污水 雨水PPT课件.ppt

给水排水工程 主讲 王晓云 环境与设备工程系 2013年4月 1 第8章污水管网系统设计计算 8 2管段设计流量计算设计管段设计管段设计流量8 3污水管道设计参数设计充满度最小管径和最小设计坡度 不计算管段 埋设深度 覆土厚度管道的衔接 2 1 位于街坊内的污水不计算管段的管径和坡度分别为 A 200mm和0 004B 300mm和0 005C 300mm和0 004D 200mm和0 0032 以下叙述不正确的是 A 沿线流量是指从管段沿街坊流来的污水量 B 转输流量不含从干管 旁侧管道流来的污水量 C 集中流量包括从大型公共建筑物流来的污水量 D 集中流量包括从大型工业企业流来的污水量 3 以下 项措施不利于防止管道淤塞 A 增大设计流速B 增大设计坡度C 增大设计充满度D 在一定管道长度范围内设检查井便于清通 3 4 管道衔接时应注意的问题 以下叙述不正确的是 A 无论哪种衔接方法 下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高 B 当管道敷设地区的地面坡度很大时 为调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度 C 为保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深 可根据地面坡度采用跌水连接 D 无论采用哪种衔接方法 都应保证管道直接连接 5 有关污水流量说法不正确的是 A 污水管道常采用最高日的污水流量作为设计流量B 污水设计管段的流量包括集中流量 本段流量和转输流量C 居住区生活污水量设计标准与气候 生活水平 室内卫生设备情况等因素有关D 生活污水量通常为生活给水量的80 90 6 下列关于污水管道水力特性说法不正确的是 A 污水管道中大部分污水的流态属于重力流B 污水管道中的污水是均匀流C 污水管道应按不满流设计D 污水管道的最小设计坡度是相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度 4 7 污水设计管段的设计流量包括 A 本段流量 沿线流量和集中流量B 本段流量 转输流量和集中流量C 本段流量 沿线流量 转输流量和集中流量D 转输流量 集中流量和上游管段的流量8 一排放污水的钢筋混凝土管 外径D 800mm 壁厚95mm 管道埋深2 5m 则覆土厚度为 5 9 某街坊污水管道通过支管街道污水管连接 管顶平接 如图所示 1 2管径200mm 长度300米 坡度为0 005 街道污水管道管径300mm1 2点处的高程分别为20 12m和19 18m 假如街坊污水管道起点最小埋深是0 7m 试确定街道污水管2处下游管段的最小埋深是 m 6 8 4污水管道设计计算实例 某市一个区的街坊平面图 居住区街坊人口密度为350人 ha 居民生活污水定额为120L 人 d 火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3L s和4L s 工厂甲排除的废水设计流量为25L s 工厂乙排除的废水设计流量为6L s 生活污水和经过局部处理后的工业废水全部送至污水厂处理 工厂废水排出口的管底埋深为2m 该市冰冻深度为1 40m 试进行该区污水管道系统的设计计算 要求达到初步设计深度 7 8 设计方法和步骤如下 1 在街坊平面图上布置污水管道该区地势北高南低 坡度较小 无明显分水线 可划分为一个排水流域 支管采用低边式布置 干管基本上与等高线垂直 主干管布置在市区南部河岸低处 基本上与等高线平行 整个管道系统呈截流式布置 2 街坊编号并计算其面积 将街坊依次编号并计算其面积 列入表中 用箭头标出各街坊污水排出的方向 9 10 街坊面积汇总表 11 3 划分设计管段 计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法 将各干管和主干管有本段流量进入的点 一般定为街坊两端 集中流量及旁侧支管进入的点 作为设计管段的起止点的检查井并编上号码 各设计管段的设计流量应列表进行计算 本例中 居住区人口密度为350人 ha 居民污水定额为120L 人 d 则生活污水比流量为 L s ha 12 q1 2 25L sq8 9 qs F kz 0 486 1 21 1 70 kz 1 41 kz 1 41 2 3 3 24L sq9 10 qs F kz 0 486 1 21 1 70 1 43 2 21 kz 3 18 kz 3 18 2 3 7 31L sq10 2 qs F kz 0 486 1 21 1 70 1 43 2 21 1 21 2 28 kz 4 88 kz 4 88 2 3 11 23L s 13 q2 3 qs F kz q甲 0 486 2 20 4 88 kz q甲 1 07 4 88 kz 25 5 95 2 2 25 13 09 25 38 09L s 14 4 管渠材料的选择由于生活污水对管材无特殊要求 且管道的敷设条件较好 故在本设计中 DN 400mm的管道采用混凝土管 DN400mm以上的管道采用钢筋混凝土管 5 各管段的水力计算在各设计管段的设计流量确定后 