第六章室外排水工程第七章水泵与站

土木建筑学院陈曦2014-2015学年第1学期建筑设备Building

Equipments第六章室外排水工程室外排水系统室外排水管道的布置与敷设室外污水管的设计计算雨水管道设计6.1

室外排水系统一、排水体制直泄式完全合流制系统合流制排水系统：当生活污水、工业污水和雨水在同一排水系统汇集和排除时，称为合流制排水系统。（基建投资最省）直泄式完全合流制排水系统：将生活污水、工业废水和雨水全部纳入一套管道系统中直接排入河道的系统称为直泄式完全合流制排水系统。建设优点：采用这种系统时，街道下只有一条排水管道，因而比较经济。缺点：几种污水汇集后都流入处理厂，使处理厂的规模过大，投资过多；不降雨时，排水管内水量较小，管中水力条件较差；如果直接排入水体又极不卫生。因此实际采用合流制排水系统的很少。一、排水体制截流式合流制定义：污水与雨水合流后排向沿河的截流干管，并在干管上设置雨水溢流井。不降雨水时，污水流入处理厂进行处理；降雨时，管中流量增大，当管内流量超过一定限度时，超出的流量将通过溢流井溢入河道中。优点：可减少污水对河道的污染；缺点：需兴建污水处理厂。污水处理厂河流溢流井一、排水体制完全分流制定义：生活污水、工业废水和雨水分别以三个管道来排除；或生活污水与水质相类似的工业污水合流，而雨水则流入雨水管道。优点：污水量稳定；缺点：需建两套管道系统，投资高。污水支管污水处理厂污水总干管污水管道雨水管道河流污水干管一、排水体制不完全分流制定义：是城市只设污水排水系统而不设雨水系统。雨水沿街道边沟或明渠排入水体。特点：比较经济，但需具有有利地形时才能采用。在新建城市中，初期采用不完全分流制系统，先解决污水排除问题。随着城市的发展，道路逐渐完善，雨水管也建设起来，改为完全的分流制，从而有利城市的发展。二、室外排水系统的组成城市污水排水系统的组成庭院或街坊管道系统；街道排水管道系统；管道上的附属构筑物；中途提升泵站；污水处理厂；排出口及事故出水口。2、室外雨水排水系统的组成雨水口、雨水管、出水口、排洪沟。6.2

室外排水管道的布置与敷设一、街道排水支管的布置布置原则：简捷，尽可能地在埋深小的前提下，使庭院与街坊排水管都能靠自流接入。布置形式：低边式、围坊式、穿坊式。二、排水干管的布置形式排水管道系统在平面上的布置均呈树状网形式。管道系统布置和定线的原则是：尽可能在管线短、管道埋设深度浅的情况下，使最大区域的污水或雨水能自流排除。正交式：排水干管与地形等高线正交与河道流向成90°相交的布置形式。截流式平行式：干管和主干管的

与地形等高线基本平行。分区式：当一个城市的地形高差相差很大时，可分设几个排水区。分散式：按各区分散布置，自成系统。二、排水干管的布置形式河流截留式河流平行式河流正交式6.3

室外污水管的设计计算一、污水量计算——居住区生活污水设计流量（L/s）；——生活污水水量标准[L/（人·d

）]；1.生活污水量（1）居住区生活污水量Q1

=

24

360Q1nN

——设计人口；K

——总变化系数。一、污水量计算Q2

——工业企业生活污水流量（L/s）；A

——车间最大班人数；B

——相应车间职工生活污水量标准，L/（人·班）；Kh

——相应车间生活污水量变化系数；C

——车间最大班使用淋浴人数，淋浴时间以60min计算；D

——相应车间淋浴污水量标准；T

——每班工作时数。23600T

36001.生活污水量（2）工业企业生活污水量Q

=

A

B

Kh

C

D一、污水量计算Q3

——工业废水流量（L/s）；m

——生产单位产品的平均废水量（m³/单位产品）；M

——产品的平均日产量；T

——

生产时数；K

——总变化系数。2.工业废水量Q

=

m

M

K33600T3.城市污水设计流量

Q2

Q3——居民生活污水量；——工业企业生活污水量；Q1Q2Q3——工业废水量。一、污水量计算二、城市排水管道设计中的几项规定充满度设计流速3.最小管径和最小设计坡度4.污水管道的埋深埋深包括覆土深度和埋设深度。覆土深度：管道外壁顶部到地面距离；埋设深度：管道内壁底到地面的距离。《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003)P65

4.4二、城市排水管道设计中的几项规定管道埋深深度影响因素冰冻深度污水管道的管底设在冰冻线以上0.15m，而其基础仍在冰冻线下。地面活荷载规范规定车行道下管道的覆土厚度不宜小于0.7m。街道排水沟与街坊排水管的衔接二、城市排水管道设计中的几项规定管道的衔接上下游管径相同，流量相同时，按管底正常坡度衔接。上下游管径相同，但下游流量有所增大时，上下游按水面平的方式衔接。上下游管径不同，下游的水量也增大时，水面平和管顶平衔接均可。检查井设置检查井间距见

