给排水专业污水管网水力计算

1、第二章 污水设计1.1 排水体制选择1.1.1 排水系统规划设计原则（1）排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响。（2） 排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调。 （3） 考虑污水的集中处理与分散处理。（4） 设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资。（5） 排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展。 （6） 排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能。（7） 在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标

2、准、规范和规定。1.1.2 排水系统体制的选择排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原油排水设施、水质、水量、地形、对条件确定。(1）从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流是合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。（2）从造价方面来看合流制排水管道的造价比分

3、流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。（3）从维护管理方面来看晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而雨天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素，为了更好保护环境，适应以后发展，且易于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统

4、。1.2 污水管道的设计1.2.1 在小区平面图上布置污水管道从城镇平面图上可知该区地势较为复杂，坡度较大，有明显分水线、可划分为好多个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管布置在地势较低的河岸一册，基本上与等高线平行。整个管道系统呈低边式形式布置。排水管道平面布置图如下：上区 下区图1-1污水管道平面布置图1.2.2 街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表1-1中。用箭头标出各街区的污水排出方向。表1-1 街区编号及面积 1.2.3 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

5、中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。管段编号如图：各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，如表1-2该城镇，人口密度为700cap/ha,污水量设计标准88L/(cap·d ，则每街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q 0=700×88/86400=0.713（L/s·ha ） 图 1-2 污水管段编号图表1-2 污水干管设计流量计算表（上区） 表1-3 污水干管设计流量计算表（下区） 污水支管设计流量计算表（上区） 污水

6、支管设计流量计算表（下区） 1.2.4 水力计算在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行干管，主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，如附表1，2，3，4所示。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，列入下表的第2项。 2. 将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫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（地面坡度=地面高差/距离），作为确定管道坡度时参考。4. 确定起始管段的管径以及设计流速v ，设计坡度I ，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径mm ，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D 和管道粗糙系数

7、n 为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D 、管道坡度I 、流速v 、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。5. 确定其它管段的管径D 、设计流速v 、设计充满度h/D和管道坡度I 。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm 为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q 和v 即可

8、在确定D 那张水力计算图中查出相应的h/D和I 值，若h/D和I 值，若h/D和I 值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q 、v 、h/D、I 、D 各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。表1-5 最大设计充满度管径（D ）或暗渠高（H ）（mm ）最大设计充满度（Dh ） 200-300 350-450 500-900 10000.55 0.65 070 0.751.2.5中途提升泵站由于中途埋深较大，故在主干管中途设置中途提升泵 上区在节点7处设置提升泵，扬程2.0m 下去在节点7处设置提升泵，扬程3

9、.0m 一、水泵抽升设计流量计算水泵提升设计流量为207L/s,157L/s。 二、水泵扬程计算 水泵最低扬程为3m 。 三、水泵选择1. 选泵根据已知流量和扬程选用3台150SV-SP 液下渣浆泵（两用一备）。150SV-SP 液下渣浆泵的参数如下:Q=30-133.1L/s 扬程H=8.5-40m 轴功率N=110KW 配用功率110KW ，=52%，转速500-1000转/分， m=1737kg。外形尺寸见给排水快速设计手册11。出水管径150 mm。 2. 电机的选择选择JR126-8型电动机. 其主要性能如下:N=110KW 额定电压380V ,转速725（转/分），m=6500kg

10、 JR126-8型电机的外型尺寸: 总长度 L=1755mm 总高度 H=1005mm 总宽度 B=870mm 3 .泵站类型的确定排水泵站的类型取决于进水管渠的埋设深度、来水流量，水泵机组的型号和台数、水文地质条件以及施工方法等因素。选择排水泵站的类型应从造价、布置、施工、运行条件等方面综合考虑, 本次设计综合该工程中以上各因素确定泵站为合建式矩形泵站, 进水方式为自灌式4 .吸水管路4.1吸水管路的管径本设计选用三台水泵两用一备, 因此每跟吸水管的流量为:Q=104 (L/s 因为自灌式进水, 故可设进水管流速为2.0m/s, 选用DN700mm, 流速为0.78m/s,查表可 知:i=1

