1、第一節第一節 溝道中的水流情況溝道中的水流情況第二節第二節 污水溝道水力學設計的原則污水溝道水力學設計的原則第三節第三節 溝道水力學計算用的基本公式溝道水力學計算用的基本公式第四節第四節 水力學算圖水力學算圖第五節第五節 溝道水力學設計數據溝道水力學設計數據第六節第六節 溝段的銜接溝段的銜接第七節第七節 溝段水力學計算舉例溝段水力學計算舉例第八節第八節 常用排水泵常用排水泵第一節第一節 溝道中的水流情況溝道中的水流情況 水流在溝道流動時，水流上方是大氣，具有自由的表水流在溝道流動時，水流上方是大氣，具有自由的表面，而其他三個方向受到溝道固體界面的限制，稱面，而其他三個方向受到溝道固體界面的限制

2、，稱明渠流明渠流或或重力流重力流。 溝道有時在水壓下流動，這時的水流方式稱溝道有時在水壓下流動，這時的水流方式稱管流管流或或壓壓力流。力流。溝道分布的特點：溝道分布的特點：第二節第二節 污水溝道水力學設計的原則污水溝道水力學設計的原則計算計算確定確定管徑管徑坡度坡度高程高程水力學計算要水力學計算要滿足下列要求滿足下列要求不溢流不溢流不淤積不淤積不沖洗溝壁不沖洗溝壁通風通風第三節第三節 溝道水力學計算用的溝道水力學計算用的基本公式基本公式 設計管段：相鄰的兩個窨井間的溝段。設計管段：相鄰的兩個窨井間的溝段。 當相鄰的設計管段能采用同樣的口徑和坡度時，可以當相鄰的設計管段能采用同樣的口徑和坡度時，

3、可以合并為一條設計溝段。合并為一條設計溝段。流量公式：流量公式：avqv流速公式：流速公式：21321irnv qv設計溝段的設計流量，設計溝段的設計流量，m3/s； a設計溝段的過水斷面面設計溝段的過水斷面面積，積，m2 ；v設計溝段過水斷面的平均設計溝段過水斷面的平均流速，流速，m/s ；r水力半徑（過水斷面面水力半徑（過水斷面面積與濕周的比值），積與濕周的比值），m ；i水力坡度（即水面坡度，水力坡度（即水面坡度，也等于溝底坡度也等于溝底坡度i） ；n溝壁粗糙系數。溝壁粗糙系數。均勻流均勻流第四節第四節 水力學算圖水力學算圖 水力學算圖有不滿流圓形溝道水力學算圖、滿水力學算圖有不滿流圓形

4、溝道水力學算圖、滿流圓形溝道水力學算圖、滿流矩形水力學算圖和明流圓形溝道水力學算圖、滿流矩形水力學算圖和明渠流用的水力學算圖等。渠流用的水力學算圖等。 例例 2-1 已知已知n0.014，d300mm，i0.0024，qv25.5l/s，求，求v和和h/d。解：（解：（1） d300mm，采用教材中圖采用教材中圖2-2。 （2）這張圖有四組線條：豎的線條代表流量，橫的代表）這張圖有四組線條：豎的線條代表流量，橫的代表坡度，從右向左下傾的斜線代表充滿度，從左向右下傾的坡度，從右向左下傾的斜線代表充滿度，從左向右下傾的斜線代表流速。每條線上的數目字代表相應要素的值。先斜線代表流速。每條線上的數目字

5、代表相應要素的值。先從縱軸從縱軸(表示坡度表示坡度)上的數字中找上的數字中找0.0024，從而找出代表，從而找出代表i0.0024的橫線。的橫線。 （3）從橫軸）從橫軸(表示流量表示流量)上找出代表上找出代表qv25.5l/s的那根豎線。的那根豎線。 （4）代表坡度）代表坡度0.0024的橫線和代表流量的橫線和代表流量25.5l/s的豎線相的豎線相交，得一點，這一點正好落在代表流速交，得一點，這一點正好落在代表流速0.65m/s的那根斜線的那根斜線上，并靠近代表充滿度上，并靠近代表充滿度0.55的那根斜線上。因此求得的那根斜線上。因此求得v0.65m/s，h/d0.55。第五節第五節 溝道水力

