5.明渠恒定均匀流
xx恒定均匀流
一、判断题
1.矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（）
2.水力最佳断面是指渠道壁面光滑，水流顺畅的断面。（）
3.xxxx均匀流一定是恒定流。（）
4.棱柱体渠道内都可以形成均匀流。（）
5.由于明渠底坡i可以大于、等于、小于零，而明渠均匀流的水力坡度J=i，所以明渠均匀流的水力坡度J也可以大于、等于、小于零。（）
6.明渠均匀流一定在恒定流中才能产生。（）
7.逆坡渠道也可以产生均匀流。（）
8.弯曲的正坡明渠中也可以产生均匀流。（）
9.明渠均匀流是重力沿流向的分力和阻力相平衡的流动。（）
10.水力最佳断面是指过水断面面积一定时通过流量最大的断面。（）
11.当矩形的水力半径等于水深时，该矩形断面即为水力最佳断面。（）
12.横断面形状及尺寸沿流向不变的明渠称为棱柱体明渠。（）
二、选择题
1.一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠中的水深h=0.5m,则湿周、水力半径R分别为（）
A、3.414,0.366
B、3.5,0.30
C、3.414,0.30
D、3.5,0.366
2.xx均匀流是指（）
A、速度方向不变，大小可以沿流向改变的流动
B、运动要素不随时间变化的流动
C、断面流速均匀分布的流动
D、流速大小方向沿流向不变的流动
3.在xx中不可以发生的流动是（）
A、恒定均匀流；
B、恒定非均匀流；
C、非恒定均匀流；
D、非恒定非均匀流。
4.明渠水力最佳断面（在Q、i、n一定的条件下）是（）
A、缓流过渡到急流是的断面
B、过水断面面积最小的断面
C、Fr=1的断面
D、湿xx最大的断面
5.矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（）
A、1
B、2
C、3
D、4
6.水力最佳断面是（）
A、湿xx一定，面积最大的断面
B、面积一定，湿xx最小的断面
C、最低造价的断面
D、最小糙率的断面
7.梯形断面底宽4.14米，水深5米，最佳水力断面边坡系数为（）
A、1.5
B、2.0
C、1.0
D、3.5
三、简答题
1.简述明渠均匀流的特性和形成条件，从能量观点分析明渠均匀流为什么只能发生在正坡长渠道中？
2.什么是正常水深？它的大小与哪些因素有关？
3.什么是水力最佳断面？矩形断面渠道水力最佳断面的底宽b和水深h是什么关系？
4.什么是允许流速？为什么在明渠均匀流水力计算中要进行允许流速的校核？
5.从明渠均匀流公式导出糙率的表达式，并说明如何测定渠道的糙率。
6.欲将产生均匀流的渠道中的流速减小，以减少冲刷，现流量保持不变，问有几种方法可达到目的？
7.与有压管流向比，明渠水流的主要特征是什么？
8.当其它条件相同时，糙率n、底宽b或底坡i分别发生变化时，正常水深将如何变化？
四、计算题
1.梯形断面土渠，底宽b＝3m，边坡系数m＝2，水深h=1.2m，底坡
i=0.0002，渠道受到中等养护，试求通过流量。(3.09m3
/s)
2.修建混凝土砌面(较粗糙)的矩形渠道，要求通过流量Q=9.7m3
／s，底坡i=0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。(h=1.7m,b=3.4m)
3.修建梯形断面渠道，要求通过流量Q＝1m3
/s，边坡系数m=1.0，底坡i=0.0022，粗糙系数n＝0.03，试按不冲允许流速0.8m/s，设计断面尺寸。(h=0.5m,b=2m)
4.已知一钢筋混凝土圆形排水管道，污水流量Q=0.2m3
/s，底坡i＝0.005，粗糙系数n=0.014，试确定此管道的直径。
(d=0.49m,qu0.5m)
5.钢筋混凝土圆形排水管，已知直径d＝1.0m，粗糙系数n＝0.014，底坡
i=0.002，试校核此无压管道的过流量。(0.97m3/s)
6.一梯形土渠，按均匀流设计。已知水深入为1.2m，底宽b为2.4m，边坡系数m为1.5，粗糙系数n为0.025，底坡i为0.0016。求流速v和流量Q。
(1.32m/s,0.65m3/s)
7.红旗渠某段长而顺直，渠道用浆砌条石筑成(n为0.028)，断面为矩形，渠道按水力最佳断面设计，底宽b为8m，底坡i为而，试求通过流量。(20.3m3/s)
8.某水库泄洪隧道，断面为圆形，直径d为8m，底坡i为0.002,粗糙系数n 为
0.014,水流为无压均匀流,当洞内水深h为6.2m时,求泄洪流量。(241.3m3/s)
9.一梯形混凝土渠道，按均匀流设计。已知Q为35m3
/s,b为8.2m,m为1.5,n为0.012及i为0.00012,求h。(用试算法和图解
法)(2.34m)
10.某电站进水口后接一方圆形无压引水隧洞，断面尺寸如图所示，n为
0．018，i为0.0022：试求当引水流量Q为5m3
/s，洞内为均匀流时的水深h。(1.25m)
11.一梯形灌溉土质渠道，按均匀流设计。根据渠道等级、土质情况，选定底坡i为0.001，m为1.5，n为0.025，渠道设计流量Q为4.2m3
/s，并选定水深h为0.95m，试设计渠道的底宽b。(3.2m)
12.某排水干渠，修建在密实的粘土地段，按均匀流设。底坡i为为3，n为0.025，h为6m，要求排泄流量Q为800m3
/s,试确定底宽b,并校核渠道流速是否满足不冲流速的要求。
(b=71m,v=1.5m/s)
13.一梯形渠道，流量Q为10m3
/s，底坡i为，边坡系数m为1，表面用浆砌块石衬砌，水泥沙浆勾缝，已拟定宽深比b/h为5,求渠道的断面尺寸。
(n取0.03,b=7.8m,h=1.56m)
14.有一环山渠道的断面如图所示，水流近似为均匀流,靠山一边按1:0.5的边坡开挖(岩石较好，n
1为0.0275)，另一边为直立的浆砌块石边墙n
2为0.025，底宽A为2m，底坡i为0.002，求水深为1.5m时的过水能力。
(4.6m3/s)
