8-2_污水管道的水力计算

一、用水量计算按不同性质用地用水量指标法计算，参见GB50282-98《城市给水工程规划规范》 2.2.5部分。

未预见水量及管网漏失水量，一般按上述各项用水量之和的15％～25％计算。

因此，设计年限内城镇最高日设计用水量为:1234(1.15~1.25)()d Q Q Q Q Q =+++(m 3/d) 二、给水管网部分计算1. 管网设计流量：满足高日高时用水量，K h 查表得。

2. 比流量q s ：Q —设计流量，取Q h ；∑q —集中流量总和；∑l —管网总计算长度；l —管段计算长度。

3. 沿线流量q l ：在假设全部干管均匀配水前提下，沿管线向外配出的流量。

q l = q s l （与计算长度有关，与水流方向无关）4. 节点流量：集中用水量一般直接作为节点流量分散用水量经过比流量、沿线流量计算后折算为节点流量，即节点流量等于与该点相连所有管段沿线流量总和的一半。

q i =0.5∑q l0.5——沿线流量折算成节点流量的折算系数5. 管段计算流量q ij ——确定管径的基础 若规定流入节点的流量为负，流出节点为正，则上述平衡条件可表示为：0=∑+ij i q q （6-11）式中 q i ______ 节点i 的节点流量，L/s ；q ij ______ 连接在节点i 上的各管段流量，L/s 。

依据式(6-11)，用二级泵站送来的总流量沿各节点进行流量分配，所得出的各管段所通过的流量，就是各管段的计算流量。

)/(3h m T Q K Q d h h =)/(m s L l q Q q s ⋅-=∑∑6. 管径计算由“断面积×流速=流量” ，得7. 水力计算环状管网水力计算步骤：1) 按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。

2) 按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。

大用户的集中流量也标注在相应节点上。

3) 在管网计算草图上，将最高用水时由二级泵站和水塔供入管网的流量（指对置水塔的管网），沿各节点进行流量预分配，定出各管段的计算流量。

第⼋章污⽔管道系统的设计计算第⼋章污⽔管道系统的设计计算（⼀）教学要求熟练掌握污⽔管道的设计计算过程（⼆）教学内容1、污⽔设计流量2、污⽔管道的设计参数3、污⽔管道的⽔⼒计算（三）重点污⽔管道的⽔⼒计算第⼀节污⽔设计流量的计算污⽔管道系统的设计流量是污⽔管道及其附属构筑物能保证通过的最⼤流量。

通常以最⼤⽇最⼤时流量作为污⽔管道系统的设计流量，其单位为L/s 。

它包括⽣活污⽔设计流量和⼯业废⽔设计流量两⼤部分。

就⽣活污⽔⽽⾔⼜可分为居民⽣活污⽔、公共设施排⽔和⼯业企业内⽣活污⽔和淋浴污⽔三部分。

⼀、⽣活污⽔设计流量 1.居民⽣活污⽔设计流量居民⽣活污⽔主要来⾃居住区，它通常按下式计算：1Q =360024zK N n (8-1)式中： Q 1—— 居民⽣活污⽔设计流量，L ／s ；n ——居民⽣活污⽔量定额，L ／(cap ·d)； N ——设计⼈⼝数，cap ；K Z ——⽣活污⽔量总变化系数。

（1）居民⽣活污⽔量定额居民⽣活污⽔量定额，是指在污⽔管道系统设计时所采⽤的每⼈每天所排出的平均污⽔量。

在确定居民⽣活污⽔量定额时，应调查收集当地居住区实际排⽔量的资料，然后根据该地区给⽔设计所采⽤的⽤⽔量定额，确定居民⽣活污⽔量定额。

在没有实测的居住区排⽔量资料时，可按相似地区的排⽔量资料确定。

若这些资料都不易取得，则根据《室外排⽔设计规范》(GBJl4-87)的规定，按居民⽣活⽤⽔定额确定污⽔定额。

对给⽔排⽔系统完善的地区可按⽤⽔定额的90%计，⼀般地区可按⽤⽔定额的80%计。

（2）设计⼈⼝数设计⼈⼝数是指污⽔排⽔系统设计期限终期的规划⼈⼝数，是计算污⽔设计流量的基本数据。

它是根据城市总体规划确定的，在数值上等于⼈⼝密度与居住区⾯积的乘积。

即：F N ?=ρ (8-2) 式中：N ——设计⼈⼝数，cap ；ρ——⼈⼝密度，cap/hm 2；F ——居住区⾯积，hm 2； cap ——“⼈”的计量单位。

