给水排水管道系统基本下PPT课件.ppt

20329 09b 9 4 2雨水径流调节方法9 4 3调节池形式9 4 4调节池容积V的计算9 4 5调节池下游干管设计流量计算9 4 6调节池放空时间及其校核9 5城市防洪设计9 5 1防洪设计原则9 5 2防洪标准9 5 3设计洪峰流量计算9 5 4排洪沟设计计算 1 20329 09b 9 6合流制排水管渠的设计计算9 6 1截流式合流制排水系统的工作情况与特点9 6 2截流式合流制排水系统的使用条件9 6 3截流式合流制排水系统布置9 6 4合流制排水管渠的水力计算9 6 5截流式合流制管渠的水力计算要点9 6 6截流式合流制管渠水力计算实例9 6 7城市旧合流制排水管渠系统的改造 2 20329 09b 9 4 2雨水径流调节方法 1 管渠容积调洪法此法是利用管渠本身的调节能力蓄洪 2 建造人工调节池或利用天然洼地 池塘 河流等蓄洪此种方法的特点是 蓄洪能力大 可以有效地减小调节池下游管渠断面 降低管渠的造价 提高经济效益 3 20329 09b 2 建造人工调节池或利用天然洼地 1 城市距水体较远 需长距离输水时 设调节池可降低管渠系统的工程造价 2 需设雨水泵站排除雨水时 在泵站前设调节池可减小泵站装机容量 3 利用城市附近的天然洼地 池塘 公园 水池等调节雨水径流 可补充景观水体 美化城市 4 在雨水干管的中游或有大流量交汇处设置调节池 可降低下游各管段的设计流量 5 正在发展或分期建设的城区 可用来解决原有雨水管渠排水能力的不足 4 20329 09b 9 4 3调节池形式 1 溢流堰式调节池2 流槽式调节池3 中部侧堰式调节池 5 20329 09b 1 溢流堰式调节池 图9 16溢流堰式调节池示意图 6 20329 09b 2 流槽式调节池 图9 17流槽式调节池 7 20329 09b 2 流槽式调节池 图9 18中部侧堰式调节池 8 20329 09b 9 4 4调节池容积V的计算 调节池内最高水位与最低水位之间的容积称为有效调节容积 重力流排水管渠系统中调节池容积的计算原理 是由径流成因所推理的流量过程线求得的 根据前苏联学者研究 建议采用下式计算调节池容积V 1 1 5Qmaxta式中V 调节池容积 m3 下游雨水干管设计流量的降低系数 Q3Qmax Q3 调节池下游出水干管的设计流量 对于溢流堰式调节池Q3 Q2 Q5 9 20329 09b 9 4 5调节池下游干管设计流量计算 由于调节池具有蓄洪和滞洪的作用 因此调节池下游雨水干管的设计流量 是以调节池下游的汇水面积为起点计算 与调节池上游汇水面积的大小无关 如果调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时 其设计流量为Q 10 20329 09b 9 4 6调节池放空时间及其校核 表9 18调节池出水管管径 表9 19调节池出水管平均出流流量 11 20329 09b 9 4 6调节池放空时间及其校核 图9 19调节池容积计算示意图 12 20329 09b 9 5城市防洪设计 9 5 1防洪设计原则9 5 2防洪标准9 5 3设计洪峰流量计算9 5 4排洪沟设计计算 13 20329 09b 9 5 1防洪设计原则 1 应符合城市和工业企业的总体规划 2 应合理安排 使近远期有机结合因防洪工程的建设费用较大 建设期较长 因此 要作出分期建设的安排 既能节省初期投资 又能及早发挥工程设施的效益 3 应从实际出发 充分利用原有防洪 泄洪 蓄洪设施 做到有计划 有步骤地加以改造 使其逐步完善 4 应尽量采用分洪 截洪 排洪相结合的措施 5 应尽可能与农业生产相结合 14 20329 09b 9 5 2防洪标准 表9 20城市防洪标准 表9 21城市小流域河湖防洪标准 15 20329 09b 9 5 2防洪标准 表9 22山洪防治标准 16 20329 09b 9 5 3设计洪峰流量计算 1 地区性经验公式2 推理公式法3 洪水调查法 17 20329 09b 1 地区性经验公式 1 公路科学研究所的经验公式 2 水利科学院水文研究所经验公式 18 20329 09b 1 公路科学研究所的经验公式 表9 23径流流量模数 值 19 20329 09b 1 公路科学研究所的经验公式 表9 24面积指数m值 20 