给水排水管道工程12 16页

8-6污水管道设计计算举例某市一小区的平面图，如图所示，居住区人口密度为350cap/ha，居民生活污水定额为120L/cap.d。火车站和公共浴室的设计污水量分别为3L/s和4L/s。工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与6L/s。生活污水及经过局部处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为2m。\n1、小区平面图上布置污水管道根据小区的地形情况，地势自北向南倾斜，坡度较小，无明显分界线，可划分为一个排水流域。根据管道定线原则，街道支管布置在地势较低一侧的道路下，干管基本与等高线垂直布置，主干管沿小区南面河岸布置，与等高线平行。如图所示。2、街区编号并计算面积将各街区编上号码，并计算它们的面积，并箭头标出各街区污水排出的方向。列于表中。\n3、划分设计管段，计算设计流量根据设计管段定义及划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点(一般定为街区两端)、集中流量和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点的检查井并编上号码。本例中，主干管长1200m，根据设计流量变化情况，可划分为1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7共6个设计管段。各设计管段的设计流量计算应列表进行。初步设计中只计算干管和主干管的设计流量，如表所示。\n根据人口密度350cap/ha，和居民生活污水定额120L/cap·d，每ha街区面积的生活污水平均流量(比流量)为：q0=350×120/86400=0.486L/s·ha在设计流量计算时，集中流量没有考虑变化系数的影响，只有生活污水设计流量考虑变化系数。而且每一设计管段转输的生活污水量不是上一管段的设计流量，而是没有考虑变化系数时的流量。如设计管段2-3除转输管段1-2集中流量25L/s外，还有本段流量和转输流量。本段流量根据街区面积计算为q1=q0·F=0.486×2.2=1.07L/s，其转输流量是从旁侧管段8-9-10-2流来的生活污水平均流量，其值为q2=q0·F=0.486×(1.21+1.7+1.43+2.21+1.21+2.28)=4.88L/s，\n则2-3设计管段的合计平均流量为q1+q2=5.95L/s，查表得Kz=2.2，则设计生活污水量为5.95×2.2=13.09L/s，总设计流量为Q=13.09+25=38.09L/s。其它管段设计流量计算方法相同。4、水力计算设计流量确定之后，便可从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。也是列表进行，如表所示。计算步骤为：(1)从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列于表第2项中。(2)将设计管段的设计流量列入表第3项。设计管段起迄点检查井处的地面标高列入表第10、11项。\n(3)计算每一设计管段的地面坡度：地面高差/距离，作为确定管道坡度时参考。例如：管段1-2的地面坡度=(86.20-86.10)/110=0.0009。(4)确定起始管段的管径以及设计流速、设计坡度I、设计充满度h/D。首先拟采用最小管径300mm，即D、n为已知，查水力计算图，其它4个水力因素只要知道2个，可求另外2个，现在Q已知，另外1个因素可根据水力设计数据的规定设定。由于地面坡度很小，为不使管道系统埋深过大，宜采用最小设计坡度。相应300mm的最小设计坡度为0.003。当Q=25L/s，I=0.003时，查出v=0.7m/s，大于最小设计流速0.6m/s，h/D=0.51，小于最大设计充满度0.55。计算数据符合规范要求。将所确定的D、I、v、h/D列入表中第4、5、6、7项。\n(5)确定其它管段的管径D、V、h/D、I。通常随着Q的增加，下一管段的管径一般会增大一级或二级(50mm为一级)，或保持不变，这样可根据流量变化来选择管径，然后根据设计流速随着设计流量的增大而逐渐增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D的水力计算图中查出相应的h/D和I值，若查出的值符合设计规范的要求，说明水力计算合理。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各因素之间存在相互制药关系，因此在查水力计算图是存在一个试算过程。(6)计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度1)根据设计管段长度和管道坡度求降落量，I.L2)根据管径和充满度求管段水深，h=D·h/D\n3)确定管网系统的控制点离污水厂最远的干管起点有8、11、16及工厂出水口1点，这些点都可能成为管道系统的控制点。8、11、16三点埋深可用最小覆土厚度的限值确定，因此至南地面坡度约为0.0035，可取干管坡度与地面坡度近似，因此干管埋深不会增加很大，整个管线上又无个别洼点，故8、11、16三点埋深不能控制整个主干管的埋深，对主干管埋深起决定作用的是1点。