渠道水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(已修改)
2025-04-05 20:45 本頁面
【正文】 第三章 渠道水力學(xué) 第一節(jié) 管道中的水流情況 第二節(jié) 污水管道水力學(xué)設(shè)計(jì)的原則 第三節(jié) 管道水力學(xué)計(jì)算用的基本公式 第四節(jié) 水力學(xué)算圖 第五節(jié) 管道水力學(xué)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 第六節(jié) 管段的銜接 第七節(jié) 管段水力學(xué)計(jì)算舉例 第八節(jié) 倒虹管水力學(xué)計(jì)算舉例 第九節(jié) 常用排水泵 第十節(jié) 排水泵站水力學(xué)計(jì)算舉例 第一節(jié) 管道中的水流情況 一、污水管道內(nèi)水質(zhì)特點(diǎn) 含有一定數(shù)量的無機(jī)物和有機(jī)物，但總的說來，污水中的水分一般在 99%以上，因此可假定污水按照一般液體流動(dòng)的規(guī)律流動(dòng)。 二、污水管道內(nèi)水流特點(diǎn) 重力流 非滿流 近似均勻流 （管道有時(shí)在水壓下流動(dòng)，這時(shí)的水流方式稱管流或壓力流。） 第二節(jié) 污水管道水力學(xué)設(shè)計(jì)的原則 計(jì)算確定 管徑 坡度 高程 水力學(xué)計(jì)算要滿足下列要求 不溢流 不淤積 不沖洗管壁 通風(fēng) 第三節(jié) 管道水力學(xué)計(jì)算用的基本公式 設(shè)計(jì)管段是相鄰的兩個(gè)檢查井間的管段。 當(dāng)相鄰的設(shè)計(jì)管段能采用同樣的口徑和坡度時(shí)，可以合并為一條設(shè)計(jì)管段。 Q A v?? IRCv ??? 611RnC ??n—— 管壁粗糙系數(shù) 2 13 21v R In??式中： Q—— 流量 ， m3/s； A—— 過水?dāng)嗝婷娣e ， m2； v—— 流速 ， m/s； R—— 水力半徑 （ 過水?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 ） ； C—— 流速系數(shù) ， 或謝才系數(shù) 。 C值一般按曼寧公式計(jì)算 ， 即 設(shè)計(jì)充滿度（ h/D） 設(shè)計(jì)流速（ v） 最小管徑（ D） 最小設(shè)計(jì)坡度（ i） 污水管道的埋設(shè)深度 污水管道的銜接 水力設(shè)計(jì)參數(shù) 第四節(jié) 水力學(xué)算圖 水力學(xué)算圖有 不滿流圓形管道水力學(xué)算圖 、 滿流圓形管道水力學(xué)算圖 、滿流矩形水力學(xué)算圖和明渠流用的水力學(xué)算圖。 例 31 已知 n=， D=300mm， i=，Q=，求 v和 h/D。 解 ：（ 1） D=300mm，采用附錄二中附圖 23。 （ 2）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，從左向右下傾的斜線代表流速。每條線上的數(shù)字代表相應(yīng)要素的值。先從縱軸（表示坡度）上的數(shù)字找 ，從而找出代表 i=。 （ 3）從橫軸（表示流量）上找出 Q=。 （ 4）代表坡度 相交，得一點(diǎn)，這一點(diǎn)正好落在代表流速 線上，并靠近充滿度 。因此， v= ，h/D= 第五節(jié) 管道水力學(xué)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 一、設(shè)計(jì)充滿度（ h/D） —— 指設(shè)計(jì)流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。 h/D =1時(shí)，滿流 h/D 1時(shí)，非滿流 《 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定，最大設(shè)計(jì)充滿度為： h D 管徑（ D）或暗渠高（ H） （ mm） 最大充滿度（ h/D） 200~300 350~450 500~900 ≥1000 () () () () 對(duì)于明渠流： 《 規(guī)范 》 規(guī)定，設(shè)計(jì)超高（渠中水面與渠頂間高度）不小于 。 為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定？ （ 1）預(yù)留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預(yù)見水量的增長留有余地； （ 2）有利于管道內(nèi)的通風(fēng)； （ 3）便于管道的疏通和維護(hù)管理。 一、設(shè)計(jì)充滿度（ h/D） 二、設(shè)計(jì)流速（ v） —— 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)；國外很多專家認(rèn)為最小流速為 ，我國根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定最小流速為 。 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。 ***國內(nèi)一些城市污水管道長期運(yùn)行的情況說明，超過上述最高限值，并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。 三、最小管徑（ D） ？ 管徑過小，管道容易堵塞。如： 150mm與 200mm的管道比較，前者堵塞的次數(shù)有時(shí)是后者的 2倍，使管道的養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用增加；而在相同的埋深下，施工費(fèi)用相差不多。 若將計(jì)算出的 150mm改為 200mm的管道的話，維護(hù)費(fèi)用減少，而且，管道的坡度可減小，使管道的埋深減小。 街坊管最小管徑為 200mm，街道管最小管徑為 300mm。 三、最小管徑（ D） ？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計(jì)算查得的管徑小于最小管徑，對(duì)于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計(jì)算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管段稱為不計(jì)算管段。 200mm， i=， ﹤300mm， i=， ﹤ 四、最小設(shè)計(jì)坡度（ i） —— 相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的坡度為最小設(shè)計(jì)坡度，最小設(shè)計(jì)坡度是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。
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