给排水污水管道设计计算.

2 污水管道设计计算污水管道设计计算 2 1 排水区域划分及管线布置排水区域划分及管线布置 2 1 1 排水区域划分 该地区所地区地面平坦 可按一个高度确定地面标高 区域最北部为京杭 大运河 沿河的东部和西部分别有一个污水处理厂 根据以上条件划分排水区 域为 以淮海路为分界线 划分成两个排水区域 淮海路以西所排放的污水排 入四季青污水处理厂 以东排入淮安第二污水处理厂 2 1 2 管线布置 污水厂污水厂 图 1 污水管道布置图 初步设计 管线布置原则是充分利用地形 地势 就近排入水体 以减小管道埋深 降低工程造价 该地区地势平坦 区域最北边为京杭大运河 因此干管自南向 北采用截流式敷设 截流式是正交式的改进 即沿河岸敷设主干管 这种布置的优点是干管长 度短 管径小 因而较经济 污水排出也比较迅速 干管基本上汇集街道两边 相邻街区的污水 若街区面积较小且最近街道未敷设干管 则可能利用支管将 该街区污水输送进最近的干管 具体如图 1 所示 2 2 污水流量计算污水流量计算 污水设计流量包括生活废水和工业废水两大类 本设计中 工业废水水量 不大 可直接汇入生活污水管道中一并送入污水处理厂 已知各个功能区的排水量 并从所给地图中量出排水面积 即可求出污水 的流量 街区流量的计算公式 3 1000 243600 Aq Q 2 1 Q 流量 L s q 污水指标 m3 ha d 居住用地 55m3 ha d 公共设施用地 40 m3 ha d 仓储用地 20m3 ha d 市政用地 15 m3 ha d 其它污水为总污水量的 10 A 面积 ha 在所给地区地形图上根据区域面积计算 由于居住区生活污水定额是平均值 因此根据设计人口和生活污水定额计 算所得的是污水平均流量 而实际上流入污水管道的污水量时刻扣在变化 这 些变化包括季节变换 日间变换等等 若要采用平均值计算流量 必须设定污 水变化系数来修订水量 下表是我国 室外排水设计规范 GBJ14 87 采用 的居住区生活污水量总变化系数值 表 1 生活污水总变化系数 9 污水平均日流量 L S 5154070100200500 1000 总变化系数 KZ 2 32 01 81 71 61 51 41 3 街区编号及面积流量如下表所示 街区编号123456 街区面积 ha 31 1313 1915 4211 8624 4612 01 流量 L s 19 813 057 147 5515 577 64 街区编号789 1 9 2 1011 街区面积 ha 7 349 345 935 9314 2314 23 流量 L s 4 675 942 743 779 069 06 街区编号121314151617 街区面积 ha 11 129 3440 0220 1624 9025 64 流量 L s 7 5 94012 8315 8516 32 街区编号18 1 18 2 19202122 街区面积 ha 12 4512 4522 2318 389 788 89 流量 L s 5 767 9310 2911 706 234 12 街区编号232425262728 街区面积 ha 13 047 418 156 674 457 41 流量 L s 8 304 723 773 092 064 72 街区编号293031323334 街区面积 ha 6 674 455 933 563 713 71 流量 L s 4 252 062 741 651 722 36 街区编号353637383940 街区面积 ha 5 935 191 4826 6822 2322 23 流量 L s 2 743 300 6916 9810 2914 15 街区编号414243444546 街区面积 ha 13 3417 7925 6423 4220 4621 34 流量 L s 8 4911 3216 3214 9113 0213 59 街区编号474849505152 街区面积 ha 5 196 677 568 4546 3912 97 表 2 街区面积及流量 2 3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算 污水沟道水力学设计的原则 为了保证购到能正常运行 以顺利地收集和 输送生活污水和工业废水 沟道水力学计算要满足下列要求 a 不溢流 生活污水和工业废水从沟道中溢流到地面会造成环境污染 所以污水沟道 是不允许溢流的 为防止溢流的发生 水力计算的流量是可能出现的最大流量 b 不淤积 当管道中的水流流速太小时 水中的固体杂质会下沉 淤积在管道中 造 成管道堵塞 因此 管道中的流速应当不致使固体下沉而规定一个最小设计流 速 c 不冲刷沟壁 当管道中的流速过大时 管道中的水流会冲刷管壁 长此以往 管壁会损 坏 因此 水力计算应规定一个最大设计流速 d 要注意通风 流量 L s 2 404 243 503 9121 488 26 街区编号535455565758 街区面积 ha 8 159 787 416 678 005 34 流量 L s 3 774 533 433 093 712 47 街区编号596061626364 街区面积 ha 13 342 225 9320 7523 727 11 流量 L s 6 181 033 7713 2110 983 29 街区编号656667686970 街区面积 ha 11 866 234 0013 345 782 67 流量 L s 5 492 881 852 322 681 24 街区编号71 街区面积 ha 7 11 流量 L s 3 29 生活污水和工业废水中有些物质会散发有毒气体和可燃气体 管道的设计 要按照不满流计算 在管道中的水面上保留一部分空间 作为通风排起的通道 并为不溢流留有余地 2 3 1 水力计算基本公式 在施工中尽量注意改善管道的水力条件 使管内污水流动尽可能接近均匀 流 这样 在排水管道的水力计算中可采用均匀流公式 流速的公式利用谢才 公式和曼宁公式连立求得 9 vCR I gg 2 2 流速 m s v R 水力半径 过水断面面积与湿周的比值 m I 水力坡度 等于水面坡度 也等于管底坡度 