水力学教案 第六章明槽恒定流动 【教学基本要求】 1、了解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。 2、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。 3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。 4、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。 5、掌握明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）的运动特征和判别明渠水流流态的方法，理解佛汝德数Fr的物理意义。 6、理解断面比能、临界水深、临界底坡的概念和特性，掌握矩形断面明渠临界水深h k 的计算公式和其它形状断面临界水深的计算方法。 7、了解水跃和水跌现象，掌握共轭水深的计算，特别是矩形断明渠面共轭水深计算。 8、能进行水跃能量损失和水跃长度的计算。 9、掌握棱柱体渠道水面曲线的分类、分区和变化规律，能正确进行水面线定性分析，了解水面线衔接的控制条件。 10、能进行水面线定量计算。 11、了解缓流弯道水流的运动特征。 【内容提要和教学重点】 这一章是工程水力学部分内容最丰富也是实际应用最广泛的一章。 本章有4个重点：明渠均匀流水力计算；明渠水流三种流态的判别；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析和计算，这部分也是本章的难点；水跃的特性和共轭水深计算。学习中应围绕这4个重点，掌握相关的基本概念和计算公式。 明渠水流的复杂性在于有一个不受边界约束的自由表面，自由表面能随上下游的水流条件和渠道断面周界形状的变化而上下变动，相应的水流运动要素也发生变化，形成了不同的水面形态。
沉淀池 沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物，是废水处理中应用最广泛的处理单元之一，可用于废水的处理、生物处理的后处理以及深度处理。在沉砂池应用沉淀原理可以去除水中的无机杂质，在初沉池应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物和其他固体物，在二沉池应用沉淀原理可以去除生物处理出水中的活性污泥，在浓缩池应用沉淀原理分离污泥中的水分、使污泥得到浓缩，在深度处理领域对二沉池出水加絮凝剂混凝反应后应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物。 沉淀池包括进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区五个部分。进水区和出水区的作用是使水流均匀地流过沉淀池，避免短流和减少紊流对沉淀产生的不利影响，同时减少死水区、提高沉淀池的容积利用率；沉淀区也称澄清区，即沉淀池的工作区，是沉淀颗粒与废水分离的区域；污泥区是污泥贮存、浓缩和排出的区域；缓冲区则是分隔沉淀区和污泥区的水层区域，保证已经沉淀的颗粒不因水流搅动而再行浮起。 沉淀池的原理 沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向卜流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。 理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关，即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于卜-升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，即与池体的深度有关。 理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底，这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起，因而在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去。 用沉淀池的类型 按水流方向划分，沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种，还有根据“浅层理论”发展出来的斜板(管)沉淀池。各自的优缺点和适用范围见表3—3。
一、工程概况 1.1 平流沉淀池分1#、2#池，东西走向，池长106米，宽3 2.5米，两池间距5米，横向设有三条后浇带及两道伸缩缝；热水池长21米，宽11米；平流沉淀池、热水池结构为钢筋混凝土结构，基础为筏板基础,壁板为剪力墙结构，混凝土强度等级均为C30、S8。 平流沉淀池基坑底标高为-7.0米,底板结构顶标高为-6.0米, 池壁顶标高为+0.3米，池壁断面为直角梯形，垫层混凝土强度为C10（实际用C15泵送混凝土，输送泵只能输送C15以上混凝土）、厚度100㎜；热水池基坑底标高为-6.0米,底板顶标高为-5.4米,池壁顶标高±0.000米；平流沉淀池、热水池两者通过溢流堰联接。 1.2工程的特征及特点 本工程为钢筋混凝土结构，池垫层混凝土强度为C15，池体混凝土强度为C30，抗渗标号为S8，混凝土量大；1#、2#池横向均设有三条后浇带、两条伸缩缝，施工难度大。 主要实物工程量（以预算量为准） 二、编制依据 2.1施工图纸、设计变更
2.2施工合同以及相应的文件资料 2.3现场使用的施工技术规范： 三、施工程序 3.1施工段的划分：总体分两个施工段 1）平流池施工段：1#平流沉淀池与2#平流沉淀池 2）热水池施工段 3.2工程施工顺序： 定位放线→土方开挖→地基验槽→混凝土垫层→垫层防腐→底板混凝土结构→壁板混凝土结构→基础柱混凝土结构→壁板防腐→基础回填 3.3平流沉淀池施工流程：
