第9章污水管道系統(tǒng)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)資料的調(diào)查設(shè)計(jì)方案確實(shí)定設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)圖紙的繪制污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)確實(shí)定(包括設(shè)計(jì)地區(qū)的面積、設(shè)計(jì)人口數(shù)、污水定額等)；2、污水管道系統(tǒng)的平面布置；3、污水管道設(shè)計(jì)流量和水力計(jì)算；4、污水管道系統(tǒng)上某些附屬構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算，如泵站、倒虹管、管橋等；5、污水管道在街道橫斷面上位置確實(shí)定；6、繪制污水管道系統(tǒng)平面圖和縱剖面圖。第1節(jié)污水設(shè)計(jì)流量確實(shí)定污水設(shè)計(jì)流量——指污水管道及其附屬構(gòu)筑物能保證通過(guò)的最大流量，進(jìn)行污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)常采用最大日最大時(shí)流量為設(shè)計(jì)流量，單位為L(zhǎng)/s。設(shè)計(jì)流量包括生活污水量和工業(yè)廢水量。生活污水設(shè)計(jì)流量居住區(qū)生活污水工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量１、居住區(qū)生活污水量計(jì)算

式中：Q1——居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量，L/s；n——居住區(qū)生活污水定額L/(d.人)〕，按?室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?選用；N——設(shè)計(jì)人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料提供的參數(shù)選用；KZ——總變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值.a、居民生活污水定額指居民每人每日所排出的平均污水量。與室內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備情況、當(dāng)?shù)貧夂颉⑸钏揭约吧盍?xí)慣等因素有關(guān)。我國(guó)現(xiàn)行?室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，可按當(dāng)?shù)赜盟~的80％～90％采用。對(duì)給排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按90％計(jì)，一般地區(qū)可按80％計(jì)。b、設(shè)計(jì)人口指污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期限終期的規(guī)劃人口數(shù)。常用人口密度與效勞面積相乘得到。式中Ｐ——人口密度，即居住區(qū)單位面積上的人口數(shù)，人/ha；F——排水區(qū)域的面積。Kd——日變化系數(shù)，是最大日污水量與平均日污水量的比值Kh——時(shí)變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與最大日平均時(shí)污水量的比值KZ=KdKh生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量〔L/s〕總變化系數(shù)〔KZ〕52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.4〉10001.3總變化系數(shù)與平均流量有一定關(guān)系，平均流量愈大，總變化系數(shù)愈小。生活污水量總變化系數(shù)宜按現(xiàn)行?室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定采用。c、生活污水總變化系數(shù)2、公共設(shè)施污水量污水量應(yīng)根據(jù)公共設(shè)施的不同性質(zhì)，按?建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50015-2003〕的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。3、工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計(jì)算式中：Q3——工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水設(shè)計(jì)流量，L/s；A1——一般車間最大班職工人數(shù)，人；A2——熱車間最大班職工人數(shù)，人；B1——一般車間職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，為25(L/(人.班))；B2——熱車間職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，為35(L/(人.班))；K1——一般車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以3.0計(jì)；K2——熱車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以2.5計(jì)；C1——一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人；C2——熱車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人；D1——一般車間的淋浴污水量標(biāo)準(zhǔn)，為40(L/(人.班))；D2——熱車間的淋浴污水量標(biāo)準(zhǔn)，為60(L/(人.班))；T——每班工作時(shí)數(shù)，h。4、工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量計(jì)算

式中：Q4——工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量，L/s；

m——生產(chǎn)過(guò)程中每單位產(chǎn)品的廢水量標(biāo)準(zhǔn)，L/單位產(chǎn)品；

M——產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量；

T——每日生產(chǎn)時(shí)數(shù)；

KZ——總變化系數(shù)，與工業(yè)企業(yè)性質(zhì)有關(guān)。工業(yè)廢水量日變化系數(shù)較小，接近1。KZ=Kh時(shí)變化系數(shù)表Q=Q1+Q2+Q3+Q4污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流量計(jì)算Q=Q'1+Q3+Q4或第2節(jié)污水管道的水力計(jì)算〔1〕大多數(shù)情況下，管道內(nèi)部靠重力流動(dòng)；〔2〕污水水分在99%以上，污水的流動(dòng)符合一般液體的流動(dòng)規(guī)律；〔3〕直線管段內(nèi)污水的流動(dòng)狀態(tài)接近均勻流。