6、學設計數據溝道水力學設計數據 充滿度示意一、設計充滿度一、設計充滿度 溝道中的水深溝道中的水深h和管徑和管徑d（或渠深或渠深h）的比值。的比值。0.7510000.705009000.653504500.55200300最大設計充滿度最大設計充滿度(h/d或或h/h)管徑或渠高管徑或渠高/mm最大設計充滿度最大設計充滿度二、設計流速二、設計流速 概念：溝道中流量到達設計流量時的水流速度。概念：溝道中流量到達設計流量時的水流速度。 污水溝道的最小設計流速為污水溝道的最小設計流速為0.6m/s；明溝的最；明溝的最小設計流速為小設計流速為0.4m/s。最大設計流速混凝土管為。最大設計流速混凝土管為5

7、m/s，鋼管為，鋼管為10m/s 。 各設計溝段的設計流速從上游到下游最好是逐各設計溝段的設計流速從上游到下游最好是逐漸增加的。漸增加的。三、三、 最小管徑最小管徑污水溝管的最小管徑和最小設計坡度污水溝管的最小管徑和最小設計坡度四、最小設計坡度和不計算管段的最小設計坡度四、最小設計坡度和不計算管段的最小設計坡度 同最小設計流速相應的坡度就是最小設計坡度。同最小設計流速相應的坡度就是最小設計坡度。21321irnv 不計算溝段：因設計流量很小而采用最小管徑的不計算溝段：因設計流量很小而采用最小管徑的設計溝段。設計溝段。五、溝道的埋設深度和覆土厚度五、溝道的埋設深度和覆土厚度 埋設深度：溝底的內壁

8、到地面的距離。埋設深度：溝底的內壁到地面的距離。 覆土厚度：溝頂的外壁到地面的距離。覆土厚度：溝頂的外壁到地面的距離。決定最小覆土決定最小覆土厚度的因素厚度的因素 必須防止溝道中的污水冰凍和因必須防止溝道中的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞溝道土壤冰凍膨脹而損壞溝道 必須防止溝壁被車輛造成的活荷必須防止溝壁被車輛造成的活荷載壓壞載壓壞 必須滿足支溝在銜接上的要求必須滿足支溝在銜接上的要求 溝頂最小覆土厚度一般不宜小于溝頂最小覆土厚度一般不宜小于0.7m。第六節第六節 溝段的銜接溝段的銜接 銜接原則：銜接原則： （1）盡可能提高下游溝段的高程；）盡可能提高下游溝段的高程； （2）避免在上游溝段中形

9、成回水而造成淤積；）避免在上游溝段中形成回水而造成淤積； （3）不允許下游溝段的溝底高于上游溝段的溝底。）不允許下游溝段的溝底高于上游溝段的溝底。銜接銜接方法方法溝頂平接溝頂平接水面平接水面平接溝底平接溝底平接下游溝底高于上游溝底下游溝底高于上游溝底下游水位高于上游水位下游水位高于上游水位不應不應發生發生第七節第七節 溝段水力學計算舉例溝段水力學計算舉例 例例 2-4 已知設計溝段長度已知設計溝段長度l為為240m；地面坡度；地面坡度i為為0.0024；流量；流量qv為為40l/s，上游溝段管徑，上游溝段管徑d300mm，充滿度充滿度h/d為為0.55，溝底高程為，溝底高程為44.22m，地面

10、高程為，地面高程為46.06m，覆土厚度為，覆土厚度為1.54m。 求：設計溝段的口徑和溝底高程。求：設計溝段的口徑和溝底高程。 解：由于上游溝段的覆土厚度較大，設計溝段解：由于上游溝段的覆土厚度較大，設計溝段坡度應盡量小于地面坡度以減少埋深。坡度應盡量小于地面坡度以減少埋深。 （1）令）令d300mm，查圖，當查圖，當d300mm，qv40l/s，h/d=0.55時，時，i0.0058i0.0024，不符合本題應盡量減少不符合本題應盡量減少埋深的原則；令埋深的原則；令v0.6m/s時，時，h/d0.900.55，也不符合要，也不符合要求。求。當當d350mm，qv40l/s，h/d=0.65