定位放线→土方开挖→地基验槽→混凝土垫层（-7.00M）→垫层防腐→底板钢筋→池东端底板模板→池东端(-4.9M处)底板混凝土→（+0.300以下）壁板钢筋→壁板模板→壁板混凝土（注：东端面壁板施工缝设置-4.9M、-2.15M处,且自-2.15M处起按水槽长度砌筑120厚标准红砖胎模）→池西端底板模板→池西端(-4.1M处)底板混凝土→基础柱钢筋→基础柱模板→基础柱混凝土→梁钢筋→梁模板→梁混凝土→壁板防腐→基础回填 3.4热水池施工流程： 定位放线→土方开挖→地基验槽→混凝土垫层→垫层防腐→底板钢筋→(-4.5M处)底板模板→底板混凝土→基础回填→水槽垫层→（0.3M以下）壁板钢筋→壁板模板→壁板混凝土→池壁防腐→基础回填 3.5垫层施工：按土方开挖顺序分段施工，底板垫层混凝土分三段施工，再施工底板. 3.6平流沉淀池设水平及垂直施工缝：水平施工缝留设在水池底板腋角下方- 4.1M处及池的西端墙-2.15M处,施工缝设置钢板止水带，热水池水平施工缝留设在池-4.5米处；平流沉淀池伸缩缝做法严格按图纸施工。（以上金属止水带见附图） 四、施工方法及技术措施 4.1测量定位：依据甲方提供的定位控制点以及施工图纸，按平面位置定位放线，基础轴线偏差控制在5mm以内，木桩做定位控制桩，加护栏，用混凝土保护，并设醒目标志，施工过程中经常复核，避免挤压、位移。控制点设置的数量不少于2个，且应设在不易受影响的地方。 4. 2土方开挖
第五章 明渠恒定均匀流 第一节 概 述 一．明渠水流 1、明渠定义：人工渠道、天然河道、未充满水流的管道统称为明渠。 2、明渠水流是指在明渠中流动，具有显露在大气中的自由表面，水面上各点的压强都等于大气压强。故明渠水流又称为无压流。 明渠水流的运动是在重力作用下形成的。在流动过程中，自由水面不受固体边界的约束（这一点与管流不同），因此，在明渠中如有干扰出现，例如底坡的改变、断面尺寸的改变、粗糙系数的变化等，都会引起自由水面的位置随之升降，即水面随时空变化，这就导致了运动要素发生变化，使得明渠水流呈现出比较多的变化。在一定流量下，由于上下游控制条件的不同，同一明渠中的水流可以形成各种不同形式的水面线。正因为明渠水流的上边界不固定，故解决明渠水流的流动问题远比解决有压流复杂得多。 明渠水流可以是恒定流或非恒定流，也可以是均匀流或非均匀流，非均匀流也有急变流和渐变流之分。本章首先学习恒定均匀流。明渠恒定均匀流是一种典型的水流，其有关的理论知识是分析和研究明渠水流各种现象的基础，也是渠道断面设计的重要依据。 对明渠水流而言，当然也有层流和紊流之分，但绝大多数水流（渗流除外）为紊流，并且接近或属于紊流阻力平方区。因此，本章及以后各章的讨论将只限于此种情况。 二、渠槽的断面形式 （一）按横断面的形状分类 渠道的横断面形状有很多种。 人工修建的明渠，为便于施工和管理，一般为规则断面，常见的有梯形断面、矩形断面、U 型断面等，具体的断面形式还与当地地形及筑渠材料有关。天然河道 一般为无规则，不对称，分为主槽与滩地。 在今后的分析计算中，常用的是渠道的过水断面的几何要素，主要包括：过水断面面积A 、湿周χ、水力半径R 、水面宽度B 。对梯形断面而言，其过水断面几何要素计算公式如下： 2)()h m h mh b A +=+=β（ h m m h b )12(1222++=++=βχ χA R = h m mh b B )2(2+=+=β 式中，b 为底宽；m 为边坡系数；h 为水深；β为宽深比，定义为h b =β
第六节、普通沉淀池 沉淀池可分为普通沉淀池和浅层沉淀池两大类。按照水在池内的总体流向，普通沉淀池又有平流式、竖流式和辐流式三种型式。 普通沉淀池可分为入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区5个功能区。入流区和出流区的作用是进行配水和集水，使水流均匀地分布在各个过流断面上，为提高容积利用、系数和固体颗粒的沉降提供尽可能稳定的水力条件。沉降区是可沉颗粒与水分离的区域。污泥区是泥渣贮存、浓缩和排放的区域。缓冲层是分隔沉降区和污泥区的水层，防止泥渣受水流冲刷而重新浮起。以上各部分相互联系，构成一个有机整体，以达到设计要求的处理能力和沉降效率。 一、平流沉淀池 在平流沉淀池内，水是按水平方向流过沉降区并完成沉降过程的。图3-16是没有链带式刮泥机的平流沉淀池。废水由进水槽经淹没孔口进入池内。在孔口后面设有挡板或穿孔整流墙，用来消能稳流，使进水沿过流断面均匀分布。在沉淀池末端没有溢流堰(或淹没孔口)和集水槽，澄清水溢过堰口，经集水槽排出。在溢流堰前也设有挡板，用以阻隔浮渣，浮渣通过可转动的排演管收集和排除。池体下部靠进水端有泥斗，斗壁倾角为50°～60°，池底以0.01～0.02的坡度坡向泥斗。当刮泥机的链带由电机驱动缓慢转动时，嵌在链带上的刮泥板就将池底的沉泥向前推入泥斗，而位于水面的刮板则将浮渣推向池尾的排渣管。泥斗内设有排泥管，开启排泥阀时，泥渣便在静水压力作用下由排泥管排出池外。[显示图片] 链带式刮泥机的缺点是链带的支承和驱动件都浸没于水中，易锈蚀，难保养。为此，可改用桥式行车刮泥机，这种刮泥机不但运行灵活，而且保养维修都比较方便。对于较小的平流沉淀池，也可以不设刮泥设备，而在沿池的长度方向设置多个泥斗，每个泥斗各自单独排泥，既不相互干扰，也有利于保证污泥浓度。 沉淀池的设计包括功能构造设计和结构尺寸设计。前者是指确定各功能分区构件的结构形式，以满足各自功能的实现；后者是指确定沉淀池的整体尺寸和各构件的相对位置。设计良好的沉淀池应满足以下三个基本要求；有足够的沉降分离面积：有结构合理的人流相出流放置能均匀布水和集水；有尺寸适宝、性能良好的污泥和浮渣的收集和排放设备。 进行沉淀池设计的基本依据是废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求。因此，必须确定有关设计参数，其中包括沉降效率、沉降速度(或表面负荷)、沉降时间、水在池内的平均流速以及泥渣容重和含水率等。这些参数一般需要通过试验取得；若无条件，也可根据相似的运行资料，因地制宜地选用经验数据。以-萨按功能分区介绍设计和计算方法。 1.入流区和出流区的设计 入流和出流区设计的基本要求，是使废水尽可能均匀地分布在沉降区的各个过流断面，既有利于沉降，也使出水中不挟带过多的悬浮物。