1污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn)2水力計(jì)算根本公式式中：Q——流量，m3/s；A——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2；v——流速，m/s；R——水力半徑〔過(guò)水?dāng)嗝娣e與濕周的比值〕，m；I——水力坡度〔即水面坡度，等于管底坡度i〕；n——管壁粗糙系數(shù)，混凝土和鋼筋混凝土管渠一般采取0.014。流量公式：流速公式：3污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)〔1〕設(shè)計(jì)充滿度h/D污水管道的設(shè)計(jì)有按滿流和非滿流兩種方法。在我國(guó)，按非滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)。原因如下：在設(shè)計(jì)流量下，污水管道中的水深h與管道直徑D的比值稱為設(shè)計(jì)充滿度〔或水深比〕。當(dāng)h/D＝１時(shí)稱為滿流；當(dāng)h/D＜1時(shí)稱為非滿流。原因是：污水的流量很難精確確定，而且雨水或地下水可能滲入污水管道增加流量，因此選用的污水管道斷面面積應(yīng)留有余地，以防污水溢出；污水管道內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體，需留出適當(dāng)?shù)目臻g，以利管道內(nèi)的通風(fēng)，排除有害氣體便于管道的疏通和維護(hù)管理。最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定如下表最大設(shè)計(jì)充滿度

在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，所選用的充滿度，應(yīng)小于或等于表中所規(guī)定的數(shù)值。

〔2〕設(shè)計(jì)流速——與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計(jì)流速：是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；國(guó)外很多專家認(rèn)為最小流速為0.6-0.75m/s，我國(guó)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定最小流速為0.6m/s。最大設(shè)計(jì)流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關(guān)；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。原因：〔1〕養(yǎng)護(hù)方便：一般在污水管道的上游局部，設(shè)計(jì)流量很小，假設(shè)根據(jù)流量計(jì)算，那么管徑會(huì)很小，根據(jù)養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，管徑過(guò)小易堵塞，使養(yǎng)護(hù)管道的費(fèi)用增加。而小口徑管道直徑相差一號(hào)在同樣埋深下，施工費(fèi)用相差不多。〔2〕減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。〔3〕最小管徑最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度〔4〕最小設(shè)計(jì)坡度和不計(jì)算管段