P133

表6-7。三、排水管道水力计算1.计算公式为了简化计算工作，城市污水管道的水力计算中假定水流是均匀流，采用

公式进行计算：Q

——设计管段的流量（m/s）；

——过水断面积（㎡）；I1/

2nQ=

1

R2/3——水力半径；——水力坡度；——管内壁粗糙系数。RIn三、排水管道水力计算2.计算步骤计算管段划分；计算管段内的设计流量；采用计算图表，列表计算各管段的管径、流速、坡度及埋深。三、排水管道水力计算3.管段水力计算知道Q在计算图表内查查出充满度h/D及管内流速v设定管材（即确定粗糙系数n）设定管径D和坡度I不合适，重新设定，直到合适为止6.4

雨水管道设计雨水道系统由雨水口、雨水管渠和检查井、雨水出口等组成。设计内容包括：雨水管道的定线布置；确定当地暴雨强度；划定设计管段，计算管段设计流量，确定管径、坡度；定出管段的标高及埋深。一、雨水道系统的布置1.雨水口雨水口宜设在地面径流的汇集处，并应设在街坊、庭

院的最低处。对不设雨水管道的庭院或街坊，雨水口应设在雨水流经的路口，并设在单位出 的上游路口。雨水口布置原则是不使雨水漫过路面。一、雨水道系统的布置2.雨水管线的布置布置在地势低的一侧，且应与道路平行，雨水管道宜设在道路边的绿或人行步道下，不宜设在交通干线下。当道路宽度大于40m时，应在道路两侧分设，避免雨水管穿越道路过多。干管和主干管应力求简短，就地分散将雨水排入水体。暗沟浅埋，注意节省埋深。二、雨水管道的计算雨量分析要素降雨量用降雨深度h(单位mm)或单位面积上降雨体积（m3/hm2）表示。降雨历时降雨历时是指连续降雨的时间，这个时间可以指降雨过程的总时间，也可指降雨过程中的某一连续时段，用t表示，单位min或h。二、雨水管道的计算1.雨量分析要素（3）降雨强度某一连续降雨时段内，单位时间内的降雨量，用i表示。i

hti——降雨强度，mm/min;h——降雨历时t内的降雨深度，mm；t——降雨历时，min。二、雨水管道的计算1.雨量分析要素实际工程计算式q

10000

1000i

167i1000

60q——降雨强度，L/(s∙h㎡)；i——以降雨深度表示的降雨强度，mm/min。（4）降雨的重现期与降雨频率降雨重现期是指等于或大于该降雨强度的降雨每发生一次的统计时间间隔，P表示，单位为年。二、雨水管道的计算1.雨量分析要素（5）径流系数雨水降落到地面后能够流入雨水道系统的部分称为径流。径流系数为径流量与降雨量的比值。二、雨水管道的计算2.暴雨强度公式q

167

A1

(1

c

lg

P)(t

b)n——降雨强度[L/（s·h㎡）]；——降雨历时（min）；——重现期（年）；——为参数，根据各地雨量资料分析求得。qtPA

b、c、n3.计算管段的划分一条计算管段是指管径相同、坡度相同、管内流量相同的连续管段。二、雨水管道的计算4.计算管段内的流量计算qFq

167

A1

(1

c

lg

P)(t

b)n——雨水管内的设计流量（L/s）；——径流系数；——降雨强度[L/（s·h㎡）]；——设计管段所服务的汇水面积（h㎡）；QqFP

——重现期（年）；——降雨历时。t二、雨水管道的计算5.管段的水力计算雨水管和合流制管道是按满流计算的。水力计算一般是列表进行。列出设计管段的长度、汇水面积、水流流到本管段的历时计算出降雨强度q、本管段的设计流量设定管径和坡度查出管内流速如果合适，则记下计算结果不合适，重新设定第七章水泵与水泵站离心泵的构造与基本参数离心泵的特性曲线和水泵装置的工作点水泵站7.1离心泵的构造与基本参数水泵：提升和输送水或其它液体的机械。水泵有叶轮泵、容积泵、射流泵、气提泵等。最常用的是叶轮泵。叶轮泵按照其工作原理分为：离心泵（轴进，侧出）、轴流泵（前进后出）和混流泵三种。离心泵是靠高速旋转的叶轮带动叶轮中的水作圆周运动，产生离心力，水流在离心力的作用下获得压能，被输送出去。轴流泵是靠螺旋桨般的水泵叶片将水流推升。混流泵的原理介于离心泵和轴流泵之间。离心泵混流泵轴流泵一、离心泵的构造离心泵的典型构造一、离心泵的构造1.叶轮叶轮是离心泵的主要部件，通过电 带动旋转，使叶轮中间产生真空，水就会往真空处流入，水再通过高速旋转的叶轮将水排出，起一个推动水作用。叶轮的材料是耐磨耐腐蚀的铸铁、铸钢、青铜、不锈钢或陶瓷等。封闭式叶轮敞开式叶轮半开式叶轮一、离心泵的构造2.泵轴泵轴是用来固定叶轮，同时也用来向叶轮传递能量的构件，轴的一端装着叶轮，而另一端是与电的轴相连的，电转动带着叶轮旋转，使叶轮工作。泵轴一、离心泵的构造泵壳泵壳是包在叶轮外面的呈涡壳状的零件。泵壳的作用：

