污水管网的水力计算
包括以下几个方面:
⑴污水设计流量的确定
城市污水总的设计流量是居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和,在地下水位较高的地区,还应加入地下水涌入量。当设计污水管道系统时,应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量,然后得出污水设计流量综合表。
⑵污水管道的水力计算
①水力计算的基本公式
污水管道水力计算的目的,在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。
②污水管道水力计算的设计数据
设计充满度:指的是在设计流量下,污水在管道中的水深和管道直径的比值。
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。为了防止管道中产生淤积或冲刷,设计流速不宜过小或过大,应在最大和最小设计流速范围之内。
把环保工程师站点加入收藏夹 最小管径:一般在污水管道系统的上游部分,设计污水流量很小,若根据流量计算,则管径会很小,且易堵塞,因此,为了养护的方便,常规定一个允许的最小管径最小设计坡度:在污水管道系统设计时,通常使管道埋设坡度与设计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,因此,将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度称为最小设计坡度。
③污水管道的埋设深度
通常,污水管网占污水工程总投资的50%~75%,在实际工程中,同一直径的管道,采用的管材、接口和基础型式均相同,因其埋设深度不同,管道单位长度的工程费用相差比较大。因此,合理地确定管道埋深对于降低工程造价是十分重要的。
④污水管道水力计算的方法
在进行污水管道水力计算时,通常污水设计流量为已知值,需要确定管道的断面尺寸和敷设坡度。为了使水力计算获得较为满意的结果,必须认真分析设计地区的地形等条件,并充分考虑水力计算设计数据的有关规定。所选择的管道断面尺寸,必须要在规定的设计充满度和设计流速的情况下,能够排泄设计流量。管道坡度应参照地面坡度和最小坡度的规定确定。一方面要使管道尽可能与地面坡度平行敷设,这样可以不增大埋深,另一方面又要保证管道坡度不能小于最小设计坡度的规定,以免管道内的流速达不到最小设计流速而产生淤积。此外,为了防止管壁受到冲刷,应避免管道的坡度太大而使流速大于最大设计流速。
在具体计算中,已知设计流量Q和管道粗糙系数n,需要求管径D、水力半径R、充满度、管道坡度和流速。两个方程式中有5个未知数,因此必须先假定3个求其它两个,计算复杂,为了简化计算,常采用水力计算图,即把流量、管径、坡度、流速、充满度、粗糙系数各水力因素之间的关系绘制成的水力计算图。对每一张图表来说,管径和粗糙系数已知,图上的曲线表示流量、流速、坡度以及充满度之间的关系,在这4个因素中,知道其中两个就可以查出其它两个。应掌握水力计算图的使用方法。
例1:已知粗糙系数为0.014,流量为32L/s,管径为300mm,充满度为0.55,求流速和坡度。
解:首先找到管径为300mm的那张图,在图上有四组线条,竖线表示流量,横线表示水力坡度,从左向右下倾的斜线表示流速,从右向左下倾的斜线表示充满度。每条线上的数字代表相应的数值。
从图中找出流量为32L/s的竖线和充满度为0.55的那条斜线,两线相交的点落在坡度为0.0038的那横线上,则坡度为0.0038,落在流速为0.8m/s和0.85m/s之间,估计为0.81m/s。
例2:已知粗糙系数为0.014,管径为400mm,流量为41L/s,流速为0.9m/s,求坡度和充满度。
解:采用管径为400mm那张图,找出流量为41L/s的那条竖线和流速为0.9m/s的那条斜线,两线的交点落在代表坡度为0.0043的那条横线上,则坡度为0.0043,落在充满度为0.35与0.4两条斜线之间,估计充满度为0.39。
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