道设计充满摩是指管道排泄设计污水量时的充满度。污水管道的设计充满度应小于或等于最大设计充满度。室外排水设计规范规定的污水管道的最大设计充满度见表11-4。10最大设计充满度管径D或渠高H(毫米)最大设计充满度（h/D或h/H）管径D或暗渠H(毫米)最大设计充满度（h/D或h/H）150~300350~4500.600.70500~900≥10000.750.80对于明渠，其超高(渠中最高设计水面至渠顶的高度)应不小于0.2米。112.设计流速设计流速是指在设计充满度情况下，排泄设计流量时的平均流速。现行室

7、外排水设计规范对管道的设计流速规定了一个范围。当管径小于或等于500毫米时，污水管道的设计流速最小为0.7米/秒。当管径大于500毫米时，其设计流速最小为0.8米/秒。明渠的设计流速0.4米/秒。污水管渠最大的设计流速与管渠材料有关。12室外排水设计规范规定：金属管道的设计流速最大为10米/秒；非金属管道为5米/秒。明渠设计流速的最大值决定于渠道的铺砌材料及水深。当水深为0.4～1.0米时，干砌块石明渠设计流速最大为2.0米/秒；浆