最小設(shè)計(jì)坡度：相應(yīng)于管內(nèi)最小設(shè)計(jì)流速時(shí)的坡度叫做最小設(shè)計(jì)坡度，即保證管道內(nèi)污物不淤積的坡度。Imin=f〔vmin，管道的水力半徑R〕。不同管徑的污水管道應(yīng)有不同的最小設(shè)計(jì)坡度，管徑相同的管道，由于充滿度不同，也可以有不同的最小設(shè)計(jì)坡度。通常取充滿度為0.5時(shí)的最小坡度作為最小設(shè)計(jì)坡度。不計(jì)算管段：在污水管道的上游，由于設(shè)計(jì)管段效勞的排水面積較小，所以流量較小，由此而計(jì)算出的管徑也很小。如果某設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量小于在最小管徑、最小設(shè)計(jì)坡度〔最小流速〕、充滿度為0.5時(shí)管道通過(guò)的流量時(shí)，這個(gè)管段可以不必進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算，直接選用最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度，該管段稱為不計(jì)算管段。在有沖洗水源時(shí)，這些管段可考慮設(shè)置沖洗井定期沖洗以免堵塞。4污水管道的埋設(shè)深度和覆土厚度在污水管道工程中，管道的埋設(shè)深度愈大，工程造價(jià)愈高，工期愈長(zhǎng)。１、含義覆土厚度——指管外壁頂部到地面的距離；埋設(shè)深度——指管內(nèi)壁底部到地面的距離。2、最小埋深確定污水管道最小埋設(shè)深度時(shí)，必須考慮以下因素：防止管內(nèi)污水冰凍或土壤冰凍而損壞管道；保證管道不致因?yàn)榈孛婧奢d而破壞滿足街坊污水管銜接的要求3、最大埋深管道的最大埋深，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)地區(qū)的土質(zhì)、地下水等自然條件，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工等方面的因素確定。一般在土壤枯燥的地區(qū)，管道的最大埋深不超過(guò)7～8ｍ；在土質(zhì)差、地下水位較高的地區(qū)，一般不超過(guò)5ｍ。當(dāng)管道的埋深超過(guò)了當(dāng)?shù)氐淖畲笙薅戎禃r(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置排水泵站提升，以提高低游管道的設(shè)計(jì)高程，使排水管道繼續(xù)向前延伸。5污水管道水力計(jì)算的方法——水力計(jì)算圖計(jì)算原那么：管道盡可能與地面坡度平行，以減小管道埋深；保證設(shè)計(jì)流速，使管道不發(fā)生淤積或沖刷；(1)水力要素：管徑、粗糙系數(shù)、充滿度、水力坡度即管底坡度、流量和流速。(2)求解未知量(3)查圖技巧第3節(jié)污水管道系統(tǒng)的平面布置1確定排水區(qū)界，劃分排水流域排水區(qū)界是排水系統(tǒng)敷設(shè)的界限通常排水流域邊界應(yīng)與分水線相符合具體根據(jù)地形及城市和工業(yè)企業(yè)的豎向規(guī)劃劃分排水流域2管道定線和平面布置的組合污水管道系統(tǒng)的定線：在城鎮(zhèn)〔地區(qū)〕總平面圖上確定污水管道的位置和走向。應(yīng)遵循的主要原那么： 應(yīng)盡可能在路線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。

定線時(shí)通常考慮的因素：地形和用地布局；排水體制和線路數(shù)目；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線及構(gòu)筑物的位置；工廠企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布位置。

幾種具體情況分析地形對(duì)污水管道定線的影響地形具有適中的坡度地形坡度較陡流域范圍大，且地形較平坦地形將城市劃分成高低二區(qū)地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形坡度較陡地形坡度較陡流域范圍大，且地形較平坦流域范圍大，且地形較平坦地形將城市劃分成上下二區(qū)地形將城市劃分成上下二區(qū)地形將城市劃分成上下二區(qū)選擇污水廠出水口的位置原那么城市的下風(fēng)向水體的下游離開居住區(qū)和工業(yè)區(qū)3控制點(diǎn)確實(shí)定和泵站的設(shè)置地點(diǎn)污水管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)：在污水排水區(qū)域內(nèi)，對(duì)管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點(diǎn)。一般選擇具有相當(dāng)深度的工廠排出口或某些低洼地區(qū)的管道起點(diǎn)。排水泵站的布置：中途泵站：位置根據(jù)溝道的最大合理埋深決定終點(diǎn)泵站：一般設(shè)在污水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物之前局部泵站：比較低洼地區(qū)，高樓地下室，地下鐵道和其他地下建筑物中4設(shè)計(jì)管段的劃分和管段設(shè)計(jì)流量確實(shí)定

設(shè)計(jì)管段：兩個(gè)檢查井之間，設(shè)計(jì)流量不變，且采用同樣的管徑和坡度的管段，稱為設(shè)計(jì)管段。一般檢查井的設(shè)置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉(zhuǎn)彎的地方、或在直管段管徑長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)〔30~70m〕。設(shè)計(jì)流量本段流量q1轉(zhuǎn)輸流量q2集中流量q3式中：q1——設(shè)計(jì)管段的本段流量，L/s；F1——設(shè)計(jì)管段效勞的街坊面積，公頃；KZ——生活污水量總變化系數(shù)；q0——單位面積的本段平均流量，即比流量，L/s?公頃可用下式求得。式中：n——污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(人?d)；