热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置，绘出热水管网系统图及选定加热设备后进行的。

水力计算的目的是：计算第一循环管网（热媒管网）的管径和相应的水头损失；计算第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循环流量、管径和水头损失；确定循环方式，选用热水管网所需的各种设备及附件，如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。

第一循环管网的水力计算：1.热媒为热水：以热水为热媒时，热媒流量G按公式（8-8）计算。

热媒循环管路中的配、回水管道，其管径应根据热媒流量G、热水管道允许流速，通过查热水管道水力计算表确定，并据此计算出管路的总水头损失Hh。

热水管道的流速，宜按表8-45选用。

当锅炉与水加热器或贮水器连接时，如图8-12所示：热媒管网的热水自然循环压力值Hzr按式（8-35）计算：式中：Hzr—热水自然循环压力，Pa；Δh—锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度，m；ｐ1—锅炉出水的密度，kg/m3；ｐ2—水加热器或贮水器的出水密度，kg/m3。

当Hzr＞Hh时，可形成自然循环，为保证运行可靠一般要求（8-36）：当Hzr不满足上式的要求时，则应采用机械循环方式，依靠循环水泵强制循环。

循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些，以确保可靠循环。

2.热媒为高压蒸汽：以高压蒸汽为热媒时，热媒流量G按公式（8-6）或（8-7）确定。

热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失。

高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。

确定热媒蒸汽管道管径后，还应合理确定凝水管管径。

第二循环管网的水力计算：1.配水管网的水力计算配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量和允许流速值来确定配水管网的管径，并计算其水头损失值。

（1）热水配水管网的设计秒流量可按生活给水（冷水系统）设计秒流量公式计算。

（2）卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力同给水规定。

（3）热水管道的流速，宜按表8-12选用。

污水管道系统的设计计算（一)污水设计流量计算一．综合生活污水设计流量计算各街坊面积汇总表居住区人口数为300⨯360。

75=108225人则综合生活污水平均流量为150⨯108225/24⨯3600L/s=187。

89L/s用内插法查总变化系数表，得K Z=1。

5故综合生活污水设计流量为Q1=187.89⨯1。

5L/s=281.84L/s二．工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算企业一：一般车间最大班职工人数为250人,使用淋浴的职工人数为80人；热车间最大班职工人数为100人,使用淋浴的职工人数为50人故工业企业一生活污水和淋浴污水设计流量为Q2（1)=(250⨯25⨯3+100⨯35⨯2.5)/3600⨯8+(80⨯40+50⨯60)/3600L/s =2。

68L/s企业二：一般车间最大班职工人数450人,使用淋浴的职工人数为90人；热车间最大班职工人数为240人，使用淋浴的职工人数为140人故工业企业二生活污水和淋浴污水设计流量为Q2（2。

)=（450⨯25⨯3+240⨯35⨯2.5）/3600⨯8+（90⨯40+140⨯60）/3600=5。

23L/s所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为Q2=Q2（1)+Q2（2)=（2。

68+5。

23)L/s=7.91L/s三．工业废水设计流量计算企业一：平均日生产污水量为3400m3/d=3.4⨯106L/d=59。

03L/s企业二：平均日生产污水量为2400m3/d=2。

4⨯106L/d=27.78L/sQ3=（59.03⨯1。

6+27。

78⨯1。

7）L/s=141。

67L/s四．城市污水设计总流量Q4=Q1+Q2+Q3=（281。

84+7.91+141。

67)l/s=431.42L/s(二）污水管道水力计算一．划分设计管段，计算设计流量本段流量q1=Fq s K Z式中q1--——设计管段的本段流量（L/s）F-———设计管段服务的街坊面积(hm2）q s————生活污水比流量［L/（s·hm2）］K Z--—-生活污水总变化系数生活污水比流量q s=nρ/24⨯3600=300⨯150/24⨯3600 L/（s·hm2）=0.521 L/（s·hm2）式中n----生活污水定额或综合生活污水定额[L/（人·d）] Ρ—-——人口密度（人/hm2)污水干管和主干管设计流量计算表工厂排出的工业废水作为集中流量，企业一流出水量在检查井7处进入污水管道，相应的设计流量为97。