20329 09b 2 水利科学院水文研究所经验公式 对汇水面积小于100km2的经验公式如下Q KpF式中 Q符号意义同前 其中K值除按实测 调查得到该值外 还可根据地形条件 选用下列数值 对于山区K 0 72Sp 对于平原K 0 55Sp 当汇水面积F 3km2时 经验公式为Q 0 6SpF式中Sp 设计雨力 mm h 经验公式使用方便 计算简单 但地域性很强 当相临地区采用时 需注意各地的具体条件 不宜套用 其他的经验公式 可参阅当地的水文手册 21 20329 09b 2 推理公式法 我国水利科学院水文研究所所提出的推理公式已得到广泛的应用 其公式如下Q 0 278F S n式中Q 设计洪峰流量 m3 s S 暴雨雨力 即与设计重现期相应的最大1h降雨量 mm h 流域的集流时间 h n 暴雨强度衰减指数 F 流域面积 km2 径流系数 此公式适用范围为汇水面积F 500km2 但汇水面积F为40 50km2时适用效果最好 公式中各参数的确定方法 可参考 给水排水设计手册 第五册有关章节 22 20329 09b 3 洪水调查法 洪水调查法主要是指河流 山溪历史曾出现的特大洪水流量的调查和推算 调查的方法主要是通过深入现场 堪察洪水位的痕迹 并通过查阅当地可考的文字记录 这些记载是调查历史洪水的主要依据 此外还应调查访问在河道附近世代久居的群众 因为这些老年人的回忆及祖辈流传的有关洪水传说都是历史洪水的宝贵资料 23 20329 09b 9 5 4排洪沟设计计算 1 排洪沟设计要点2 排洪沟水力计算3 排洪沟水力计算示例 24 20329 09b 9 5 4排洪沟设计计算 图9 20排洪沟布置图1 雨水管道2 排洪沟 25 20329 09b 1 排洪沟设计要点 1 排洪沟布置应与城镇和工业企业总体规划相结合在城镇工业企业建设规划设计中 必须重视防洪和排洪问题 2 排洪沟应尽可能利用设计地区原有天然山洪沟道 3 排洪沟位置宜选在地形平稳 地质较稳定的地带 防止坍塌 并可减少工程量 4 排水沟布置时 应尽量利用自然地形坡度 当地形坡度较大时 排洪沟宜布置在汇水面积的中央 以扩大汇流范围 26 20329 09b 1 排洪沟设计要点 5 排水沟采用明渠或暗渠应根据设计地区具体条件确定排水沟一般采用明渠 当排洪沟通过市区或厂区时 因建筑密度高 交通量大应采用暗渠 6 排洪沟平面布置的基本要求 7 排洪沟穿越道路应设桥涵 涵洞的断面尺寸应保证设计洪水量通过 并应考虑养护 27 20329 09b 1 排洪沟设计要点 8 排水沟纵坡的确定排洪沟的纵向坡度应根据地形 地质 护砌材料 原有天然排洪沟的纵坡以及冲淤情况而确定 一般情况下 坡度宜大于1 但地形坡度较陡时 应考虑设置跌水 但不能设在转弯处 一次跌水的高度为0 2 1 5m 9 排洪沟设计流速的规定为不使排洪沟沟底产生淤积 最小允许流速一般不小于0 4m s 为了防止山洪对排洪沟的冲刷 排洪沟的最大允许流速 宜根据不同铺砌的加固形式来选择确定 28 20329 09b 1 排洪沟设计要点 10 排洪沟设计计算径流系数的确定排洪沟设计计算径流系数 可根据设计地区的地面情况确定 11 排洪沟断面形式 材料及其选择排洪沟的断面形式常采用梯形和矩形明渠 29 20329 09b 1 排洪沟设计要点 图9 21为某厂区排洪沟布置图 30 20329 09b 1 排洪沟设计要点 1 排洪沟的进口段 因洪水在进口段冲刷力很强 所以应将进口段设在地质 地形条件良好的地段 通常将进口段上游一定范围内进行必要的整治 保证良好的衔接 具有水流畅通及较好的水利条件 2 排洪沟连接段 当排洪沟受到地形限制而不能布置成直段时 应保证在转弯处有良好的水流条件 不应使弯道处受到冲刷 3 排洪沟出口段 应设置在不受冲刷的排放地点 如河流 山谷等的地质良好地段 并采取护砌措施 31 20329 09b 1 排洪沟设计要点 表9 25排洪沟最大设计流速 32 20329 09b 1 排洪沟设计要点 表9 26各种地面的径流系数 33 20329 09b 1 排洪沟设计要点 图9 22排洪沟断面及加固形式示意图a 梯形断面b 矩形断面 34 20329 09b 2 排洪沟水力计算 1 已知设计流量 渠底坡度 确定渠道断面 2 已知设计流量或流速 渠道断面及粗糙系数 求渠道底坡 3 已知渠道断面 