平流沉淀池的设计： 已知设计水量Q=300000m 3/d 。设计平流式沉淀池。 2.设计计算 （1）池容积W （2）单池容积W （3）单池池面积F （4）池深H （5）池长L （6）池宽B 1.Q=300000m 3/d=12500m 3/h=3.472 m 3/s ，沉淀时间t=2h ，面积负荷u 0‘=40m 3/ （m 2.d ），沉淀池个数 n=6个。 2.设计计算 （1）池容积W W=Qt=12500?2=25000m 3 （2）单池容积W W 1=7.41666 25000==n W m 3 （3）单池池面积F F=12504050000'0 ==u Q m 2 （4）池深H 33.31250 7.41661===F W H m （5）池长L 水平流速取v=10mm/s ，则池长 L=3.6vt=3.6?10?2=72m （6）池宽B （7）校核长宽比 （8）校核长深比 （9）进水穿孔花墙设计 （10）出水渠 （11）排泥设施
B 1=4.1772 1250==L F m 采用17.8m 。沉淀池的池壁厚采用300mm ，则沉淀池宽度为18.4m,与絮凝池吻合。 （7）校核长宽比 4045.48 .1772>==B L （8）校核长深比 106.2133 .372>==H L （9）进水穿孔花墙设计 ①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长17.8m ，超高取0.3m ，积泥高度取0.1m ，则墙高3.73m. ②穿孔花墙孔洞总面积A 孔洞处流速采用v 0=0.24m/s ，则 A=41.224 .036003.208336000=?=v Q m 2 ③孔洞个数N 孔洞采用矩形，尺寸为15cm ?18cm ，则 N=903.8918 .015.041.218.015.0≈=?=?A 个。 则孔洞实际流速为： 238.018.015.09036003.208318.015.0'0=???=??= N Q v m/s ④孔洞布置 1.孔孔布置成6排，每排孔洞数为90÷6=15个 2.水平方向孔洞间净距取1m,即4块砖的长度，则所占的宽度为： 0.18?15+1?15=17.7m ，剩余宽度17.8-17.6=0.2m ，均分在各灰缝中。 3.垂直方向孔洞净距取0.378m ，即6块砖厚。最上一排孔洞的淹没水深为162mm ，则孔洞的分布高度为： H=6?0.15+6?0.378+162=3.33mm （10）出水渠 ①采用矩形薄壁堰出水
压力与流速的计算公式 没有“压力与流速的计算公式”。流体力学里倒是有一些类似的计算公式，那是附加了很多苛刻的条件的，而且适用的范围也很小。 1，压力与流速并不成比例关系，随着压力差、管径、断面形状、有无拐弯、管壁的粗糙度、是否等径/流体的粘度属性……，无法确定压力与流速的关系。2，如果你要确保流速，建议你安装流量计和调节阀。也可以考虑定容输送。要使流体流动，必须要有压力差（注意：不是压力！），但并不是压力差越大流速就一定越大。当你把调节阀关小后，你会发现阀前后的压力差更大，但流量却更小。 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算， L是管的长度， v是管道出流的流速， R是水力半径R=管道断面面积/内壁周长=r/2， C是谢才系数C=R^(1/6)/n， n是糙率，其大小视管壁光洁程度，光滑管至污秽管在0.011至0.014之间取
列举五种判别明渠水流三种流态的方法 [ 标签：明渠,水流,方法 ] （1）明渠水流的分类 明渠恒定均匀流 明渠恒定非均匀流 明渠非恒定非均匀流 明渠非恒定均匀流在自然界是不可能出现的。 明渠非均匀流根据其流线不平行和弯曲的程度，又可以分为渐变流和急变流。（2）明渠梯形断面水力要素的计算公式： 水面宽度 B = b+2 mh （5—1） 过水断面面积 A =（b+ mh）h （5—2） 湿周（5—3） 水力半径（5—4）式中：b为梯形断面底宽，m为梯形断面边坡系数，h为梯形断面水深。 （3）当渠道的断面形状和尺寸沿流程不变的长直渠道我们称为棱柱体渠道。
第一章总论 本次课程设计主要任务是对某城市50000m3/d污水处理厂三级处理工艺及部分构筑物进行设计。本设计所处理的原水，属于市政污水经过二级生物处理后的出水（中水），水的浊度、CODcr、SS等，均符合国家污水排放标准。但是作为景观用水和部分工业补充用水，其浊度和卫生指标偏高，需要进行进一步的深度处理，本次课程设计的目的就是以活性污泥法处理后的出水作为原水，采用混凝—沉淀工艺进一步处理，达到景观和部分工业用水的要求。 第一节设计任务和内容 一、设计任务 1、本次课程设计为初步工艺设计及部分构筑物设计计算，设计要求如下： (1)工艺设计：给出污水混凝—沉淀处理工艺流程图，并说明理由；给出设计高程图，要求为一次提升，自然流动。 (2)给出所要求单个构筑物结构设计，并设计计算，给出设计图。包括平面图、A－ A、B－ B、高程图以及工艺流程图。 2、处理工艺流程 来自于二级生物处理的污水，经格栅截留大颗粒有机物和漂浮物后，通过剂量槽后，经过泵提升后进入三级污水处理厂，经三级污水处理后符合要求的出水进入城市工业用水管道。 第二节基本资料 一、污水处理水量与水质 进入水处理厂的城市中水的水量与水质为： 设计流量：日处理废水50000m3 中水水质：PH值～7.0
水温4.5～25℃ ≤ 50 mg/L COD Cr ≤ 20 mg/L BOD 5 SS ≤ 250 mg/L TN ≤ 5 mg/L TP ≤ 0.05 mg/L 二、处理要求 中水经深度处理后应符合以下要求： PH值～7.0 ≤20 mg/L COD cr BOD ≤15 mg/L 5 SS ≤ 10 mg/L TN ≤ 5 mg/L TP ≤ 0.05 mg/L 三、气象及水文资料： 风向：冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风。风速：平均风速 < 2m/s, 最大风速 20m/s。 气温：年平均温度为6℃ 最冷月平均为－13.5 ℃ (1月) 最热月平均为22 ℃（7月） 水文：年平均降水量：417.5mm 年平均蒸发量：1824.2mm 地下水初见水位： 6～8m 地形地貌：厂区地势由西向东呈下降趋势。
明渠恒定流(均匀流与非均匀流)