11、.3。 4.2阀门选用 DN=700mm 阀门一个 4.3喇叭口喇叭口大口直径取为D=1.8d=1260mm,高取1000mm 。 5 集水池5.1集水井容积集水池容积按一台泵6min 出水量计，即 V=Q单*6*60/3600=37.4m3 5.2集水井面积集水井有效水深为2m ，则其面积为A=37.4/2=18.7m2 5.3集水井最小水深喇叭口在最低水位时淹没深度为2.0m, 所以其最低水位时的水深:h=0.8D+2.0=2.56m 5.4集水井尺寸的确定为了扩大容积, 在已计算的集水池基础上扩大, 为了减小土方施工量, 并达到水位足够深的情况下, 只扩大其上部尺寸, 格栅各半段直接连入

12、集水池。水力计算表见附表附表1上区主干管水力计算表； 附表2上区干管水力计算表； 附表3上区支管水力计算表； 附表4下区主干管水力计算表； 附表5下区干管水力计算表； 附表6下区支管水力计算表。附表 1 管段 编号 1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 管道 长度 L (m 2 313 351 383 387 308 252 238 280 256 407 设计 流量 Q (L/s 3 42.06 79.79 86.99 127.57 132.12 156.93 160.52 174.96 203.19 203.19 管径 D (mm 4 400 450 500

13、 600 600 600 600 700 700 700 坡度 I 5 0.0018 0.0017 0.0020 0.0015 0.0015 0.0013 0.0015 0.0012 0.0015 0.0015 流速 v (m/s 6 0.68 0.80 0.82 0.80 0.82 0.78 0.85 0.79 0.92 0.92 充满度 h/D 7 0.52 0.65 0.54 0.56 0.55 0.66 0.64 0.53 0.57 0.57 h (m 8 0.208 0.293 0.270 0.336 0.330 0.396 0.384 0.371 0.399 0.399 降落量 I

14、·L (m 9 0.563 0.597 0.766 0.581 0.462 0.328 0.357 0.336 0.384 0.6105 上端 10 251.00 251.00 250.20 250.30 250.20 250.00 250.00 250.20 251.10 251.50 标高（m） 地面 下端 11 251.00 250.00 250.30 250.20 250.00 250.00 250.20 251.00 251.50 251.40 水面 上端 12 247.808 247.429 246.760 245.960 245.379 244.917 244.590

15、247.119 246.783 246.399 下端 13 247.395 246.832 245.994 245.379 244.917 244.590 247.232 246.783 246.399 245.789 管内底 上端 14 247.750 247.137 246.490 245.624 245.049 244.521 247.205 246.748 246.384 246.000 下端 15 247.187 246.540 245.724 245.043 244.587 244.194 246.848 246.412 246.000 245.390 埋设深度 （m） 上端 16

16、 3.25 3.86 3.71 4.68 5.15 5.48 2.79 3.45 4.72 5.50 下端 17 3.81 3.46 4.58 5.16 5.41 5.81 3.35 4.59 5.50 6.01 附表 2 管段 编号 1 1213 1314 141 1516 1617 172 1819 1920 204 2122 管道 长度 L (m 2 422 238 212 218 233 210 212 230 212 225 设计 流量 Q (L/s 3 18.91 27.38 37.45 13.73 15.71 36.79 16.55 25.83 44 11.97 管径 D (mm

17、 4 300 300 350 300 300 350 300 300 300 300 坡度 I 5 0.0030 0.0030 0.0020 0.0030 0.0030 0.0020 0.0030 0.003 0.0025 0.0037 流速 v (m/s 6 0.66 0.72 0.67 0.62 0.63 0.66 0.63 0.72 0.75 0.71 充满度 h/D 7 0.44 0.52 0.57 0.36 0.38 0.58 0.39 0.51 0.6 0.39 h (m 8 0.132 0.156 0.200 0.108 0.114 0.203 0.117 0.153 0.18

