文档介绍：水污染控制规划与管理(2)
主讲: 李兰
武汉大学
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二、污水管道水力计算
(一)污水在管道内的流动特点和设计要求
,通常是依靠水的重力从高处流向低处,即所谓重力流。污水中含有一定数量的悬浮物,但水分一般在99%以上,可以认为城市污水的流动是遵循一般水流规律的,在设计中可采用水力学公式进行计算。
。由于管道内流速随时都在变化,污水量在管道交汇处会形成回水,管道沉积物及管道接缝会使水流流速发生变化等原因,实际上,污水的流动属非均匀流。但在一个较短的管段内,假如流量变化不大,管道坡度不变,可以认为管段内流速不变,通常把这种管段内污水的流动视为均匀流。并在设计时对每-设计管段按均匀流公式进行计算。
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城市排水管渠设计中,确寇管渠断面形式的一般要求是水力条件好、受力合理、省料,运输及施工方便并便于维护等。
在众多的管渠断面形式中,圆形管道有较大的输水能力,底部呈弧形,水流较好,也比较适应流量变化,不易产生沉积。同时圆管受力条件好、省料,便于预制和运输。因此,在城市排水工程中,圆管应用很广泛。
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。城市污水量每日每时都在变化,难以准确计算,因此设计雨时需留出一部分管道断面,避免污水溢出地面,污染环境,同时,污水管道内的污泥可能分解而析出一些有害气体;污水内往往含有易燃液体(汽油、苯、石油等),也可能挥发形成爆炸性气体。因此污水管道应保留适当空间,以保证通风排气。
,也不冲坏管壁。由于污水中含有不少杂质,流速过小,就会在管道中产生淤积,从而降低输水能力。反之流速过大,又会因冲刷而损坏管壁。因此,污水管道的设计,要求流速在适当的范围内,既不产生淤积,阻塞管道;又不因冲刷而损坏管壁。
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(二)、排水管渠断面形式及其选择

排水管渠的横断面形式必须满足静力学、水力学以及经济与维护管理方面的要求。静力学方面,要求管道具有足够的稳定性和坚固性,在水力学方面,要求有良好的输水性能能,不但要有较大的排水能力,而且当流量变化时,不易在管道中产生沉淀;在经济方面,要求管道用材省,造价低,在维护管理上要求便于清通。
常用管渠断面形式(如图11-14)有圆形、矩形、马蹄形、半椭回形、梯形及蛋形。
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图11-14排水管渠横断面形式
(a)圆形;(b)马蹄形;(c)带低流槽的矩形;(d)蛋形;(e)拱顶矩形;(f)梯形
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城市排水管渠设计中,确寇管渠断面形式的一般要求是水力条件好、受力合理、省料,运输及施工方便并便于维护等。
在众多的管渠断面形式中,圆形管道有较大的输水能力,底部呈弧形,水流较好,也比较适应流量变化,不易产生沉积。同时圆管受力条件好、省料,便于预制和运输。因此,在城市排水工程中,圆管应用很广泛。
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城市排水管渠大多为不满流。管渠中水深h与管径D(或渠高H)之比,即h/D或h/H称为充满度。圆管不满流和满流时充满度与水力因素之间的关系如图11-15中圆管的水力特性曲线所示。图中V0、Q0表示圆管满流时的流速、流量, u、Q表示不满流时的流速、流量。
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由图11-15可以看出:
当h/D≈,Q/Qo呈最大值,Q=;
当h/D≈,v/v0呈最大值,v= v0。
由此可见,圆管输水能力最大时的充满度不是1,即不是满流,。
图11-15 圆管水力因素之间的关系
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(三)污水管道水力计算的控制数据
室外排水设计规范中对于污水管道的设计充满度、设计流速、最小管径与最小坡度等做了规定,作为设计的控制数据。

污水管道设计充满摩是指管道排泄设计污水量时的充满度。污水管道的设计充满度应小于或等于最大设计充满度。室外排水设计规范规定的污水管道的最大设计充满度见表11-4。
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