水力学教案 第六章明槽恒定流动 【教学基本要求】 1、了解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。 2、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。 3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。 4、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。 5、掌握明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）的运动特征和判别明渠水流流态的方法，理解佛汝德数Fr的物理意义。 6、理解断面比能、临界水深、临界底坡的概念和特性，掌握矩形断面明渠临界水深h k的计算公式和其它形状断面临界水深的计算方法。 7、了解水跃和水跌现象，掌握共轭水深的计
算，特别是矩形断明渠面共轭水深计算。 8、能进行水跃能量损失和水跃长度的计算。 9、掌握棱柱体渠道水面曲线的分类、分区和变化规律，能正确进行水面线定性分析，了解水面线衔接的控制条件。 10、能进行水面线定量计算。 11、了解缓流弯道水流的运动特征。 【内容提要和教学重点】 这一章是工程水力学部分内容最丰富也是实际应用最广泛的一章。 本章有4个重点：明渠均匀流水力计算；明渠水流三种流态的判别；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析和计算，这部分也是本章的难点；水跃的特性和共轭水深计算。学习中应围绕这4个重点，掌握相关的基本概念和计算公式。 明渠水流的复杂性在于有一个不受边界约束的自由表面，自由表面能随上下游的水流条件和渠道断面周界形状的变化而上下变动，相应的水流运动要素也发生变化，形成了不同的水面形态。
1、明渠均匀流计算公式: Q=Aν=AC Ri C=n 1Ｒy （一般计算公式）Ｃ=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流） gZ 2bh Q ＝ z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0。8～０。9 b:渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度(米) φ：流速系数φ=０。８~0．９5 3、倒虹吸计算公式： Q ＝mA z g 2（m 3/秒) 4、跌水计算公式： 跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数 5、流量计算公式: Ｑ=Aν 式中Q —-通过某一断面的流量，m ３/ｓ； ν——通过该断面的流速，ｍ/ｈ A —-过水断面的面积，ｍ2。 6、溢洪道计算 １)进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Ｑ=εσＭBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （２）实用堰出流：Q=εＭBH 2 3
=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 (1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMＢH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2)孔口自由出流计算公式为 Ｑ=ＭωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管（洞)出流计算 １）、无压管流 Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2)、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算—-薄壁堰测流的计算 １）三角形薄壁测流堰,其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝1。4H 2 5或Ｑ＝1.34３H 2.47（2—15) 淹没出流:Ｑ＝（1。4H 25)σ（2-16） 淹没系数:σ=2)13.0( 756.0--H h n +0.145(2-１7) 2）梯形薄壁测流堰,其中θ应满足t ａnθ= 4 1 ，以及b ＞３H,即 自由出流：Q ＝０．42b g 2H 2 3＝1.８6bH 2 3（２—１8）
平流式沉淀池的基本要求有哪些 平流式沉淀池表面形状一般为长方形，水流在进水区经过消能和整流进入沉淀区后，缓慢水平流动，水中可沉悬浮物逐渐沉向池底，沉淀区出水溢过堰口，通过出水槽排出池外。平流式沉 淀池基本要求如下： (1)平流式沉淀池的长度多为30～50m，池宽多为5～10m，沉淀区有效水深一般不超过3m，多为2．5～3．0m。为保证水流在池内的均匀分布，一般长宽比不小于4：1，长深比为8～12。 (2)采用机械刮泥时，在沉淀池的进水端设有污泥斗，池底的纵向污泥斗坡度不能小于0．01，一般为0．01～0．02。刮泥机的行进速度不能大于1．2m／min，一般为0．6～0．9m ／min。 (3)平流式沉淀池作为初沉池时，表面负荷为1～3m3／(m·h)，最大水平流速为7mm／s；作为二沉池时，最大水平流速为5mm／s。 (4)人口要有整流措施，常用的人流方式有溢流堰一穿孔整流墙(板)式、底孑L人流一挡板组合式、淹没孔人流一挡板组合式和淹没孔人流一穿孔整流墙(板)组合式等四种。使用穿孔整流墙(板)式时，整流墙上的开孔总面积为过水断面的6％～20％，孔口处流速为0．15～0．2m／s，孔口应当做成渐扩形状。 (5)在进出口处均应设置挡板，高出水面0．1～0．15m。进口处挡板淹没深度不应小于0．25m，一般为0．5～1.0m；出口处挡板淹没深度一般为0．3～0．4m。进口处挡板距进水口0．5～1．0m，出口处挡板距出水堰板0．25～0．5m。 (6)平流式沉淀池容积较小时，可使用穿孔管排泥。穿孔管大多布置在集泥斗内，也可布置在水平池底上。沉淀池采用多斗排泥时，泥斗平面呈方形或近于方形的矩形，排数一般不能超过两排。