18、0.117 降落量 I·L (m 9 1.266 0.714 0.424 0.654 0.699 0.420 0.636 0.69 0.53 0.8325 标高（m） 地面 上端 10 252.90 252.50 252.20 253.50 253.20 252.60 255.00 253.00 252.00 252.00 下端 11 252.50 252.20 251.00 253.20 252.60 251.00 253.00 252.00 250.30 252.50 水面 上端 12 250.432 249.166 248.446 251.408 250.754 250.094

19、 243.940 250.401 249.711 250.717 下端 13 249.166 248.452 248.022 250.754 250.055 249.674 250.401 249.711 249.181 249.885 管内底 上端 14 250.300 249.010 248.246 251.300 250.640 249.891 250.920 250.248 249.531 250.600 下端 15 249.034 248.296 247.822 250.646 249.941 249.471 250.284 249.558 249.001 249.768 埋设深度

20、（m） 上端 16 2.60 3.49 3.95 2.20 2.56 2.71 4.08 2.75 2.47 1.40 下端 17 3.47 3.90 3.18 2.55 2.66 1.53 2.72 2.44 1.30 2.73 附表 3 管段 编号 1 2912 3013 3114 3215 3316 3417 3515 3616 3717 3818 3919 4020 4118 4219 4320 4421 4522 4623 4721 4822 4923 5024 5125 5226 5327 5428 5526 5627 5728 管道 长度 L (m 2 280 280 185 1

21、30 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 设计 流量 Q (L/s 3 18.91 10.56 12.69 6.14 6.14 6.14 8.19 8.37 8.37 9.11 9.2 6.4 8.35 8.65 8.65 6.42 5.68 5.73 5.87 3.24 5.68 5.01 10.02 6.42 6.42 6.42 5.57 5.57 5.57 管径 D (mm 4 300 300 300 250 250 250

22、250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 250 250 250 250 250 250 200 200 200 流速 v (m/s 6 0.67 0.62 0.63 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.62 0.62 0.62 0.61 0.61 0.61 0.62 0.62 0.62 0.62 0.60 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.60 0.60 0.60 充满度 h/D 7 0.44 0.32 0.33 0.27 0.27 0.27 0.34 0.34 0

23、.34 0.35 0.35 0.27 0.34 0.34 0.34 0.27 0.25 0.25 0.25 0.5 0.25 0.25 0.37 0.28 0.28 0.28 0.5 0.5 0.5 h (m 8 0.132 0.096 0.099 0.068 0.068 0.068 0.085 0.085 0.085 0.088 0.088 0.068 0.085 0.085 0.085 0.068 0.063 0.063 0.063 0.100 0.063 0.063 0.093 0.070 0.070 0.070 0.100 0.100 0.100 降落量 I·L (m 9 0

24、.840 1.064 0.648 0.650 0.650 0.650 0.520 0.520 0.520 0.520 0.520 0.650 0.520 0.520 0.520 0.650 0.780 0.780 0.780 0.520 0.780 0.780 0.520 0.650 0.650 0.650 0.520 0.520 0.520 上端 10 252.50 252.20 252.20 253.20 252.90 252.80 253.50 253.60 252.60 254.60 252.80 252.00 253.80 253.20 251.80 252.50 252.80 25

25、2.20 251.30 252.50 252.00 250.40 251.30 250.30 250.60 251.20 250.20 249.80 250.80 标高（m） 地面 下端 11 252.90 252.50 252.20 253.50 253.20 252.60 253.50 253.20 252.60 255.00 253.00 252.00 255.00 253.00 252.00 252.00 252.50 252.20 252.20 252.50 252.20 250.20 251.50 250.20 250.00 251.00 250.20 250.00 251.00

26、水面 上端 12 251.332 250.996 250.999 252.018 251.718 251.618 252.335 252.435 251.435 253.438 251.638 249.018 252.635 252.035 250.635 251.318 251.613 251.013 250.113 250.600 250.813 249.213 250.143 249.120 249.420 250.020 249.100 248.700 249.700 下端 13 250.492 249.932 250.352 251.368 251.068 250.968 251.8