N——人口密度，人/公頃。只有本段流量的設(shè)計(jì)管段設(shè)計(jì)計(jì)算式中：F——F=F1+F2；KZ——本段加轉(zhuǎn)輸居民生活污水量的總變化系數(shù)；

具有本段街坊污水流量q1、轉(zhuǎn)輸居民生活污水流量q2和集中流量q3的設(shè)計(jì)管段總流量計(jì)算5污水管道的銜接1〕檢查井設(shè)置原那么：污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接入的地方及直線管段每隔一定距離。2〕污水管道在檢查井中銜接時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)原那么：盡可能提高低游管段的高程，以減少管道埋深，降低造價(jià)；防止上游管段中形成回水而造成淤積。3〕管道的銜接方法：主要有水面平接、管頂平接兩種水面平接：是指在水力計(jì)算中，上游管段終端和下游管段起端在指定的設(shè)計(jì)充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標(biāo)高相同。

適用于管徑相同時(shí)的銜接。管頂平接：是指在水力計(jì)算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標(biāo)高相同。采用管頂平接時(shí)，下游管段的埋深將增加。

適用于管徑不相同時(shí)的銜接。4〕注意：a、下游管段起端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高都不得高于上游管段終端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高。b、當(dāng)管道敷設(shè)地區(qū)的地面坡度很大時(shí)，為調(diào)整管內(nèi)流速所采用的管道坡度將會(huì)小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據(jù)地面坡度采用跌水連接。c、在旁側(cè)管道與干管交匯處，假設(shè)旁側(cè)管道的管內(nèi)底標(biāo)高比干管的管內(nèi)底標(biāo)高相差1m以上時(shí)，為保證干管有良好的水力條件，最好在旁側(cè)管道上先設(shè)跌水井后再與干管相接。6污水管道在街道上的位置1〕污水管道應(yīng)與建筑物有一定距離,當(dāng)其與生活給水管道相交時(shí),應(yīng)敷設(shè)在生活給水管道下面。2〕地下管線應(yīng)盡量布置在人行道、非機(jī)動(dòng)車道和綠化帶下，只有在不得已時(shí)，才考慮將埋深大，修理次數(shù)較少的污水、雨水管布置在機(jī)動(dòng)車道下。3〕為了方便用戶接管，當(dāng)路面寬度大于40米時(shí)，可在街道兩側(cè)各設(shè)一條污水管道。例設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度L為240m；地面坡度I為0.0024；流量Q為40L/s，上游管段管徑D＝300mm，充滿度h/D為0.55，管底高程為44.22m，地面高程為46.06m，覆土厚度為1.54m。求：設(shè)計(jì)管段的管徑和管底高程。解：由于上游溝段的覆土厚度較大，設(shè)計(jì)管段坡度應(yīng)盡量小于地面坡度以減少埋深。〔1〕令D＝300mm，查圖，當(dāng)D＝300mm，Q＝40L/s，h/D=0.55時(shí)，i＝0.0058>I＝0.0024，不符合此題應(yīng)盡量減少埋深的原那么；令v＝0.6m/s時(shí)，h/D＝0.90>0.55，也不符合要求。采用管頂平接設(shè)計(jì)管段上游端管底高程：44.220+0.300-0.350＝44.170(m)設(shè)計(jì)管段的下游端管底高程：44.170-240*0.0015＝43.810(m)檢驗(yàn)：44.398m高于44.385m，不符合要求，應(yīng)采用水面平接。上游管段下端水面高程：44.220+0.300*0.55＝44.385(m)設(shè)計(jì)管段上端水面高程：44.170+0.65*0.350＝44.398(m)〔2〕令D＝350mm，查圖，當(dāng)D＝350mm，Q＝40L/s，令v＝0.6m/s時(shí)，h/D＝0.66>0.65，不符合要求;令h/D=0.65時(shí)，i＝0.0015<I＝0.0024，比較適宜。〔3〕令D＝400mm，查圖，當(dāng)D＝400mm，Q＝40L/s，v＝0.6m/s時(shí)，h/D＝0.53，i＝0.00145。與D＝350mm相比較，管道設(shè)計(jì)坡度根本相同，管道容積未充分利用，管道埋深反而增加0.05m。另外，管道管徑一般不跳級(jí)增加，所以D＝350mm，i＝0.0015的設(shè)計(jì)為好。