大型平流式沉淀池一般都设置刮泥机，将池底污泥从出水端刮向进水端的污泥斗，同时将浮渣刮向出水端的集渣槽。 (7)平流式沉淀池非机械排泥时缓冲层高度为0．5m，使用机械排泥时缓冲层上缘宜高出刮泥板0．3m。 例：某城市污水处理厂的最大设计流量Q=0.2m3/s，设计人数N=10万人，沉淀时间t=1.5h。采用链带式机刮泥，求平流式沉淀池各部分尺寸。 1.池子的总表面积 设表面负荷q'=2m3/m2.h A=Q*3600/q=360m2 2.沉淀部分有效水深h2=q't=2*1.5= 3.0m 3.沉淀部分有效容积V=Qt*3600=1080m3 4.池长设水平流速u=3.7mm/s L=3.7*1.5*3600/1000=20m 5.池子总宽度B=A/L=360/20=18m 6.池子个数，设每格池宽b=4.5m，n=B/b=18/4.5=4个 7.校核长宽比，长深比长宽比:L/B=20/4.5=4.4>4 (符合要求) 长深比：L/h2=20/2.4=8.3 （符合要求） 8.污泥部分所需的总容积
第6章 明渠恒定均匀流 1.何为明渠?明渠水流有哪些特点? 2.何谓棱柱体渠道与非棱柱体渠道? 3.如何定义明渠的底坡?按照底坡的不同明渠通常分为几大类? 4.在明渠水力计算中，水深的定义是什么?关于水深及渠长有哪些近似考虑?在水力计算时如何使用这些条件? 5.明渠均匀流的特性是什么? 6.明渠均匀流形成条件有哪些? 7.试论证,在下列渠道中能否产生均匀流 (1)平底坡渠道 ,图(a) (2)正底坡长直棱柱体渠道,图(b) (3)逆坡渠道,图(c) (4)变断面正底坡渠道图(d) 8.明渠均匀流中流量模数K与哪些因素有关? 9.水力最佳断面的定义是 10.在生产实践中，水力最佳断面是如何应用的? 11.矩形和梯形断面渠道,水力最佳断面的条件各是什么?，其断面形式有何特点? 12.渠道均匀流流量不变,为了减少冲刷需要将渠道中流速降低,试问:有几种可能的方法可
以达到此目的。 13.棱柱体渠道形成均匀流,流量一定时底坡i与h 0两者变化规律如何? 14.有两条梯形断面的长直渠道,已知流量Q 1=Q ,边坡系数m 1=m ,但下列参数不同 22(1)糙率，其它条件相同。 21 n n >(2)底宽, 其它条件相同。 (3)底坡 , 其它条件相同。 21 b b >21i i >问这三种情况下,两条渠道中均匀流水深哪个大? 15.有一条矩形断面长直渠道,其过水断面A,糙率n,及底坡i均相同,但底宽b和均匀流水深h 0不同，已知①=4m,=1m, ②1b 01h 022,2h m b ==2m, ③033,2h m b ==1.41m没,问哪条渠道通过的流量最大? 16.有一长直矩形断面渠道,通过设计流量Q=10m 3/s,糙率n=0.03,底坡i=0.000428,试以水力最佳断面条件设计该渠道断面尺寸。 17.证明梯形断面对于任意边坡系数水力最佳断面的水力半径为水深的一半即 m m h R 2 1=
平流式沉淀池设计说明 1构筑物设计说明 1.1工程概况 废水排放量为0.2m3/s，人数为80000人，悬浮物为350mg/l 1.2设计依据及原则 《污水综合排放标准》（GB8978-1996） 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 1.3平流式沉淀池简述 平流式沉淀池的池型呈长方形，由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。污水在池内按水平方向流动，从池一端流入，从另一端流出。污水中悬浮物在重力作用下沉淀，在进水处的底部设贮泥斗。平流式沉淀池的主要优点是：有效沉淀区大，沉淀效果好，造价较低，对污水流量的适应性强。缺点是：占地面积大，排泥较困难[1]。 2平流式初沉池的设计计算[2] 2.1设计参数 （1）沉淀池的个数或分格数应至少设置2个，按同时运行计算。 （2）初沉池沉淀时间取1-2h，表面负荷取 1.5-2.5m3/（m2·h），沉淀效率为40%-60% 。 （3）设计有效水深不大于3.0m，多介于2.5-3.0之间。 （4）池（或分格）的长宽比不小于4，长深比采用8-12。 （5）池的超高不宜小于0.3m。 （6）池底坡度一般为0.01-0.02。 （7）泥斗坡度约为45°-60°。 （8）进口需设挡板，一般高出水面0.1-0.15m，浸没深度≥0.25m，一般取0.5-1.0m，距离进水口0.5-1.0m；出口也需设挡板，距离出水口0.25-0.5m，浸没深度0.3-0.4m，高出水面0.1-0.15m。
2.2设计计算 设计采用2座沉淀池，计算尺寸如下： （1）悬浮物的去除率 η=94%%100350 20350=?- （2）沉淀区总面积 设计处理污水量 Q max =0.2 (m 3/s)=0.2?3600=720 (m 3/h) 设表面负荷q=1.5m 3/（m 2·h ），沉淀时间t=2h A=5.1720 q 3600Qmax ==480(m 2) （3）沉淀池有效水深 h 2=qt=2?1.5=3(m) （4）沉淀区有效容积 v 。=3600Qmax t=720×2=1440 m 3 （5）沉淀池长度 设初沉池流速v=4.8mm/s L=3.6vt=4.8?3.6?2=34.56(m) 池总宽 B=56.34480 =L A =13.89(m) 池宽 b=289 . 13n =B =6.95(m) 校核 长宽比95.656 . 34b =L =4.97>4 满足 长深比3 56.34h 2=L =11.52<12 满足 ∴设计合理 沉淀池总长度 设流入口至挡板距离为0.5m ，流出口至挡板距离为0.5m L 1=0.5+0.5+34.56=35.56(m) （6）污泥所需容积 设每人每天污泥量S=0.55L/（人·d ），初沉池排泥时间T= 2d V=10002 8000055.01000?? =SNT =88(m 3)