C 流速系数或称谢才系数 C 10 按曼宁公式求解 1 6 1 CR n g 2 3 n 管壁粗糙系数 更具管渠材料而定 2 3 2 污水管道水力计算的设计参数 a 设计充满度 在设计流量情况下 充满度 1 为不满流 1 为满流 h 为管道中水 h D h D 深 D 为直径 我国的污水管道设计安不满流进行设计 最大设计充满度的规 定如下表 表 3 最大设计充满度 3 管径 D 或暗渠高 H mm 最大设计充满度 或 h D h H 200 3000 55 350 4500 65 500 9000 70 10000 75 在计算污水管道充满都市 不包括淋浴时间内突然增加的污水量 但当管 径小于或等于 300mm 时 应按满流复核 这样规定的原因是 1 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通过检查 井盖或管道接口渗入污水管道 因此 有必要保留一部分管道断面 为未预见 水量的增长留有余地 避免污水一处妨碍环境卫生 2 污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体 此为 污水中如含 有汽油 苯 石油等易燃液体是 可能形成爆炸性气体 故需留出适当的空间 以利于管道的通风 排除有害气体 对于管道爆炸有良好的效果 3 便于管道的疏通和维护管理 b 设计流速 和设计流量 设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速 污水在管内 流动缓慢时 污水中所含杂质可能下沉 产生淤积 当污水流速增大时 可能 产生冲刷现象 甚至损坏管道 为了防止管道中产生淤积或冲刷 设计流速不 宜过小或者过大 应在最大和最小设计流速范围之内 最小设计流速是保证管道内部发生淤积的流速 根据国内污水管实际运行 情况的观测数据并参考国外经验 污水管道的最小设计流速定为 0 6m s 3 当 含有金属 矿物固体或重油杂质的生产污水管道 其最小设计流速应适当增大 最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速 一般 金属管道的最大设计流 速为 10m s 非金属管道的最大设计流速为 5m s 3 c 最小管径 在污水管道系统的上游部分 污水管段的水急流量一般很小 若根据设计 流量计算管径 则管径会很小 极易堵塞 根据污水管道的养护纪录统计 直 径为 150mm 的支管的堵塞次数 可能达到直径为 200mm 的支管的堵塞次数的两 倍 使管道养护费用增加 然而 在同样埋深条件下 直径 200mm 与 150mm 的管道造价相差不多 而采用较大管径可减小管道坡度 以减小管道埋深 我 们为了护养工作的方便规定最小埋深如下表所示 表 4 污水沟管的最小管径及最小设计坡度 11 沟道位置最小管径 mm最小设计坡度 i 在街坊和厂区内2000 004 在街道下3000 003 d 最小设计坡度 在污水管道系统设计中 通常是管道埋设坡度与实际地区的地面坡度基本 一致 但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速 以防止管道内产生 沉淀 所以最小设计坡度是最小设计流速时的管道坡度 管径相同的管道 因充满度不同 其最小坡度也不同 我们规定 200mm 的 最小设计坡度 0 004 管径 300mm 的最小设计坡度 0 003 在给定管径的圆形管 道中 满流与半满流运行时的流速是相等的 处于满流与半满流之间的理论流 速略大一些 而随着水深降至半满流以下 则其流速逐渐下降 故在确定最小 管径的最小坡度时采用的实际充满度为 0 5 e 埋设深度 污水管道的埋深是管道的内壁距地面的垂直距离 管 道埋深影响管道造价 与管道材料 直径 施工现场地质条 件和管道埋设深度等条件有关 一条管道的埋深分为起点埋 深 终点埋深和管道平均埋深 管段平均埋深是起点埋深和 终点埋深的平均值 为保证污水管道不受外界压力和冰冻的 影响和破坏 我们规定一个最小覆土厚度 污水管道内的污 水是利用重力从高处流向低处的 当管道内的坡度大于地面 坡度时 管道系统的埋深会越来越大 埋深越大 则造价越 高 因此 管道也有一个最大埋深限值 一般 管道起点最 小埋深应有 0 6 0 7m 3 干燥土壤中 最大埋 深不超过 8 9m 多水 流沙 石灰岩地层中 不超过 5m 超过最大埋深时 应考虑设置提升泵站 2 3 3 污水管道的设计 这是本设计的最重要部分 首先应确定排水区界 划分排水流域 该片区 有两个污水处理厂 分别在片区的最北部的东西两边 因此 可划分为两个区 域 以淮海路为分界线 西边区域的污水流入四季青污水处理厂 东边区域的 污水流入第二污水处理厂 主干管沿大运河敷设 干管沿道路由北向南敷设 主要的管道布置如图所示 沿线流量如表所示 水力计算如表所示 图 2 埋设深度 表 5 干管 1 水力计算表 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 7 8346 1412 323000 00310 60 340 1021 073 8 9115 3819 123000 0030 650 440 1320 346 9 10230 7631 373500 00240 690 50 1750 554 10 11153 8445 823500 00240 710 620 2170 369 11 12230 7653 244500 0020 720 470 2120 462 12 13192 356 454500 0020 730 480 2160 385 13 14153 8461 384500 0020 750 510 2300 308 14 15192 372 724500 00160 750 610 2750 308 15 16192 381 995000 00160 760 550 2750 308 16 17307 6898 365000 00150 760 620 3100 462 17 1346 14106 35000 001750 820 630 3150 606 