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正文內(nèi)容

排水管網(wǎng)課程設(shè)計(jì)--某縣城排水管網(wǎng)課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-12 00:11 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 =1; 2K — ― 熱車(chē)間生活污水量時(shí)變化系數(shù), 2K =1; T — ― 每班工作時(shí)數(shù)( h)。 14 3. 雨水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算 FqQr ???? ( 38) 式中 rQ — ― 雨水設(shè)計(jì)流量( L/s); ? — ― 徑流系數(shù),其數(shù)值小于 1; F — ― 匯面積( ha ); q — ― 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度( )/( hasL ? )。 ( 1)暴雨強(qiáng)度公式 由給定的設(shè)計(jì)原始資料可知,該縣城的的暴雨強(qiáng)度公式為: )(500 t Pq ?? ( 39) 式中 q — ― 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度( )/( hasL ? ); P — ― 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期( a); t — ― 降雨歷時(shí)( min)。 ( 2)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期 暴雨強(qiáng)度隨重現(xiàn)期的不同而不同。 在設(shè)計(jì)中若重現(xiàn)期選用較大,則暴雨強(qiáng)度大,相應(yīng)的雨水設(shè)計(jì)流量大,管渠的斷面相應(yīng)大。這樣偏安全,有利于防止地面積水,但工程造價(jià)高。 若重現(xiàn)期選用較低,則暴雨強(qiáng)度小,雨水設(shè)計(jì)流量小,管渠斷面小。這樣工程造價(jià)低,但可能會(huì)發(fā)生排水不暢、地面積水, 或?qū)Τ鞘猩罴吧a(chǎn)造成危害。 應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點(diǎn)和氣候特征等因素確定。在同一排水系統(tǒng)中可采用同一重現(xiàn)期或不同重現(xiàn)期。重現(xiàn)期一般選用 ~ 3a,重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū),一般選用 3~ 5a,并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。 通過(guò)對(duì)該縣城的地形、氣候等條件進(jìn)行綜合評(píng)估分析,最終確定 本設(shè)計(jì)中選擇 重現(xiàn)期P=1a。 ( 3)集水時(shí)間 通常將雨水徑流從流域的最遠(yuǎn)點(diǎn)留到出口斷面的時(shí)間稱(chēng)為集水時(shí)間。對(duì)管道的某一設(shè)計(jì)斷面來(lái)說(shuō),集水時(shí)間 t 由地面集水時(shí)間 1t 和管內(nèi)雨水流行時(shí)間 2t 兩部分組成: 15 21 mttt ?? ( 310) 式中 m — ― 折減系數(shù),本設(shè)計(jì)中取 2?m ; t — ― 降雨歷時(shí)( min); 1t — ― 地面集水時(shí)間( min); 2t — ― 管內(nèi)雨水流行時(shí)間( min)。 ?? vLt 602 ( 311) 式中 L— ― 各管段的長(zhǎng)度 (m); v— ― 各管段滿流時(shí)的水流速度 (m/s); 60— ― 單位換算系數(shù), 1min=60s。 本設(shè)計(jì)中選擇 1t =10min。 ( 4)徑流系數(shù) 影響徑流系數(shù)取值的主要因素有 : 1) 降雨條件:包括降雨強(qiáng)度,降雨歷時(shí),雨峰位置,前期雨量,強(qiáng)度遞減情況,全場(chǎng)雨量,年降雨量等。其中 降雨 前期雨量對(duì) ? 值的影響較為突出。 2) 地面條件:包括地面覆蓋,地面坡度,地貌,建筑物密度分布,路面鋪砌情況,匯水面積及其寬長(zhǎng)比,地下水位,管渠疏密等。其中地面覆蓋是主要因素。 一般情況下,屋面為不透水材料覆蓋、瀝青路面、地形坡度大、降雨歷時(shí)較長(zhǎng)、暴雨強(qiáng)度較大的 ? 值大,非鋪砌土路面、種植植物的莊園的 ? 值較小。 由于影響因素很多,要精確地求定其值是很困難的。目前在合流管渠設(shè)計(jì)中,徑流系數(shù)通常采用地面覆蓋種類(lèi)確定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。 ? 值見(jiàn)表 33。 表 33 徑流系數(shù) ? 值 地面種類(lèi) ? 值 各種屋面、混凝土和瀝青路面 大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面 續(xù)表 33 級(jí)配碎石路面 干砌磚石和碎石路面 16 非鋪砌土路面 公園和綠地 通常匯水面積是由各種性質(zhì)的地面覆蓋所組成,隨著它們占有的面積比例變化, ? 值也各異,所以整個(gè)匯水面積上的平均徑流量 av? 值是按各類(lèi)地面面積用加權(quán)平均法計(jì)算而得到,即: FF iiav ? ?? ?? ( 312) 式中 iF — ― 匯水面積上各類(lèi)地面的面積( ha); i? — ― 相應(yīng)于各類(lèi)地面的徑流系數(shù); F — ― 全部匯水面積( ha)。 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)原始資料可知設(shè)計(jì)區(qū)的地面覆蓋情況為: 廠房占 10%;瀝青路面占10%;干砌磚面路面占 20%;非鋪砌路面占 40%;草地占 20%。 所以該城鎮(zhèn)街坊匯水面積上的平均徑流系數(shù): )( ??????????av? 溢流井下游管渠的設(shè)計(jì)流量 合流制排水管渠在截流干管上設(shè)置溢流井后,對(duì)截流干管的水流情況影響很大。不從溢流井泄出的雨水量,通常按旱流量 fQ 的指定倍數(shù)即截流 倍數(shù)計(jì)算,如果流到溢流井的雨水量超過(guò) 0n fQ ,則超過(guò)的水量由溢流井溢出,并經(jīng)過(guò)排放渠道泄入水體。 因此,第一個(gè)溢流井下游管渠的雨水設(shè)計(jì)流量為: 01()siQ n Q Q Q? ? ?下雨 ( 313) 式中 1Q — ― 溢流井下游本段管段排水面積上的雨水設(shè)計(jì)流量,按相當(dāng)于此排水面積的 集水時(shí)間計(jì)算而得。 溢流井下游管渠的設(shè)計(jì)流量是上述雨水設(shè)計(jì)流量與生活污水平均流量及工業(yè)廢水最大班平均流量之和,即: 0 1 2 0 1 2= ( 1 )f f fQ n Q Q Q Q n Q Q Q? ? ? ? ? ? ?下 ( 314) 17 式中 Q下 — ― 溢流井下游管渠的設(shè)計(jì)流量; 2Q — ― 溢流井下游本段管段排水面積上的生活污水平均流量與工業(yè)廢水最大班平 均流量之和。 暴雨天時(shí),截流干管以滿流的形式輸送混合污水,多余的混合污水通過(guò)溢流井溢出,所以排放渠道的設(shè)計(jì)流量為: 0Q Q n Q??上 上雨 旱溢 ( 315) 式中 Q溢 — ― 排放管渠的設(shè)計(jì)流量( L/s); Q上雨 — ― 溢流井上游雨水流量( L/s); Q上旱 — ― 溢流井上游旱流流量( L/s)。 從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā),為使 水體少受污染,應(yīng)采用較大的截流倍數(shù)。但從經(jīng)濟(jì)上考慮,截流倍數(shù)過(guò)大,會(huì)大大增加截流干管、提升泵站以及污水處理廠的造價(jià),同時(shí)造成進(jìn)入污水處理廠的污水水質(zhì)和水量在晴天和雨天的差別過(guò)大,給運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理帶來(lái)相當(dāng)大的困難。為使整個(gè)合流管渠排水系統(tǒng)的造價(jià)合理和便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理,不宜采用過(guò)大的截流倍數(shù)。截流倍數(shù) 0n 應(yīng)根據(jù)旱流污水的水質(zhì)和水量以及總變化系數(shù),水體的衛(wèi)生要求,水文、氣象條件等因素確定。 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500142021 規(guī)定 采用 1~ 5,采用的截流倍數(shù)必須經(jīng)當(dāng)?shù)匦l(wèi)生主管部門(mén)的同意。 本次設(shè)計(jì)采用截流倍數(shù) 0n =3。 在地下水位較高地區(qū),因當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、管道及接口材料,施工質(zhì)量等因素的影響,一般均存在地下水滲入現(xiàn)象,設(shè)計(jì) 合流管渠 系統(tǒng)時(shí)宜適當(dāng)考慮地下水滲入量。 有給定的設(shè)計(jì)原始資料可知, 地下水位在地面以下 公尺,水質(zhì)無(wú)侵蝕性 。 設(shè)計(jì)管段管底標(biāo)高均高于地下水位,因此該城市 合流 排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不考慮地下水入滲量 。 