明渠恒定均匀流 一、判断题 1.矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（） 2.水力最佳断面是指渠道壁面光滑，水流顺畅的断面。（） 3.明渠中均匀流一定是恒定流。（） 4.棱柱体渠道内都可以形成均匀流。（） 5.由于明渠底坡i可以大于、等于、小于零，而明渠均匀流的水力坡度J=i， 所以明渠均匀流的水力坡度J也可以大于、等于、小于零。（） 6.明渠均匀流一定在恒定流中才能产生。（） 7.逆坡渠道也可以产生均匀流。（） 8.弯曲的正坡明渠中也可以产生均匀流。（） 9.明渠均匀流是重力沿流向的分力和阻力相平衡的流动。（） 10.水力最佳断面是指过水断面面积一定时通过流量最大的断面。（） 11.当矩形的水力半径等于水深时，该矩形断面即为水力最佳断面。（） 12.横断面形状及尺寸沿流向不变的明渠称为棱柱体明渠。（） 二、选择题 1.一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠中的水深h=0.5m, 则湿 周 、水力半径R分别为（） A、3.414, 0.366 B、 3.5, 0.30 C、 3.414, 0.30 D、 3.5, 0.366 2.明渠均匀流是指（） A、速度方向不变，大小可以沿流向改变的流动 B、运动要素不随时间变化的流动 C、断面流速均匀分布的流动 D、流速大小方向沿流向不变的流动 3.在明渠中不可以发生的流动是（） A、恒定均匀流； B、恒定非均匀流； C、非恒定均匀流； D、非恒定非均匀流。 4.明渠水力最佳断面（在Q、i、n一定的条件下）是（） A、缓流过渡到急流是的断面 B、过水断面面积最小的断面 C、Fr=1的断面 D、湿周最大的断面 5.矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（） A、1 B、2 C、3 D、4 6.水力最佳断面是（）
2.平流式沉淀池的设计: qvmax=200L/s, qvmin=100L/s, 设计人口10万人，设排泥间隔天数为2天，人均干泥量25g/cap.d(污泥含水率设为95％), 取表面负荷 q=2m3/m2 h, 取停留时间t=2h, 试设计平流式沉淀池。 1.沉淀区表面积A ： 2233max 360/2/6.3200m h m m h m q q A v =??== 2.沉淀区的有效水深：时间取2h m h h m m qt h 42/2232=??== 沉淀区有效体积： 3 2214404360m m m h A V =?=?= 3. 沉淀池长度：v 取值≤5mm/s ，t 取值为2h m h h m t v L 302*/)16.4*6.3(6.3==??= 4. 沉淀区总宽度： B ＝A/L=360/30=12m 5. 单池宽度: 取池个数 n=2只，单池宽度b=12/2=10/2=6m 6. 校核尺寸比例 a. 长宽比：L/b=30/6=5 介于 (4~5) 满足要求 b. 长深比：L/ h 2=30/4=7.5 介于 (8~12) 满足要求 7.污泥部分所需总容积V
设排泥间隔天数为2天，人均干泥量25g/cap.d ，污泥含水率95％， 换算为湿污泥体积 335 1001000kg/m 0.95)-(110002d cap 1025g/cap.d m V =????= 8.每池污泥量 V/2=50m 3 9.污泥斗尺寸及其容积V 1 泥斗倾角 60度， 泥斗斗底尺寸0.5×0.5m, 上口为6.0×6.0m 泥斗高度：h4’=(6.0-0.5) /2×tg60= 4.75 取5m () 2121,41h 31S S S S V ?++??= V 1=1/3×h4’(A1+A2 +(A1×A2)0.5)=0.33×5×(6.0×6.0+0.5×0.5+2265.0?)=64.76m 3 10. 污泥斗以上及其池底部分体积V’’ V 2=(L1+L2)/2×h4’’×b=(30+6.0)/2×0.24×6.0=17.28 m 3 L1=30m L2=6.0m h4’’=(L1-L2)×0.02=(30-6.0) ×0.01=0.24m 11.实际存泥体积 V = V 1+V 2=64.76m 3+17.28 =82 m 3>50m 3 满足要求 沉淀池总高度：
第六章 明渠恒定均匀流 明渠水流：当液体通过渠槽而流动时，形成与大气相接触的自由表面。为无压流。 分为恒定流与非恒定流，分为均匀流与非均匀流。 取一段明渠均匀流，则：f F G =θsin ，表明均匀流中阻力与重力分力相平衡。非均匀流中不平衡。 6-1 明渠的类型及其对水流运动的影响 一、 明渠的横断面 梯形、矩形、圆形等断面。 边坡系数：αctg m =,即水平长度与垂直长度的比值。m 与土的种类或护面情况而定。 梯形断面的水力要素：水面宽度mh b B 2+=；过水面积h mh b A )(+=；宽深比h b /=β；湿周212m h b ++=χ；水力半径212)(m h b h mh b R +++= ；平均水深B A h m /=。 矩形断面m=0，是梯形断面的特例。 棱柱体渠道：断面形状、尺寸及底坡沿程不变，同时又无弯曲的渠道。 非棱柱体渠道：断面形状、尺寸或底坡改变的渠道。 二、明渠的底坡 底坡：明渠渠底纵向倾斜程度。用i 表示，αsin =i 。 顺坡：i>0; 平坡：i=0；逆坡：i<0。 只有在顺坡渠道中，重力才可能与阻力相平衡，才能形成均匀流。 6-2 明渠均匀流的特性及其产生条件 一、 明渠均匀流的特性 由于明渠均匀流的流线是相互平行的直线，从而有下列特性： 1．过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变；2.过水断面的流速分布、断面平均流速沿程不变，动能修正系数及流速水头也沿程不变；3.总水头线、水面线及底坡线相互平行，即i J J z ==。 注意：水深的量取应垂直于底坡。当底坡较小时，水深可用铅垂方向的值代替；渠道长度也