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 2020 2019 60218 52919 50018 4270 7001 773 20 2020 2018 52918 18318 39718 0511 8032 149 20 2020 2018 17617 62218 00117 4472 1992 753 20 2020 2017 62217 25317 40517 0362 7953 164 20 2020 2017 14716 68616 93616 4743 2643 726 20 2020 2016 68616 30116 47016 0853 7304 115 20 2020 2016 30115 99316 07215 7644 1284 436 20 2020 2015 99315 68615 71915 4114 4814 789 20 2020 2015 63615 32915 36115 0544 8395 146 20 2020 2015 32914 86715 01914 5575 1815 643 20 2020 2014 86714 26114 55213 9465 6486 254 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 18 19461 5212 083000 00320 610 340 1021 477 19 20192 319 323000 0030 6510 4250 1280 577 20 21192 324 423000 0030 690 4590 1380 577 21 22230 7631 813500 00240 690 50 1750 554 22 23192 338 973500 00240 720 5530 1940 462 23 24153 8453 124500 0020 720 460 2070 308 24 25192 371 084500 001850 750 560 2520 356 25 26230 7681 545000 001750 760 530 2650 404 26 27269 22116 315000 00180 850 660 3300 485 27 3307 68121 555000 00230 940 660 3300 708 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 39817 92119 50018 0230 72 177 20 220 217 92117 34417 79417 2172 4062 983 20 220 217 34416 76717 20716 6302 9933 570 20 220 216 75516 20116 58016 0263 6204 174 20 220 216 20115 73916 00715 5464 1934 654 20 220 215 65315 34515 44615 1384 7545 062 20 220 215 34514 98915 09314 7375 1075 463 20 220 214 95214 54814 68714 2835 5135 917 20 220 214 54814 06414 21813 7345 9826 466 20 220 214 06413 35613 73413 0236 4667 177 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 28 29384 657 14000 002140 750 580 2320 823 29 30115 3860 844500 00210 760 50 2250 242 30 31346 14113 495000 00170 850 630 3170 588 31 32461 52135 236000 00170 850 550 3300 785 32 33346 14156 786000 00170 880 60 3600 588 33 34230 761786000 0020 980 620 3720 462 34 35307 68200 047000 0061 470 380 2661 846 35 5269 22204 627000 00581 520 390 2731 561 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 43218 60919 218 37711 823 20 220 218 55218 31018 32718 0851 8732 115 20 220 218 31017 72017 99317 4052 2072 795 20 220 217 63516 85017 30516 5202 8953 680 20 220 216 85016 26216 49015 9023 7104 298 20 220 216 26215 80015 89015 4284 3104 772 20 220 215 59413 74815 32813 4824 8726 718 20 220 213 74812 18713 47511 8926 7258 308 管段编号 管道长度 设计流量管径坡度流速充满度 m 降落量 m L s mm m s h Dh m 123456789 36 37384 615 083000 0030 620 390 1171 154 37 38115 3819 273000 0030 660 440 1320 346 38 39269 2227 643000 0030 720 540 1620 808 39 40461 5252 74000 0020 730 5750 2300 923 40 41384 671 234500 0020 780 560 2520 769 41 42230 7677 064500 00180 780 590 2660 415 42 6538 44110 