1）连通吸水管，将水引入叶轮的吸

；使水进入叶轮，并得到叶轮传递给它的能量后，沿着叶片进入泵壳特殊的涡壳，涡壳的断面沿流程逐渐扩大，水流在涡壳中的流速逐渐减小，使水流的动能转化为压能；是进水管和压水管的连接基体，它使叶轮、泵轴、吸水管和压水管形成一个整体。一、离心泵的构造4.泵座泵座的作用是固定泵壳，泵座通过螺栓被固定在泵与电机共同的底座上，底座通常是铸铁铸成。大型水泵，泵与电机就没有共同的底座。它们都是直接安装在混凝土基础上。一、离心泵的构造密封装置填料函填料函是在泵壳与轴相交的地方做成一个筒状空腔，在其中装有轴封、水封环，并加上填料。减漏环在叶轮的处，叶轮与泵之间存在间隙，虽然这里没有向泵壳外漏水的问题，但此处的间隙会造成叶轮出口的压力水穿过叶轮与泵之间的间隙，回流入叶轮的进水口，形成泵体内的回流，使水泵的效率降低。解决这个问题的办法是减小这两者之间的间隙，镶上一个环——减漏环，这两个环之间配合很好。6.轴承座泵轴是通过轴承和轴承座支承的。二、离心泵的基本参数流量反映水泵出水水量大小，单位用m³/h或L/s表示。扬程反映水泵能将水提升的高度，一般用高度单位mH2O表示，简化后用m表示，也有用kPa和MPa表示的。轴功率、有效功率和效率轴功率是指电机输给水泵的总功率，以N表示，单位用千瓦（kW）表示。有效功率是指水泵提升水做的有效的功率，用Nu表示。效率是有效功率与轴功率的比值。二、离心泵的基本参数转速水泵叶轮转动的速度，以n表示，单位为r/min。转速对水泵的出水水量和扬程都有很大影响。允许吸上真空高度及气蚀余量允许吸上真空高度是指在标准状态下，水泵工作时允许的最大抽水高度，单位为mH2O。允许吸上真空高度反映水泵的吸水性能。用Hs来表示。汽蚀余量是指在水泵叶轮的进水口（水压最低的地方），水体所具有的压力比在20℃时水的饱和蒸汽压高出的数值，用Hsv表示，单位用mH2O表示。7.2

离心泵的特性曲线和水泵装置的工作点一、离心泵的特性曲线六个基本参数：流量Q、扬程H、功率N、转速n、效率η、吸水高度Hs.特性曲线种类：设定n为常数，H—Q、N—Q、η—Q曲线，Q一般为横坐标。特性曲线反映水泵的性能，是工程设计中选用水泵的重要依据。二、管路的特性曲线管路中阻力损失与管道中流量的关系曲线（HL-Q）。HL=SQ2HL——管路中的总水头损失（mH2O）S——管路中的总阻力系数Q——管道中的流量（m3/s或L/s）静扬程Hw

H=Hw+HL=Hw+SQ2三、水泵的工作点水泵的出水量Q与扬程必须同时落在水泵的特性曲线上和管路的特性曲线上，此时水泵才能有稳定的出水量和稳定的扬程，同时水泵的功率和效率也有对应的稳定值。这个稳定的工作状态在特性曲线上反映为一个点，称为水泵的工作点或工况点。四、工作点的改变1.提升高度Hw的改变四、工作点的改变2

管路阻力改变7.3

水泵站一、水泵选择选择的参数依据：流量、扬程。水泵的选择：水泵的流量Q大于给水系统的最大小时的设计流量q。泵扬程H大于最大小时设计流量所需的压力。一、水泵选择设计总流量对于建筑内的供水水泵，设计供水总流量应根据生活用水量和时变化系数进行计算。消防泵应按规范规定的消火栓同时工作的数量和每个消火栓的流量计算。对于城市供水应根据有关标准计算，得出总供水流量。扬程H=Hw+HL+HFH——水泵扬程，m;Hw——水泵吸水井最低水位到供水最高点的地形高差，m;HL——从吸水井到供水最不利点的水头损失，m；HF——最不利点用水设备要求的 水头。一、水泵选择同时工作水泵台数考虑因素：满足最大用水量的要求；适应用水量的变化；备用，以防突发事故。水泵型号一个水泵站采用多种型号的水泵时，有运行调度灵活，方便的优点，但对于维修和备用零件带来不便，一般应使

型号减少或采用同一型号的水泵。水泵的具体型号的确定，应根据具体的使用条件和安装场地的限制等确定。二、水泵房平面布置1.水泵房的平面布置形式单排并列式：机组轴房的长度单