綜上所訴,對(duì)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流量基本數(shù)據(jù) 做個(gè)基本的匯總。 街坊人口密度: 345 hacap/ 街坊污水定額: 120 )/( dcapL ? 故街坊比流量: sLpnq / 345120864000 ????? 工廠污水量: /Q L s?工 18 火車(chē)站污水量: /Q L s?火 折減系數(shù): 2?m 重現(xiàn)期: aP 1? 暴雨強(qiáng)度: ( / )(1 0 2 )q L s h at??? 地面集水時(shí)間: min101?t 平均徑流系數(shù): ?? 截流倍數(shù): 30?n 合流管網(wǎng)的水力計(jì)算 水力計(jì)算的基本公式 合流管道水力計(jì)算的目的,在于合理的經(jīng)濟(jì)的選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。由于一般混合污水為非均勻流,因此在設(shè)計(jì)與施工中要注意改善管道的水力條件,使管內(nèi)混合污水的流動(dòng)狀態(tài)盡可能接近均勻流。因?yàn)樽兯倭鞴接?jì)算的復(fù)雜性和混合污水的變化不定,即使采用變速流公式計(jì)算也很難保證精確。所以,為簡(jiǎn)化計(jì)算工作,目前仍采用 均勻流公式進(jìn)行管道的水力計(jì)算。 1. 流量公式 vAQ ?? ( 316) 2. 流速公式 IRCv ??? (317) 式中 Q — ― 流量( sm/3 ); A — ― 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e( 2m ); v — ― 流速( sm/ ); R — ― 水力半徑(過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值)( m ); I — ― 水力坡度(等于水面坡度,也等于管底坡度); C — ― 流速系數(shù)或謝才系數(shù)。 19 HD C 值一般按曼寧公式計(jì)算,即: 611 RnC ?? ( 318) 將以上三式綜合得: 21321 IRnv ??? ( 319) 21321 IRAnQ ???? ( 320) 式中 n — ― 管壁粗糙系數(shù)。該值根據(jù)管渠材料而定,見(jiàn)表 34。 表 34 排水管 渠粗糙系數(shù)表 管 渠 種 類(lèi) n 值 陶土管 鑄鐵管 混凝土和鋼筋混凝土管、水泥砂漿抹面渠道 ~ 石棉水泥管 鋼管 漿砌磚渠道 漿砌塊石渠道 干砌塊石渠道 ~ 土明渠(帶或不帶草皮) ~ 合流管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù) 從水力計(jì)算公式可知,設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)流速及過(guò)水?dāng)嗝嬗嘘P(guān),而流速則是管壁粗糙系數(shù) 、水力半徑和水力坡度的函數(shù)。為了保證合流管道正常運(yùn)行,在 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500142021 中對(duì)這些因素規(guī)定,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以遵守。同時(shí),為了降低管網(wǎng)的工程造價(jià),必須合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1. 設(shè)計(jì)充滿度 在設(shè)計(jì)流量下,污水在管道中的水深 h和管道直徑 D之間的比值稱(chēng)為設(shè)計(jì)充滿度 (或水深比 ),如圖 32示。當(dāng) Dh = 1時(shí) 稱(chēng) 為滿流,當(dāng) Dh 1 時(shí), 稱(chēng) 為非滿流 。 通常情況下,雨水流量比污水流量大 的多,所以 20 在確定管道的設(shè)計(jì)充滿度時(shí)按雨水管渠設(shè)計(jì)流量來(lái)算。 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500142021 規(guī)定,雨水管渠 設(shè)計(jì)按滿流考慮,所以本設(shè)計(jì)中也以滿流計(jì)算,及設(shè) 計(jì)充滿度 Dh = 1。 圖 32 充滿度示意 2. 設(shè)計(jì)流速 當(dāng)設(shè)計(jì)流速過(guò)小時(shí),污水中所含的雜質(zhì)很可能下沉,產(chǎn)生淤積;當(dāng)設(shè)計(jì)流速過(guò)大時(shí),又可能產(chǎn) 生沖刷
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