745000 0020 870 620 3101 077 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 31718 16319 218 04612 154 20 220 218 16317 81718 03117 6852 1692 515 20 220 217 81717 00917 65516 8472 5453 353 20 220 216 97716 05416 74715 8243 4534 376 20 220 216 02615 25715 77415 0054 4265 195 20 220 215 25714 84214 99214 5765 2085 624 20 220 214 83613 75914 52713 4495 6746 751 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 62 6376 929 183000 004050 60 270 0810 312 63 64269 2216 043000 0030 630 390 1170 808 64 65192 322 723000 0030 680 50 1500 577 65 66307 6833 953500 00230 680 5250 1840 708 66 55307 6845 244000 0020 690 530 2120 615 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 28118 96919 20018 88811 312 20 220 218 96918 16218 85218 0451 3482 155 20 220 218 16217 58518 01217 4352 1882 765 20 220 217 56916 86117 38516 6772 8153 523 20 220 216 83916 22416 62716 0123 5734 188 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 67 68576 951 814500 00230 750 450 2031 327 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 71 72576 961 134500 00260 830 470 2121 500 72 58615 3679 544500 00621 210 430 1943 815 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 218 91217 41218 717 2001 53 000 20 220 217 41213 59617 21813 9162 9826 284 充满度 m 管段编号 管道长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 73 74576 959 345000 00130 630 50 2500 750 74 60615 3680 045000 00150 720 560 2800 923 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 45018 70019 218 45011 750 20 220 218 70017 77718 42017 4971 7802 703 表 6 主干管水力计算表 充满度 m 管段编号 管段长度 m 设计流量 L s 管径 mm 坡度 流速 m s h Dh 降落量 m 123456789 1 2346 14112 277000 00120 710 430 3010 415 2 3423 06112 277000 00120 710 430 3010 508 3 4384 6219 218000 00120 850 510 4080 462 4 5384 6230 548000 00120 860 520 4160 462 68 69346 1471 864500 00250 850 540 2430 865 69 56269 2283 94500 0061 230 450 2031 615 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 219 40318 07619 20017 8731 0002 327 20 220 218 07617 21017 83316 9672 3673 233 20 220 217 21015 56317 00815 3923 1924 808 6 5538 44110 745000 00260 950 550 2751 400 55 56461 5259 174500 00140 650 550 24750 646 56 57384 6131 557000 00130 740 430 3010 500 57 58692 28131 557000 00130 740 430 3010 900 61 60403 8316 323000 0030 620 390 1171 211 60 59384 696 365000 00361 050 470 2351 385 59 58346 1496 365000 00651 30 40 22 250 设计地面标高 m 设计水面标高 m 设计管内底标高 m 埋设深度 m 上端下端上端下端上端下端上端下端 1011121314151617 20 220 214 04713 63213 74613 3316 4546 869 20 220 213 63213 12413 33112 8236 8697 377 20 220 213 13112 67012 72312 2627 4777 938 20 220 212 67012 20812 25411 7927 9468 408 20 220 213 75912 35913 47912 0926 721