3.2.1水力学基础

'§3.2排水管网工程§3.2.1管道系统设计水力学基础§3.2.2污水管道系统设计§3.2.3雨水管道系统设计§3.2.4管道系统设计§3.2.5管道结构设计§3.2.6管网养护 管道系统设计的内容根据拟定的排水方案，布置管线及必要的构筑物，确定废水的设计流量，进行水力计算，以确定管道的管径（D）、坡度（i）、埋设深度（H）等，并以此为基础，绘制设计图纸。 §3.2.1管道系统设计水力学基础一、管道中的水流特征二、管道水力学设计原则三、管道水力计算基本公式四、管道水力设计数据 一、管道中的水流特征1.水流方向明确2.重力流（局部压力流）3.水中有杂质，有淤、有冲 二、管道水力学设计原则1.不溢流——防水污染、防暴雨灾害2.不淤——防止管道堵塞不冲——防止管道损坏3.安全 三、管道水力计算基本公式∞在设计中，将设计管段中的水流近似视为均匀流以简化计算。∞设计管段：因流量沿程不变（或变化较小而忽略其变化）而采用相同的D、i的管段。 三、管道水力计算基本公式1.流量公式q=A•vvq——设计管段的设计流量（m3／s）vA——设计管段的过水断面面积（㎡）V——设计管段过水断面的平均流速（m／s） 三、管道水力计算基本公式2.流速公式211v=R3i2nn——管壁的粗糙系数≠R——管渠的水力半径i——管渠的水力坡度… 三、管道水力计算基本公式管渠粗糙系数表≈ 三、管道水力计算基本公式3.水力学算表 四、管道水力设计数据1.设计充满度2.设计流速3.最小管径4.最小设计坡度5.管道埋设深度6.管段衔接 四、管道水力计算数据1.设计充满度1)概念∞充满度：管渠中水深D与管渠内空高度之h比，即h/H。∞设计充满度：在设计流量下，管渠中水深与管渠内空高度之比，也称水深比。hH 四、管道水力计算数据2）规定最大设计充满度污水管道按不满流计算，并规定各种管径管径或渠高（mm）最大设计充满度相应的最大设计充满度。200-3000.55雨水管道和合流制管道350-4500.65按满流设计。明渠超高不得小于500-9000.700.2m。≥10000.75Question:为什么如此规定？ 四、管道水力计算数据2.设计流速1)概念与设计流量、设计充满度相对应的水流平均流速。2)规定最大设计流速最小设计流速压力管道的设计流速宜采用0.7～1.5m/s。3)注意设计流速宜从上游到下游逐渐增大平坦地区、特殊水质可适当调整。Question:为什么如此规定？ 2.4管道水力计算数据•最大设计流速－、排水管道的最大设计流速：1.金属管道为10m/s；2.非金属管道为5m/s。二、排水明渠的最大设计流速：1.当水流深度为0.4～1.0m时明渠最大设计流速明渠类别最大设计流速（m/s）粗砂或低塑性粉质黏土0.8粉质黏土1.0黏土1.2石灰岩或中砂岩4.0草皮护面1.6干砌块石2.0浆砌块石或浆砌砖3.0混凝土4.02.当水流深度在0.4～1.0m范围以外时，上表最大设计流速应乘以下列系数：h＜0.4m时系数=0.850＜h＜2.0m时系数=1.25h≥2.0m时系数=1.40 2.4管道水力计算数据•最小设计流速一、排水管渠的最小设计流速：1.污水管道在设计充满度下为0.6m／s。2.雨水管道和合流管道在满流时为0.75m／s。3.明渠为0.4m/s。二、生活污水压力输泥管的最小设计流速压力输泥管的最小设计流速最小设计流速m/s污泥含水率管径150-250mm管径300-400mm901.51.6911.41.5921.31.4931.21.3941.11.2951.01.1960.91.0970.80.9980.70.8 四、管道水力计算数据3.最小管径1)规定最小管径的意义D过小，易堵塞，而又不易疏通、养护D取值小，满足q时i较大，埋设深度增加，造价增加v2)规定： 四、管道水力计算数据4.最小设计坡度∞同最小设计流速v相应的管道坡度。min∞即保证管道不淤积的坡度。∞注意：同一管径的管道，设计充满度不同时，有不同的最小设计坡度。Question:有一很小的设计流量，不能满足对最小管径、最小设计流速（最小设计坡度）的规定，如何处理？ 四、管道水力计算数据•不计算管段若设计流量q很小（设计流量q小于Dvv、i、h/D=0.5时的流量）时，不minmin进行水力计算而直接采用最小管径，按最小设计坡度铺设的管段，称为不计算管段。 四、管道水力计算数据5.管道埋设深度1)概念永久地面埋设深度：管渠内底至地面的距离。覆土厚度：管渠外顶至地覆土厚度面的距离。埋设深度2)规定最大埋深：取决于技术经济指标和施工方法最小覆土厚度：综合考虑防冻、防压、衔接 四、管道水力计算数据6.管段衔接1)原则不允许倒坡防止回水尽可能提高下游管段的高程2)方式水面平接管顶平接管底平接跌水 四、管道水力计算数据水面平接 管顶平接 2.4管道水力计算数据管底平接 2.4管道水力计算数据跌水 作业1.已知：设计沟段长L=150m，地面坡度I＝0.0036，设汁流量q＝29L/s，上游内管口径是300mm．充满度h／D＝0.55。沟底高程为44.65m，地面高程为46.60m。求：口径和沟底高程。2.已知：L=130m，q＝56L/s，地面坡度I＝0.0014，上游沟管口径是350mm，充满度h／D＝0.59。沟底高程为43.6m，地面高程45.48m，要求设计沟段内充满度h／D=0.65。求：口径和沟底高程。3.已知：L＝50m，q＝30L／s，I＝0.008（上端地面高程45.00m，下端地面高程44.60m)。上游沟段：D＝300mm，h／D=0.5，下端沟底高程为44.00m。最小覆土厚度不得小于0.7m。求：口径和沟底高程。 '