便可按照污水管道水力计算的方法 从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算 15 水力计算步骤如下 1 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度 列入表中第2项 2 将各设计管段的设计流量填入表中第3项 设计管段起止点检查井处的地面标高列入表中第10 11项 3 计算每一设计管段的地面坡度 作为确定管道坡度时的参考 4 根据管段的设计流量 参照地面坡度 确定各设计管段的管径 设计流速 设计坡度和设计充满度 16 其余各设计管段的管径 坡度 流速和充满度的计算方法与上述方法相同 在水力计算中 由于Q D I v h D各水力因素之间存在着相互制约的关系 因此 在查水力计算图时 存在着一个试算过程 最终确定的D I v h D要符合设计规范的要求 5 根据设计管段的长度和设计坡度求管段的降落量 如管段1 2的降落量为I L 0 002 110 0 22m 列入表中第9项 17 6 根据管径和设计充满度求管段的水深 如管段1 2的水深h D h D 0 35 0 447 0 16m 列入表中第8项 7 求各设计管段上 下端的管内底标高和埋设深度 控制点 是指在污水排水区域内 对管道系统的埋深起控制作用的点 各条干管的起点一般都是这条管道的控制点 这些控制点中离出水口最远最低的点 通常是整个管道系统的控制点 具有相当深度的工厂排出口也可能成为整个管道系统的控制点 它的埋深影响整个管道系统的埋深 18 确定控制点的管道埋深应根据城市的竖向规划 保证排水区域内各点的污水都能自流排出 并考虑发展 留有适当余地 不能因照顾个别点而增加整个管道系统的埋深 对个别点应采取加强管材强度 填土提高地面高程以保证管道所需的最小覆土厚度 设置泵站提高管位等措施 减小控制点的埋深 19 首先确定管网系统的控制点 本例中离污水厂较远的干管起点有8 11 15及工厂出水口1点 这些点都可能成为管道系统的控制点 1点的埋深受冰冻深度和工厂废水排出口埋深的影响 由于冰冻深度为1 40m 工厂排出口埋深为2 0m 1点的埋深主要受工厂排出口埋深的控制 8 11 15三点的埋深可由冰冻深度及最小覆土厚度的限值决定 但因干管与等高线垂直布置 干管坡度可与地面坡度相近 因此埋深增加不多 整个管线上又无个别低洼点 故8 11 15三点的埋深不能控制整个主干管的埋设深度 对主干管埋深起决定作用的控制点则是1点 20 1点是主干管的起点 它的埋设深度定为2 0m 将该值列入表12 6中第16项 1点的管内底标高等于1点的地面标高减去1点的埋深 为86 200 2 00 84 200m 列入表中第14项 2点的管内底标高等于1点的管内底标高减去管段1 2的降落量 为84 200 0 220 83 98m 列入表12 6中第15项 21 2点的埋设深度等于2点的地面标高减去2点的管内底标高 为86 100 83 98 2 12m 列入表12 6中第17项 8 2 11 4 15 6三条污水干管各设计管段均为不计算管段 管段间衔接采用管顶平接 8 计算管段上 下端水面标高 管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深 如管段1 2中1点的水面标高为84 200 0 16 84 36m 列入表中第13项 22 根据管段在检查井处采用的衔接方法 可确定下游管段的管内底标高 1 管段1 2与管段2 3的管径相同 采用水面平接 则这两管段在2点的水面标高相同 于是 管段2 3中2点的管内底标高为84 14 0 22 83 92m 2 如管段4 5与管段5 6管径不同 可采用管顶平接 则这两管段在5点的管顶标高相同 然后用5点的管顶标高减去5 6管径 得出5点的管内底标高 23 在进行管道的水力计算时 应注意如下问题 慎重确定设计地区的控制点 这些控制点常位于本区的最远或最低处 它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深 各条管道的起点 低洼地区的个别街坊和污水排出口较深的工业企业或公共建筑都是控制点的研究对象 研究管道敷设坡度与管线经过的地面坡度之间的关系 使确定的管道坡度在满足最小设计流速的前提下 既不使管道的埋深过大 又便于旁侧支管的接入 24 水力计算自上游管段依次向下游管段进行 随着设计流量逐段增加 设计流速也应相应增加 如流量保持不变 流速不应减小 只有当坡度大的管道接到坡度小的管道时 下游管段的流速已大于1 0m s 陶土管 或1 2m s 混凝土 钢筋混凝土管道 的情况下 设计流速才允许减小 设计流量逐段增加 设计管径也应逐段增大 但当坡度小的管道接到坡度大的管道时 管径才可减小 但缩小的范围不得超过50 100mm 并不得小于最小管径 25 在地面坡度太大的地区 为了减小管内水流速度 防止管壁遭受冲刷 管道坡度往往小于地面坡度 这就可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求 甚至超出地面 因此应在适当地点设置跌水井 当地面由陡坡突然变缓时 为了减小管道埋深 