〔4〕管底高程修正：采用水面平接上流管段的下端水面高程：44.22+0.3*0.55＝44.385(m)設(shè)計(jì)管段的上端管底高程44.385-0.35*0.65＝44.158(m)設(shè)計(jì)管段的下端管底高程44.158-240*0.0015＝43.798(m)作業(yè)題請(qǐng)運(yùn)用水力計(jì)算圖,管段進(jìn)行水力計(jì)算:(1):設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)L=150m,地面坡度I=0.0036,設(shè)計(jì)流量Q=29L/s,上游管道直徑是300mm,充滿度h/D=0.55,管底高程為44.65m,地面高程為46.60m.求設(shè)計(jì)管段的直徑和管底高程.(2):設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)L=130m,地面坡度I=0.0014,設(shè)計(jì)流量Q=56L/s,上游管道直徑是350mm,充滿度h/D=0.59,管底高程為43.6m,地面高程為45.48m.要求設(shè)計(jì)管段內(nèi)充滿度h/D=0.65.求設(shè)計(jì)管段的直徑和管底高程.(3):設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)L=50m,I=0.008,Q=30L/s(上端地面高程45.00,下端地面高程44.60),上游管道直徑是300mm,h/D=0.5,下端管底高程為44.00m,最小覆土厚度不得小于0.7m.求設(shè)計(jì)管段的直徑和管底高程.污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例某市一個(gè)區(qū)的街坊平面圖。居住區(qū)街坊人口密度為350人/ha，居民生活污水定額為120L/人·d。火車站和公共浴室的污水設(shè)計(jì)流量分別為3L/s和4L/s。工廠甲排除的廢水設(shè)計(jì)流量為25L/s。工廠乙排除的廢水設(shè)計(jì)流量為6L/s。生活污水和經(jīng)過(guò)局部處理后的工業(yè)廢水全部送至污水廠處理。工廠廢水排出口的管底埋深為2m，該市冰凍深度為1.40m。試進(jìn)行該區(qū)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算〔要求到達(dá)初步設(shè)計(jì)深度〕。第4節(jié)污水管道的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例設(shè)計(jì)方法和步驟如下：1．在街坊平面圖上布置污水管道該區(qū)地勢(shì)北高南低，坡度較小，無(wú)明顯分水線，可劃分為一個(gè)排水流域。支管采用低邊式布置，干管根本上與等高線垂直，主干管布置在市區(qū)南部河岸低處，根本上與等高線平行。整個(gè)管道系統(tǒng)呈截流式布置。2．街坊編號(hào)并計(jì)算其面積將街坊依次編號(hào)并計(jì)算其面積，列入表中。用箭頭標(biāo)出各街坊污水排出的方向。污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例街坊面積匯總表3．劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)〔一般定為街坊兩端〕、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)的檢查井并編上號(hào)碼。各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量應(yīng)列表進(jìn)行計(jì)算。本例中，居住區(qū)人口密度為350人/ha，居民污水定額為120L/人·d，那么生活污水比流量為污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例q1～2=25L/sq8～9=qs·F·kz=0.486×〔1.21+1.70〕·kz=1.41·kz=1.41×2.3=3.24L/sq9～10=qs·F·kz=0.486×〔1.21+1.70+1.43+2.21〕·kz=3.18·kz=3.18×2.3=7.31L/sq10～2=qs·F·kz=0.486×〔1.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28〕·kz=4.88·kz=4.88×2.3=11.23L/sq2～3=qs·F·kz+q甲=(0.486×2.20+4.88〕·kz+q甲=(1.07+4.88)·kz+25=5.95×2.2+25=13.09+25=38.09L/s4．管渠材料的選擇由于生活污水對(duì)管材無(wú)特殊要求，且管道的敷設(shè)條件較好，故在本設(shè)計(jì)中，DN≤400mm的管道采用混凝土管，DN400mm以上的管道采用鋼筋混凝土管。5．各管段的水力計(jì)算在各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量確定后，便可按照污水管道水力計(jì)算的方法，從上游管段開始依次進(jìn)行各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例水力計(jì)算步驟如下：〔1〕從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入表中第2項(xiàng)。