11、時，時， v0.61m/s 0.6m/s, i0.0015i0.0024，符，符合要求合要求當當d350mm， qv40l/s， v0.6m/s時，時， h/d=0.66 0.65, 不合格。不合格。（2）令）令d350mm 查圖查圖 （3）令）令d400 mm,查圖查圖,當當d400mm，qv40l/s，v0.6m/s時，時，h/d0.53，i0.00145。與。與d350mm相比相比較，溝管設計坡度基本相同，溝管容積未充分利用，溝較，溝管設計坡度基本相同，溝管容積未充分利用，溝管埋深反而增加管埋深反而增加0.05m。另外，溝管口徑一般不跳級增加，。另外，溝管口徑一般不跳級增加，所以所以d3

12、50mm，i0.0015的設計為好。的設計為好。采用溝頂平接采用溝頂平接:設計溝段上端溝底高程：設計溝段上端溝底高程：44.220+0.300-0.35044.170(m)設計溝段下端溝底高程：設計溝段下端溝底高程：44.170-240 0.001543.810(m)檢驗：檢驗：44.398m高于高于44.385m，不符合要求，應采用水面平接。，不符合要求，應采用水面平接。上游溝段下端水面高程：上游溝段下端水面高程： 44.220+0.300 0.5544.385(m)設計溝段上端水面高程：設計溝段上端水面高程： 44.170+0.65 0.35044.398(m) （4）溝底高程修正：采用水

13、面平接。）溝底高程修正：采用水面平接。上流溝段的下端水面高程上流溝段的下端水面高程: 44.22+0.3 0.5544.385(m)設計溝段的上端溝底高程設計溝段的上端溝底高程: 44.385-0.35 0.6544.158(m)設計溝段的下端溝底高程設計溝段的下端溝底高程: 44.158-240 0.001543.798(m)第八節第八節 常用排水泵常用排水泵常用的常用的排水泵排水泵離心泵離心泵混流泵混流泵軸流泵軸流泵螺旋泵螺旋泵氣提泵氣提泵離心泵離心泵軸流泵軸流泵混流泵混流泵螺旋泵螺旋泵空氣提升泵空氣提升泵一、幾種常用排水泵一、幾種常用排水泵1離心泵離心泵 離心泵分臥式和立式兩種形式離心泵

14、分臥式和立式兩種形式立式立式缺點缺點對安裝技術和機件精度要求都較高對安裝技術和機件精度要求都較高檢修不及臥式泵方便檢修不及臥式泵方便立式立式優點優點占地面積較小，能節省造價占地面積較小，能節省造價水泵和電動機可以分別安放在適宜的地方水泵和電動機可以分別安放在適宜的地方特性曲線：特性曲線：p55圖圖216 閉閘啟動閉閘啟動特點：流量較小、揚程較高特點：流量較小、揚程較高使用范圍：提升污水使用范圍：提升污水混流泵混流泵泵內主流方向介乎輻射與軸向之間泵內主流方向介乎輻射與軸向之間軸流泵軸流泵主流方向和泵軸平行主流方向和泵軸平行特點：揚程低，流量大，額定點效率高特點：揚程低，流量大，額定點效率高特性曲

15、線：特性曲線：p56 圖圖217使用范圍：大型泵站使用范圍：大型泵站螺旋泵螺旋泵優點優點提升絮提升絮體易碎體易碎的回流的回流活性污活性污泥泥沒有阻塞問題沒有阻塞問題結構簡單，可自行制造結構簡單，可自行制造無需輔助設備無需輔助設備無需正規泵站無需正規泵站基建投資省基建投資省低速運行，機械磨低速運行，機械磨損小，維修方便損小，維修方便電能消耗少電能消耗少運行費用低運行費用低占地較大占地較大特點：揚程低，轉速低，流量范圍較大，效率穩定特點：揚程低，轉速低，流量范圍較大，效率穩定特性曲線：特性曲線：p56 圖圖218螺旋泵外形螺旋泵示意圖螺旋泵示意圖空氣提升泵空氣提升泵 用于提升回流活性污用于提升回流活性污泥。泥。 結構簡單，管理方便，結構簡單，管理方便，當壓縮空氣有現成來源時，當壓縮空氣有現成來源時，可以采用。可以采用。潛污泵潛污泵 無需正規的無需正規的泵站，占地面積泵站，占地面積小；管路簡單，小；管路簡單，配套設備少。配套設備少。潛污泵安裝圖二、排水泵引水設備二、排水泵引水設備真空泵系統真空泵系