在变坡处应设跌水井 26 水流通过检查井时 常引起局部水头损失 为了尽量降低这项损失 检查井底部在直线管段上要严格采用直线 在转弯处要采用匀称的曲线 通常直线检查井可不考虑局部水头损失 在旁侧管与干管的连接点上 要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入 同时为避免旁侧管和干管产生逆水和回水 旁侧管中的设计流速不应大于干管中的设计流速 27 初步设计时 只进行干管和主干管的水力计算 技术设计时 要进行所有管道的水力计算 6 绘制管道平面图和纵剖面图污水管道平面图和纵剖面图的绘制方法见本章第五节 本例题的设计深度仅为初步设计 所以 在水力计算结束后将求得的管径 坡度等数据标注在管道平面图上 同时 绘制出主干管的纵剖面图 28 8 5绘制管道平面图和纵剖面图平面图和纵剖面图是排水管道设计的主要组成部分 污水管道设计和雨水管道设计均应绘制相应的管道平面图和纵剖面图 二者在绘制要求上基本是一致的 根据设计阶段的不同 图纸所体现的内容和深度也不同 29 第10章雨水管网设计与计算 雨水管渠系统是由雨水口 雨水管渠 检查井 出水口等构筑物组成的一整套工程设施 雨水管渠系统的任务就是及时汇集并排除暴雨所形成的地面径流 以保障人民的生命安全和正常生产 30 1 确定当地的暴雨强度公式或暴雨强度曲线 2 划分排水流域 进行雨水管渠的定线 3 划分设计管段 计算各设计管段雨水设计流量 4 进行管渠的水力计算 确定各设计管段的管径 坡度 标高及埋深 5 绘制管渠平面图及纵剖面图 雨水管渠设计的主要内容包括 31 10 1雨量分析与暴雨强度公式 雨水设计流量是雨水管渠系统设计的依据 由于雨水径流的特点是流量大而历时短 因此应对雨量进行分析 以便经济合理地推算暴雨量和径流量 作为雨水管渠的设计流量 10 1 1雨量分析降雨现象的分析 是用降雨量 降雨强度 降雨历时 降雨面积和重现期等因素来表示降雨的特征 32 1 降雨量降雨量是指降雨的绝对量 是用降雨深度H mm 表示 也可用单位面积上的降雨体积 L ha 表示 在研究降雨时 很少以一场雨为对象 而常用单位时间表示 1 年平均降雨量 指多年观测所得的各年降雨量的平均值 2 月平均降雨量 指多年观测所得的各月降雨量的平均值 3 年最大日降雨量 指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量 33 2 降雨历时是指连续降雨的时段 可以指一场雨全部的时间 也可以指其中个别的连续时段 用t表示 单位以min或h计 从自计雨量记录纸上直接读得 3 降雨强度 暴雨强度 降雨强度是指某一连续降雨时段内的平均降雨量 即单位时间的平均降雨深度 用i表示 34 mm min 在工程上统计的降雨多属暴雨性质 故称暴雨强度 常用单位时间内单位面积上的降雨体积q L s ha 表示 q与i之间的换算关系为 q 167i式中167 换算系数 35 暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标 也是确定雨水设计流量的重要依据 在任一场暴雨中 暴雨强度是随降雨历时变化的 所取的降雨历时长 则与该历时相对应的暴雨强度将小于短历时对应的暴雨强度 在推求暴雨强度公式时 降雨历时常采用5 10 15 20 30 45 60 90 120min9个时段 在分析暴雨资料时 必须选用对应各降雨历时的最大降雨量 由于在各降雨历时内每个时刻的暴雨强度也是不同的 所以计算出的各历时的暴雨强度称为最大平均暴雨强度 36 4 降雨面积和汇水面积 1 降雨面积 是指降雨所笼罩的面积 即降雨的范围 2 汇水面积 是指雨水管渠汇集雨水的面积 用F表示 以公顷或平方公里为单位 ha或km2 任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的 但在城镇雨水管渠系统设计中 设计管渠的汇水面积较小 一般小于100km2 其汇水面积上最远点的集水时间不超过60min到120min 这种较小的汇水面积 在工程上称为小汇水面积 在小汇水面积上可忽略降雨的非均匀分布 认为各点的暴雨强度都相等 37 5 降雨的频率和重现期 1 暴雨强度的频率某一大小的暴雨强度出现的可能性是不能预知的 只能通过对以往大量观测资料的统计分析 计算其发生的频率 才能推求其今后发生的可能性 某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该值的暴雨强度出现的次数m与观测资料总项数n之比的百分数 即 n 观测资料总项数m 暴雨强度出现的次数 38 若每年只选一个雨样 称为年频率式 n N N 降雨观测资料的年数若平均每年选入M个雨样数 称为次频率式 n N M M 每年选入的平均雨样数 39 这一定义是假定降雨观测资料年限非常长 可代表降雨的整个历史过程 但实际上是不可能的 只能取得一定年限内的暴雨强度值 因而n是有限的 按上式求得的暴雨强度的频率 只能反映一定时期内的经验 不能反映整个降雨的规律 故称为经验频率 因此 水文计算常采用公式 计算年频率 用公式 计算次频率 观测资料的年限愈长 经验频率出现的误差也就愈小