〔2〕將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量填入表中第3項(xiàng)。設(shè)計(jì)管段起止點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項(xiàng)。〔3〕計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度，作為確定管道坡度時(shí)的參考。〔4〕根據(jù)管段的設(shè)計(jì)流量，參照地面坡度，確定各設(shè)計(jì)管段的管徑、設(shè)計(jì)流速、設(shè)計(jì)坡度和設(shè)計(jì)充滿度。其余各設(shè)計(jì)管段的管徑、坡度、流速和充滿度的計(jì)算方法與上述方法相同。在水力計(jì)算中，由于Q、D、I、v、h/D各水力因素之間存在著相互制約的關(guān)系，因此，在查水力計(jì)算圖時(shí)，存在著一個(gè)試算過(guò)程，最終確定的D、I、v、h/D要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。〔5〕根據(jù)設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)坡度求管段的降落量。如管段1～2的降落量為I·L＝0.002×110＝0.22m，列入表中第9項(xiàng)。〔6〕根據(jù)管徑和設(shè)計(jì)充滿度求管段的水深。如管段1～2的水深h＝D·h/D＝0.35×0.447＝0.16m，列入表中第8項(xiàng)。〔7〕求各設(shè)計(jì)管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高和埋設(shè)深度。控制點(diǎn)：是指在污水排水區(qū)域內(nèi)，對(duì)管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的點(diǎn)。各條干管的起點(diǎn)一般都是這條管道的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)中離出水口最遠(yuǎn)最低的點(diǎn)，通常是整個(gè)管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。具有相當(dāng)深度的工廠排出口也可能成為整個(gè)管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)，它的埋深影響整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深。確定控制點(diǎn)的管道埋深應(yīng)根據(jù)城市的豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的污水都能自流排出，并考慮開展，留有適當(dāng)余地；不能因照顧個(gè)別點(diǎn)而增加整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深。對(duì)個(gè)別點(diǎn)應(yīng)采取加強(qiáng)管材強(qiáng)度；填土提高地面高程以保證管道所需的最小覆土厚度；設(shè)置泵站提高管位等措施，減小控制點(diǎn)的埋深.首先確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本例中離污水廠較遠(yuǎn)的干管起點(diǎn)有8、11、16及工廠出水口1點(diǎn)，這些點(diǎn)都可能成為管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。1點(diǎn)的埋深受冰凍深度和工廠廢水排出口埋深的影響，由于冰凍深度為1.40m，工廠排出口埋深為2.0m，1點(diǎn)的埋深主要受工廠排出口埋深的控制。8、11、15三點(diǎn)的埋深可由冰凍深度及最小覆土厚度的限值決定，但因干管與等高線垂直布置，干管坡度可與地面坡度相近，因此埋深增加不多，整個(gè)管線上又無(wú)個(gè)別低洼點(diǎn)，故8、11、15三點(diǎn)的埋深不能控制整個(gè)主干管的埋設(shè)深度。對(duì)主干管埋深起決定作用的控制點(diǎn)那么是1點(diǎn)。1點(diǎn)是主干管的起點(diǎn)，它的埋設(shè)深度定為2.0m，將該值列入表12－6中第16項(xiàng)。1點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點(diǎn)的地面標(biāo)高減去1點(diǎn)的埋深，為86.200－2.00＝84.200m，列入表中第14項(xiàng)。2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高減去管段1～2的降落量，為84.200－0.220＝83.98m，列入表12－6中第15項(xiàng)。2點(diǎn)的埋設(shè)深度等于2點(diǎn)的地面標(biāo)高減去2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高，為86.100－83.98＝2.12m，列入表12－6中第17項(xiàng)。