因为其埋深受工厂排出口埋深的控制，定为2.0m。4)求设计管段上、下端的管内底标高、水面标高及埋深1点的管内底标高等于1点的地面标高减1点埋深，86.20-2.0=84.200m2点管内底标高等于1点的管内底标高减降落量，84.20-0.330=83.870m\n2点的埋深等于2点地面标高减2点的管内底标高，86.100-83.870=2.230m管段上下端水面标高等于相应点管内底标高加水深。如1点水面标高84.200+0.153=84.353m，2点水面标高83.870+0.153=84.023m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。如管段1-2与2-3管径不同，采用管顶平接，则管段1-2中的2点与2-3中的2点的管顶标高应相同，所以2-3管段中2点的管内底标高为83.870+0.300-0.350=83.820，求出2点的管内底标高后，可求出3点的管内底标高，2、3点的水面标高及埋设深度。2-3与3-4管径相同，采用水面平接，即2-3与3-4中的3点水面标高相同，用3点水面标高减降落量，求出4点水面标高，将3、4点水面标高减去水深求出管内底标高，进一步求出埋深。\n(7)管道水力计算时应注意的问题1)必须细致研究管道系统的控制点，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出口较深的工业企业或公共建筑都是研究控制点的对象。2)必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度间的关系，使确定的管道坡度，在保证最小设计流速的前提下，又不使管道的埋深过大，以及便于支管的接入；3)水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有在管道坡度由大骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。\n另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应逐渐增大，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但缩小的范围不得超过50-100mm；4)在地面坡度太大的地区，为减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往小于地坡度，这样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，因此在适当的点可设置跌水井，管段之间采用跌水连接；5)水流通过检查井时，常引起局部水头损失，为降低损失，检查井底部在直线管道上要严格采用直线，在管道转弯处采用匀称的曲线。直线检查井可不考虑局部损失；\n5、绘制管道平面图和纵剖面图本例题的设计深度仅为初步设计，故在水力计算结束后将计算所得的管径、坡度等数据标注在平面图上即可。在进行水力计算的同时，绘制主干管的纵剖面图，如图所示。\n8-7污水管道平面图和纵剖面图的绘制污水管道平面图纵剖面图是污水管道设计的主要图纸，根据设计阶段的不同，图纸表现的深度亦有所不同。初步设计阶段：管道平面图就是管道总体布置图，采用的比例尺一般为1：5000~1：10000，有地形、地物、河流、风玖瑰或指北针等。已有和设计的污水管道用粗线条表示，管线上画出设计管段起迄点的检查井并编号，标出各设计管段的服务面积，可能设置的中途泵站、倒虹管或其它特殊构筑物，污水厂、出水口等。另外，管道平面图上还应将主干管各设计管段的长度、管径和坡度在图上注明。此外，图上应有管道的主要工程项目表和说明。\n施工图阶段：管道平面图比例尺常用1：1000～1：5000,图上内容基本同初步设计，而要求更为详细确切。需标明检查井的准确位置及污水管道与其它地下管线或构筑物交叉点的具体位置、高程，居住区街坊连接管或工厂废水排出口接入污水干管或主干管的准确位置和高程。污水管道的纵剖面图反映管道沿线的高程位置，是和平面图相对应的，图上用单线条表示原地面高程线和设计地面高程线，用双线条表示管道高程线，用双竖线表示检查井。图中还应标出沿线支管接入处的位置、管径、高程；与其它地下管线、构筑物交叉点的位置和高程；沿线地质钻孔位置和地质情况等。在剖面图下方有一表格，列有检查井编号、管道长度、管径、坡度、地面高程、管内底高程、埋深、管道材料、接口形式、基础类型。有时也将流量、流速、充满度等数据注明。\n纵剖面图采用的比例尺一般横向1：500~1：2000，纵向1：50~1：200。对工程量较小，地形、地物较简单的污水管道工程亦可不绘制纵剖面图，只需将管道的管径、坡度、管长、检查井的高程以及交叉点等注明在平面图上即可。如图所示的管道平面图和相对应的纵剖面图。\n习题：下图为某工厂工业废水干管平面图，图上注明各废水排出口的位置、设计流量以及各设计管段的长度、检查井处的地面标高。排出口1的管底标高为218.9m，其余各排出口的埋深均不得小于1.6m。该地区土壤无冰冻。要求列表进行干管的水力计算，并将计算结果标注在平面图上。14.59.781747450265950234567220.512.4220.214.6219.99.5219.88.7219.6512.8219.3219.2检查井地面标高Q(L/s)L(m)