渠壁粗糙系数及渠道底坡 求渠道的输水能力 35 20329 09b 2 排洪沟水力计算 图9 23截洪沟断面及加固形式示意图a 梯形断面b 矩形断面 36 20329 09b 3 排洪沟水力计算示例 1 复核原有排洪沟断面能否满足排除洪峰流量的要求 2 原有排洪沟的修整改造方案 3 复合排洪沟水流速度v 37 20329 09b 1 复核原有排洪沟断面能否满足排除洪峰流量的要求 38 20329 09b 2 原有排洪沟的修整改造方案 1 方案一2 方案二 39 20329 09b 1 方案一 40 20329 09b 2 方案二 图9 24排洪沟改造示意图 41 20329 09b 3 复合排洪沟水流速度v 表9 27人工渠道的粗糙系数n值 42 20329 09b 9 6合流制排水管渠的设计计算 9 6 1截流式合流制排水系统的工作情况与特点9 6 2截流式合流制排水系统的使用条件9 6 3截流式合流制排水系统布置9 6 4合流制排水管渠的水力计算9 6 5截流式合流制管渠的水力计算要点9 6 6截流式合流制管渠水力计算实例9 6 7城市旧合流制排水管渠系统的改造 43 20329 09b 9 6 1截流式合流制排水系统的工作情况与特点 图9 25截流式合流制组成示意图 合流管道 截流管道 溢流井 溢流堰 出水口 污水处理厂 44 20329 09b 9 6 2截流式合流制排水系统的使用条件 1 排水区域内有充沛的水体 并且具有较大的流量和流速 一定量的混合污水溢入水体后 对水体造成的污染危害程度在允许范围内 2 街区 街道的建设比较完善 必须采用暗管排除雨水时 而街道的横断面又较窄 管渠的设置位置受到限制时 45 20329 09b 9 6 2截流式合流制排水系统的使用条件 3 地面有一定的坡度倾向水体 当水体高水位时 岸边不被淹没 4 排水管渠能以自流方式排入水体 在中途不需要泵站提升 5 降雨量小的地区 6 雨水 污水均需要处理的地区 46 20329 09b 9 6 3截流式合流制排水系统布置 1 排水管渠的布置应使排水面积上生活污水 工业废水和雨水都能合理地排入管渠 管渠尽可能以最短的距离坡向水体 2 在排水区域内 如果雨水可以沿道路的边沟排泄 这时可只设污水管道 只有当雨水不宜沿地面径流时 才布置合流管渠 截流干管尽可能沿河岸敷设 以便于截流和溢流 47 20329 09b 9 6 3截流式合流制排水系统布置 3 沿水体岸边布置与水体平行的截流干管 在截流干管的适当位置上设置溢流井 以保证超过截流干管的设计输水能力的那部分混合污水 能顺利地通过溢流井就近排入水体 4 在截流干管上 必须合理地确定溢流井的位置及数目 以便尽可能减少对水体的污染 减小截流干管的断面尺寸和缩短排放渠道的长度 48 20329 09b 9 6 3截流式合流制排水系统布置 5 在汛期 因自然水体的水位增高 造成截流干管上的溢流井 不能按重力流方式通过溢流管渠向水体排放时 应考虑在溢流管渠上设置闸门 防止洪水倒灌 还要考虑设置排水泵站提升排放 这时宜将溢流井适当集中 利于排水泵站集中抽升 6 为了彻底解决溢流混合污水对水体的污染问题 又能充分利用截流干管的输水能力及污水处理厂的处理能力 可考虑在溢流出水口附近设置混合污水贮水池 在降雨时 可利用贮水池积蓄溢流的混合污水 待雨后将贮存的混合污水再送往污水处理厂处理 49 20329 09b 9 6 4合流制排水管渠的水力计算 1 完全合流制排水管渠设计流量的确定2 截流式合流制排水管渠设计流量的确定3 从溢流井溢出的混合污水设计流量的确定 50 20329 09b 1 完全合流制排水管渠设计流量的确定 完全合流制排水管渠的设计流量按下式计算式中w 完全合流制管渠的设计流量 L s Qs 生活污水设计流量 L s g 工业废水设计流量 L s h 旱流流量 指晴天时的城市污水量 y 雨水设计流量 L s 截流式合流制排水管渠系统中溢流井上游部分实际上相当于完全合流制排水管渠系统 51 20329 09b 2 截流式合流制排水管渠设计流量的确定 在截流式合流制排水管渠系统中 由于在截流干管上设置了溢流井 当溢流井上游合流污水流量超过截流干管的输水能力时 就会有部分合流污水经溢流井直接排入水体 当溢流井内的水量刚好达到溢流状态时 雨水流量和旱流流量的比值称为截流倍数 