水污染控制工程 第二章 沟道水力学 教案.docVIP

第二章 沟道水力学 §2-1 沟道中的水流情况 沟道中水流情况类似于河流① 夹带泥、杂物 ② 流水缓慢时易于淤积堵塞 ③ 流动迅疾时，有冲刷现象，损坏河道 2、污水沟道特点 ① 含有大量有机物 ② 会产生易燃易爆、有毒有恶臭气体 3、雨水沟道特点含有机物少，不产生气体 §2-2 污水沟道水力学设计原则 1、不溢流——按照可能出现的最大流量进行设计 2、不淤积——所采用的流速要有一个最低限值 3、不冲刷沟壁——所采用的流速要有一个最高限值 4、注意通风——不满流 §2-3 沟道水力学计算用的基本公式 1、在设计沟道时，要通过计算来决定沟道的口径、坡度和窨井处的沟底高程，由于这种计算是根据水力学原理进行的，故称为沟道的水力学计算。 2、设计沟段： (1) 以相邻的二个窨井间的沟段作为设计对象 (2) 相邻设计沟段可采用相同的口径和坡度时，可合并为一条设计沟段 (3) 沟道的水力学计算采用均匀流公式 均匀流：各过水断面上的流速分布图沿程不变，过水断面是平面，沿程各过水断面的形状和大小都保持一样。例：等直径直管中的液流或者断面形状和水深不变的长直渠道中的水流都是均匀流。实际上，管内 V 有变化， Q 也变，非均匀流，在直线管段上，当流量无很大变化又无沉淀物时，管内污水的流动状态，接近均匀流。3、计算公式 流量公式：qv=Aυ 流速公式： 式中：qv——设计沟段的设计流量，m3/s； A——设计沟段的过水断面面积，m2； υ——设计沟段过水断面的平均流速，m/s； R——水力半径(过水断面面积与湿周的比值)，m； I——水力坡度(即水面坡度，也等于沟底坡度i)； n——沟壁粗糙系数(见表2-1)，混凝土和钢筋混凝土沟道的沟壁粗糙系数一般采用0.014。 n 管 渠 类 别 粗糙系数n UPVC管、PE管、玻璃钢管 0.009~0.01 浆砌砖渠道 0.015 石棉水泥管、钢管 0.012 浆砌块石渠道 0.017 陶土管、铸铁管 0.013 干砌块石渠道 0.020~0.025 混凝土管、钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道 0.013~0.014 土 明 渠 （包括带草皮） 0.025~0.030 注：根据《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》（CJJ/T 29）和《玻璃纤维缠绕增强固性树脂夹砂压力管》（JC/T838），UPVC管和玻璃钢管的粗糙系数 n均为0.009。根据调查HDPE管的粗糙系数n为0.009。因此，本条规定UPVC管、PE管和玻璃钢管的粗糙系数n=0.009~0.01。具体设计时，可根据管道加工方法和管道使用条件等确定。 上述两式中，A和R均为管径D和充满度h/D的函数。两式中共有6个水力要素，除qv和υ已知外，尚有4个为未知，计算比较复杂。为了简化计算，编制了水力学计算图和水力学计算表供设计计算使用。 §2-4 沟道水力学设计数据 一、设计充满度h/D 1、沟道中的水深h和管径D(或渠深H)的比值称为设计充满度。 设计充满度有一个最大限值。 2、规定污水管道允许最大设计充满度的原因 (1) 污水流量时刻变化，很难精确计算，而且雨水或地下水可能通过检查井盖或管道接口渗入污水管道。因此，有必要保留一部分管道断面，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出，妨碍环境卫生。 (2) 污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液体时，可能形成爆炸性气体。故需留出适当的空间，以利管道的通风，排除有害气体，对防止管道爆炸有良好的效果。 (3) 便于管道的疏通和维护管理。 3、设计充满度的最大限值 (1) 重力流污水管道应按非满流计算，其最大设计充满度见表2-2。 表2-2 最大设计充满度 管径或渠高/mm 最大设计充满度(h/D或h/H) 标准 征求意见稿* 200~300 0.55 0.60 350~450 0.65 0.70 500~900 0.70 0.75 ≥1000 0.75 0.80 注：在计算污水管道充满度时，不包括淋浴或短时突然增加的污水量，但当管径≤300mm时，应按满流复核。 说明：据调查，在大多数工程实践中，污水管渠最大设计充满度取值大于原规范，未发现不良情况，因此，在《室外排水设计规范》（GB50101-2005）及2006版的征求意见稿中该取值加大一级。 (2) 雨水管道和合流管道应按满流计算。 (3) 明渠超高不得小于0.2m。 为合理利用管道断面，减少投资，应考虑确定一个最小充满度作为设计的下限，各种管径的最小充满度不宜小于0.25。一般情况下，设计充满度最好不小于0.5，尤其是大管径的管道和大型暗渠设计充满度以接近最大限值为好。 二、设计流速 1、排水管渠的最小设计流速 (1) 污水沟道的最小设计流速为0.6m/s；