27、15 251.915 250.915 252.918 251.118 248.368 252.115 251.515 250.115 250.668 250.833 250.233 249.333 250.080 250.033 248.433 249.623 248.470 248.770 249.370 248.580 248.180 249.180 管内底 上端 14 251.200 250.900 250.900 251.950 251.650 251.550 252.250 252.350 251.350 253.350 251.550 248.950 252.550 251.950

28、 250.550 251.250 251.550 250.950 250.050 250.500 250.750 249.150 250.050 249.050 249.350 249.950 249.000 248.600 249.600 下端 15 250.360 249.836 250.253 251.300 251.000 250.900 251.730 251.830 250.830 252.830 251.030 248.300 252.030 251.430 250.030 250.600 250.770 250.170 249.270 249.980 249.970 248.3

29、70 249.530 248.400 248.700 249.300 248.480 248.080 249.080 埋设深度 （m） 上端 16 1.30 1.30 1.30 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 3.05 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 2.00 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.20 1.20 1.20 下端 17 2.54 2.66 1.95 2.20 2.20 1.70 1.77 1.37 1.77 2.17 1.97 3.70 2.97 1.57 1.97

30、1.40 1.73 2.03 2.93 2.52 2.23 1.83 1.97 1.80 1.30 1.70 1.72 1.92 1.92 坡度 I 5 0.0030 0.0038 0.0035 0.0050 0.0050 0.0050 0.0040 0.0040 0.0040 0.0040 0.0040 0.0050 0.0040 0.0040 0.0040 0.0050 0.0060 0.0060 0.0060 0.0040 0.0060 0.0060 0.0040 0.0050 0.0050 0.0050 0.0040 0.0040 0.0040 附表 4 管段 编号 1 12 23 3

31、4 45 56 67 78 89 910 管道 长度 L (m 2 220 344 360 268 253 258 263 235 321 设计 流量 Q (L/s 3 20.44 102.66 112.13 163.34 168.26 207.91 213.71 271.01 271.01 管径 D (mm 4 300 500 500 600 600 700 700 700 700 坡度 I 5 0.0040 0.0020 0.0020 0.0015 0.0015 0.0012 0.0012 0.0018 0.002 流速 v (m/s 6 0.74 0.85 0.87 0.85 0.86

32、0.84 0.83 1.05 1.07 充满度 h/D 7 0.41 0.57 0.64 0.65 0.66 0.63 0.62 0.63 0.62 h (m 8 0.123 0.285 0.320 0.390 0.396 0.441 0.434 0.441 0.434 降落量 I·L (m 9 0.880 0.688 0.720 0.402 0.380 0.310 0.316 0.423 0.642 标高（m） 地面 上端 10 255.00 252.00 253.00 252.80 253.00 252.50 252.00 252.80 253.50 下端 11 252.00 2

33、53.00 252.80 253.00 252.50 252.00 252.80 253.50 252.30 水面 上端 12 247.808 248.115 247.427 246.677 246.275 248.941 248.631 248.316 247.893 下端 13 248.153 247.427 246.707 246.275 245.896 248.631 248.316 247.893 247.251 管内底 上端 14 248.910 247.830 247.107 246.287 245.879 248.500 248.197 247.875 247.459 下端 1

34、5 248.030 247.142 246.387 245.885 245.500 248.190 247.882 247.452 246.817 埋设深度 （m） 上端 16 5.79 4.17 5.89 6.51 7.12 4.00 3.80 4.93 6.04 下端 17 3.97 5.86 6.41 7.11 7.00 3.81 4.92 6.05 5.48 附表 5 管段 编号 1 1312 1211 112 1716 1615 1514 144 1918 186 2423 2322 2321 2120 208 管道 长度 L (m 2 214 287 344 603 214 299

35、 332 494 352 579 299 218 303 324 设计 流量 Q (L/s 3 43.97 49.7 77.54 3.6 35.02 42.1 56.28 40.55 44.86 10.8 25.78 48.1 56.18 66.58 管径 D (mm 4 400 400 500 200 350 350 400 350 400 300 300 400 400 450 坡度 I 5 0.0017 0.0015 0.0012 0.0040 0.0020 0.0020 0.0018 0.002 0.0015 0.0038 0.003 0.0015 0.0018 0.0015 流速 v