第2.2.1条 雨水设计流量按下式计算式中,Q=qψFQ--雨水设计流量(L/s)；q--设计暴雨强度(L/s.ha)；ψ--径流系数；F--汇水面积(ha)注：当有生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。

第2.2.2条 径流系数按下表采用。

平均径流系数可按加权平均计算。

径流系数ψ综合径流系数ψ第2.2.3条 设计暴雨强度(见专用表)第2.2.4条 雨水设计重现期：一般选用0.4~3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用2~5a.第2.2.5条 设计降雨历时，按下式计算：t=t1+mt2式中，t--降雨历时（min)；t1--地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5~15min；m--折减系数，暗管折减系数m=2，明渠折减系数m=1.2 ;t2--管渠内雨水流行时间(min)注：在陡坡地区，采用暗管时折减系数m=1.2~2.第2.3.1条 合流管道的总设计流量应按下式计算：第2.3.1条 合流管道的雨水重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期。

第3.2.1条 排水管渠的流速，应按下式计算：V=(1/n) R2/3I1/2式中,V--流速 (m/s);R--水力半径(m);I--水力坡降;n--粗糙系数.第3.2.2条 管渠粗糙系数按下表选用:管渠粗糙系数 n第3.2.3条 排水管渠的最大设计充满度和超高，应遵守下列规定：一、污水管道应按不满流计算，其最大设计充满度应按下表采用。

最大设计充满度注：在计算污水管道充满度时，不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核.二、雨水管道和合流管道应按满流计算。

三、明渠超高不得小于0.2m。

第3.2.4条 排水管道的最大设计流速应遵守下列规定：一、金属管道为10m/s；二、非金属管道为5m/s；第3.2.6条 排水管渠的最小设计流速应遵守下列规定：一、污水管道在设计充满度下为0.6m/s；二、雨水管道和合流管道在满流时为0.75m/s；三、明渠为0.4m/s。

六、污水管道的水力计算步骤污水管道的设计方法与水力计算步骤，通过下面的例题予以介绍。

【例7-5】图8-6为河南省某中小城市一个建筑小区的平面图。

小区街坊人口密度为350cap/ha。

工厂的工业废水（包括从各车间排出的生活污水和淋浴污水）设计流量为29L/s。

工业废水经过局部处理后与生活污水一起由污水管道全部送至污水厂经处理后再排放。

工厂工业废水排出口的埋深为2 m，试进行该小区污水管道系统的图8-7 某建筑小区污水管道平面布置图（初步设计）设计方法和步骤如下：(一)在街坊平面图上布置污水管道由街坊平面图可知该建筑小区的边界为排水区界。

在该排水区界内地势北高南低，坡度较小，无明显分水线，故可划分为一个排水流域。

在该排水流域内小区支管布置在街坊地势较低的一侧；干管基本上与等高线垂直；主干管布置在小区南面靠近河岸的地势较低处，基本上与等高线平行。

整个建筑小区管道系统呈截流式布置，如图8-7所示。

（二）街坊编号并计算其面积将建筑小区内各街坊编上号码，并将各街坊的平面范围按比例计算出面积，将其面积值列入表8-7中，并用箭头标出各街坊污水排出的方向。

(三)划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点(一般定为街坊两端)、有集中流量进入及有旁侧支管接入的点，作为设计管段的起止点并将该点的检查井编上号码，如图8-7所示。

各设计管段的设计流量应列表进行计算。

在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施工图设计中，要计算所有管段的设计流量。

本设计为初步设计，故只计算干管和主干管的设计流量，如表8-8所示。

生活污水比流量为：10035086400s q ⨯==0.405(L ／(s ·hm 2))工厂排出的工业废水作为集中流量，在检查井l 处进入污水管道，相应的设计流量分别为29L/s 。

如图8-7和表8-8所示，设计管段1～2为主干管的起始管段，只有集中流量(工厂经局部处理后排出的工业废水)29L/s 流入，故其设计流量为29L/s 。