用n0表示 n0值的大小 应根据旱流污水的性质和水量及其总变化系数 水体环境要求以及水文 气象条件等因素计算确定 显然 n0的取值也决定了下游管渠的断面尺寸和污水处理厂的规模 52 20329 09b 3 从溢流井溢出的混合污水设计流量的确定 当溢流井上游合流污水的流量超过溢流井下游管段的截流能力时 将有一部分混合污水经溢流井处溢流 并通过排放渠道排入水体 其溢流的混合污水设计流量按下式计算x Qs Qg Qy 1 n0 Qh式中x 经溢流井处溢流的混合污水设计流量 L s 53 20329 09b 9 6 5截流式合流制管渠的水力计算要点 1 溢流井上游合流管渠计算2 截流式合流制管渠的雨水设计重现期3 截流干管和溢流井的计算4 晴天旱流流量的校核 54 20329 09b 1 溢流井上游合流管渠计算 溢流井上游合流管渠的计算与雨水管渠计算基本相同 只是它的设计流量包括设计污水量 工业废水量和设计雨水量 55 20329 09b 2 截流式合流制管渠的雨水设计重现期 截流式合流制管渠的雨水设计重现期 可适当高于同一情况下的雨水管道的设计重现期的10 25 因为合流管渠一旦溢出 溢出混合污水比雨水管道溢出的雨水所造成的危害更为严重 所以为防止出现这种情况 应从严掌握合流管渠的设计重现期和允许的积水程度 56 20329 09b 3 截流干管和溢流井的计算 1 合流管渠的雨水设计重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期 2 提高截流倍数 增加截流初期雨水量 3 有条件地区可增设雨水调蓄池或初期雨水处理措施 57 20329 09b 3 截流干管和溢流井的计算 图9 26溢流井示意图1 溢流井2 堰3 上游合流管道4 溢流管5 上游截流管道6 下游截流管道 58 20329 09b 3 截流干管和溢流井的计算 图9 27溢流堰式溢流井 59 20329 09b 3 截流干管和溢流井的计算 图9 28跳跃堰式溢流井 60 20329 09b 4 晴天旱流流量的校核 晴天旱流流量应能满足污水管渠最小流速的要求 一般不宜小于0 35 0 5m s 当不能满足时 可修改设计管渠断面尺寸和坡度 值得注意的是 由于合流管渠中旱流流量相对较小 特别是上游管段 旱流校核时往往满足不了最小流速的要求 这时可在管渠底部设置缩小断面的流槽 以保证旱流时的流速 或者加强养护管理 利用雨天流量冲洗管渠 以防淤塞 61 20329 09b 9 6 6截流式合流制管渠水力计算实例 1 划分并计算各设计管段及汇水面积 见表9 292 根据地形图读出各检查井处的设计地面标高见表9 303 计算生活污水比流量qs4 确定单位面积径流量q0并计算雨水设计流量5 根据上述结果 列表计算各设计管段的设计流量6 根据设计管段设计流量 当粗糙系数n 0 013时 查满流水力计算表 确定出设计管段的管径 坡度 流速及管内底标高和埋设深度 7 进行旱流流量校核8 溢流井的计算 62 20329 09b 9 6 6截流式合流制管渠水力计算实例 图9 29某小区域的截流式合流干管的平面布置图 溢流井 出水口 63 20329 09b 9 6 6截流式合流制管渠水力计算实例 表9 28工业废水量统计 64 20329 09b 1 划分并计算各设计管段及汇水面积 见表9 29 表9 29设计管段长度 汇水面积计算表 65 20329 09b 2 根据地形图读出各检查井处的设计地面标高见表9 30 表9 30检查井处的设计地面标高 66 20329 09b 3 计算生活污水比流量qs 67 20329 09b 4 确定单位面积径流量q0并计算雨水设计流量 68 20329 09b 5 根据上述结果 列表计算各设计管段的设计流量 69 20329 09b 7 进行旱流流量校核 1 表9 31中第17项设计管道输水能力是指设计管径在设计坡度条件下的最大输水能力 此值应接近或略大于第12项的设计总流量 2 1 2管段因旱流流量太小 未进行旱流校核 应加强养护管理或采取适当措施防止淤塞 70 20329 09b 7 进行旱流流量校核 3 由于在5节点处设置了溢流井 因此5 6管段可看作截流干管 它的截流能力为 4 5 6管段的旱流流量为4 5管段的旱流流量和5 6管段本段的旱流之和 5 5 6管段的本段旱流流