36、 (m/s 6 0.65 0.64 0.66 0.60 0.66 0.67 0.70 0.7 0.63 0.6 0.71 0.64 0.7 0.68 充满度 h/D 7 0.55 0.6 0.59 0.5 0.56 0.62 0.6 0.61 0.56 0.28 0.5 0.58 0.6 0.58 h (m 8 0.220 0.240 0.295 0.100 0.196 0.217 0.240 0.2135 0.224 0.084 0.15 0.232 0.24 0.261 降落量 I·L (m 9 0.364 0.431 0.413 2.412 0.428 0.598 0.598

37、0.988 0.528 2.2002 0.897 0.327 0.5454 0.486 上端 10 251.00 252.00 253.00 253.00 253.00 253.00 252.00 253.60 253.80 256.00 255.00 255.00 255.00 255.00 标高（m） 地面 下端 11 252.00 253.00 252.00 253.00 253.00 252.00 252.80 253.80 252.50 255.00 255.00 255.00 255.00 252.80 水面 上端 12 249.580 249.216 248.741 250.80

38、0 248.334 247.906 247.281 250.164 249.136 254.784 252.584 249.669 249.342 248.768 下端 13 249.216 248.786 248.328 248.388 247.906 247.308 246.683 249.176 248.608 252.584 251.687 249.342 248.797 248.282 管内底 上端 14 249.360 248.976 248.446 250.700 248.138 247.689 247.041 249.950 248.912 254.700 252.434 24

39、9.437 249.102 248.507 下端 15 248.996 248.546 248.033 248.288 247.710 247.091 246.443 248.962 248.384 252.500 251.537 249.110 248.557 248.021 埋设深度 （m） 上端 16 1.64 3.02 4.55 2.30 4.86 5.31 4.96 3.65 4.89 1.30 2.57 5.56 5.90 6.49 下端 17 3.00 4.45 3.97 4.71 5.29 4.91 6.36 4.84 4.12 2.50 3.46 5.89 6.44 4.78

40、 附表 6 管段 编号 1 2613 2511 2913 2812 2711 3216 3115 3014 3516 3415 3314 3719 3618 3919 3818 4323 4222 4121 4020 4723 4622 4521 4420 管道 长度 L (m 2 280 280 185 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 设计 流量 Q (L/s 3 23.03 38.27 24.4 6.99 9.04 24.4 7.8 10.14 8.95 5.87

41、 11.33 13.64 6.42 18.55 11.87 11.13 18.55 5.54 7.15 4.67 8.1 5.29 7.18 管径 D (mm 4 300 350 300 200 250 300 200 250 250 200 250 250 250 300 250 250 300 200 250 200 250 200 250 坡度 I 5 0.0030 0.0025 0.0030 0.0040 0.0042 0.0030 0.0040 0.0040 0.0042 0.0040 0.0032 0.0035 0.0050 0.0030 0.0032 0.0032 0.0030

42、0.0040 0.0042 0.0040 0.0041 0.0040 0.0042 流速 v (m/s 6 0.70 0.74 0.71 0.60 0.63 0.71 0.60 0.62 0.62 0.60 0.61 0.64 0.62 0.67 0.62 0.61 0.67 0.60 0.61 0.60 0.61 0.60 0.61 充满度 h/D 7 0.48 0.55 0.47 0.5 0.35 0.47 0.5 0.37 0.35 0.5 0.4 0.45 0.27 0.44 0.4 0.4 0.44 0.5 0.32 0.5 0.33 0.5 0.32 h (m 8 0.144 0.193 0.141 0.100 0.088 0.141 0.100 0.093 0.088 0.100 0.100 0.113 0.068 0.132 0.100 0.100 0.132 0.100 0.080 0.100 0.083 0.100 0.080 降落量 I·L (m 9 0.840 0.700 0.555 0.520 0.546 0.390 0.520 0.520 0.546 0.520 0.416 0.455 0.