〔8〕計(jì)算管段上、下端水面標(biāo)高。管段上下端水面標(biāo)高等于相應(yīng)點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高加水深。如管段1～2中1點(diǎn)的水面標(biāo)高為84.200+0.16＝84.36m，列入表中第13項(xiàng)。根據(jù)管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標(biāo)高。1)管段1～2與管段2～3的管徑相同，采用水面平接。那么這兩管段在2點(diǎn)的水面標(biāo)高相同。于是，管段2～3中2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高為84.14－0.22＝83.92m。2〕如管段4～5與管段5～6管徑不同，可采用管頂平接。那么這兩管段在5點(diǎn)的管頂標(biāo)高相同。然后用5點(diǎn)的管頂標(biāo)高減去5～6管徑，得出5點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高。在進(jìn)行管道的水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意如下問(wèn)題：①慎重確定設(shè)計(jì)地區(qū)的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)常位于本區(qū)的最遠(yuǎn)或最低處，它們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。各條管道的起點(diǎn)、低洼地區(qū)的個(gè)別街坊和污水排出口較深的工業(yè)企業(yè)或公共建筑都是控制點(diǎn)的研究對(duì)象。②研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過(guò)的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度在滿足最小設(shè)計(jì)流速的前提下，既不使管道的埋深過(guò)大，又便于旁側(cè)支管的接入。③水力計(jì)算自上游管段依次向下游管段進(jìn)行，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)流速也應(yīng)相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小。只有當(dāng)坡度大的管道接到坡度小的管道時(shí)，下游管段的流速已大于1.0m/s〔陶土管〕或1.2m/s〔混凝土、鋼筋混凝土管道〕的情況下，設(shè)計(jì)流速才允許減小。設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)管徑也應(yīng)逐段增大，但當(dāng)坡度小的管道接到坡度大的管道時(shí)，管徑才可減小，但縮小的范圍不得超過(guò)50～100mm，并不得小于最小管徑。④在地面坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流速度，防止管壁遭受沖刷，管道坡度往往小于地面坡度。這就可能使下游管段的覆土厚度無(wú)法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置跌水井。當(dāng)?shù)孛嬗啥钙峦蝗蛔兙彆r(shí)，為了減小管道埋深，在變坡處應(yīng)設(shè)跌水井。⑤水流通過(guò)檢查井時(shí)，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項(xiàng)損失，檢查井底部在直線管段上要嚴(yán)格采用直線，在轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部水頭損失。⑥在旁側(cè)管與干管的連接點(diǎn)上，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。同時(shí)為防止旁側(cè)管和干管產(chǎn)生逆水和回水，旁側(cè)管中的設(shè)計(jì)流速不應(yīng)大于干管中的設(shè)計(jì)流速。⑦初步設(shè)計(jì)時(shí)，只進(jìn)行干管和主干管的水力計(jì)算。技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行所有管道的水力計(jì)算。污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例6．繪制管道平面圖和縱剖面圖污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制方法見本章第五節(jié)。本例題的設(shè)計(jì)深度僅為初步設(shè)計(jì)，所以，在水力計(jì)算結(jié)束后將求得的管徑、坡度等數(shù)據(jù)標(biāo)注在管道平面圖上。同時(shí)，繪制出主干管的縱剖面圖。