可用水平方向的投影长度代替。 二、明渠均匀流产生的条件 1．恒定流；2.流量沿程不变；3.长而直的棱柱体顺坡明渠；4.渠道中无局部干扰。 一般来说大多数渠道中的水流都是非均匀流。 6-3 明渠均匀流的计算公式及有关说明 一、明渠均匀流的计算公式 连续方程：AV Q =；谢才公式：Ri C RJ C V ==，则：i K Ri AC Q == 式中，R AC K =为流量模数，反映明渠断面形状、尺寸和粗糙程度对过水能力的影响。 正确选择粗糙系数是使用均匀流公式的关键。 二、水力最佳断面及允许流速 （一）水力最佳断面 水力最佳断面：流量一定时面积最小，或面积一定时流量最大。 根据均匀流公式：3/22 /13/53/22/111χ i A n R Ai n Q ==， 水力最佳断面对应于湿周最小或水力半径最大的断面。半圆形是水力最佳断面。 梯形断面：A=常数；χ=最小值。即： 0)()(=+++=m dh db h mh b dh dA ；0122=++=m dh db dh d χ 消去db/dh 后，得：)()1(2/2m f m m h b m =-+==β，仅与边坡系数m 有关。 从而：2/h R m =---即梯形水力最佳断面的水力半径是水深的一半。 矩形断面m=0,则：2/==h b m β，即：h b 2=，2/h R m =。 矩形或梯形水力最佳断面实际上是半圆的外切多边形断面。 注意：水力最佳断面不是最经济的断面。 （二）允许流速 1．渠道中流速应小于不冲允许流速V '；2. 渠道中流速应大于不淤允许流速V ''。 6-4 渠道水力计算类型
某城市污水处理厂的最大设计流量Q max=0.2m3/s，设计人口N=100000人，沉淀时间t=1.2h，无机械刮泥设备。 要求：（1）画出平流式初沉池的草图； （2）求平流式初沉池的各部分尺寸。 （主要参数：表面水力负荷q=2m3/m2·h，水平流速v=4.6mm/s，每格池宽b=4.5m，贮泥时间T=2d，污泥量为0.5L/人·d；污泥斗为方斗，上口径边长为4500mm，下口径边长为500mm。） （1）草图 （2）[解] (1)沉淀池的表面积： A=Q max·3600/q=0.2·3600/2=360m2 (2)沉淀区有效水深：
h 2=q ·t=2·1.2=2.4m (3)沉淀区有效容积v 1： v 1=Q max ·t ·3600=0.2·1.2·3600=864m 3 (4)沉淀池长度L ： L=v ·t ·3.6=4.6·1.2·3.6=19.872≈20m (5)沉淀池的总宽度B ： B=A/L=360/20=18m (6)沉淀池的个数n ： n=B/b=18/4.5=4个 校核长宽比、长深比： 长宽比：L/b=20/4.5=4.4（4—5，符合要求） 长深比：L/h 2=20/2.4=8.3（8—12，符合要求） (7)污泥区的总容积v ： v=S ·N ·T/1000=0.5·100000·2/1000=100m 3 每格污泥区的的容积v ′： v ′=v/n=100/4=25m 3 (8)污泥斗的容积v 1： )('31212141s s s s h V ++= m tg h 46.3602)5.05.4('4=?-=32222126)5.05.45.05.4(46.331m V =?++??=
明渠恒定均匀流 第五章明渠恒定均匀流 第一节概述 一．明渠水流 1 、明渠定义：人工渠道、天然河道、未充满水流的管道统称为明渠。 2 、明渠水流是指在明渠中流动，具有显露在大气中的自由表面，水面上各点的压强都等于大气压强。故明渠水流又称为无压流。 明渠水流的运动是在重力作用下形成的。在流动过程中，自由水面不受固体边界的约束（这一点与管流不同），因此，在明渠中如有干扰出现，例如底坡的改变、断面尺寸的改变、粗糙系数的变化等，都会引起自由水面的位置随之升降，即水面随时空变化，这就导致了运动要素发生变化，使得明渠水流呈现出比较多的变化。在一定流量下，由于上下游控制条件的不同，同一明渠中的水流可以形成各种不同形式的水面线。正因为明渠水流的上边界不固定，故解决明渠水流的流动问题远比解决有压流复杂得多。 明渠水流可以是恒定流或非恒定流，也可以是均匀流或非均匀流，非均匀流也有急变流和渐变流之分。本章首先学习恒定均匀流。明渠恒定均匀流是一种典型的水流，其有关的理论知识是分析和研究明渠水流各种现象的基础，也是渠道断面设计的重要依据。 对明渠水流而言，当然也有层流和紊流之分，但绝大多数水流（渗流除外）为紊流，并且接近或属于紊流阻力平方区。因此，本章及以后各章的讨论将只限于此种情况。 二、渠槽的断面形式 （一）按横断面的形状分类 渠道的横断面形状有很多种。人工修建的明渠，为便于施工和管理，一般为规则断面，常见的有梯形断面、矩形断面、U 型断面等，具体的断面形式还与当地地形及筑渠材料有关。天然河道一般为无规则，不对称，分为主槽与滩地。 在今后的分析计算中，常用的是渠道的过水断面的几何要素，主要包括：过水断面面积A、湿周x、水力半径R、水面宽度B。对梯形断面而言，其过水断面几何要素计算公式如下： A = （b +mh ） h =（卩+m ） h 2 x =b +2h +m 2=（卩+2+m 2） h x B =b +2mh =（卩+2m ） h 卩=R =A
平流沉淀池的设计: 已知设计水量Q=300000m 3/d 。设计平流式沉淀池。 2、设计计算 (1)池容积W (2)单池容积W (3)单池池面积F (4)池深H (5)池长L (6)池宽B 1、Q=300000m 3/d=12500m 3/h=3、472 m 3/s,沉淀时间t=2h,面积负荷u 0‘=40m 3/(m 2、 d),沉淀池个数 n=6个。 2、设计计算 (1)池容积W W=Qt=12500?2=25000m 3 (2)单池容积W W 1=7.41666 25000==n W m 3 (3)单池池面积F F=12504050000'0 ==u Q m 2 (4)池深H 33.31250 7.41661===F W H m (5)池长L 水平流速取v=10mm/s ,则池长 L=3、6vt=3、6?10?2=72m (6)池宽B B 1=4.1772 1250==L F m 采用17、8m 。沉淀池的池壁厚采用300mm,则沉淀池宽度为18、4m 。 (7)校核长宽比 (7)校核长宽比 (8)校核长深比 (9)进水穿孔花墙设计 (10)出水渠 (11)排泥设施 (12)水力条件复核
4045.48 .1772>==B L (8)校核长深比 106.2133 .372>==H L (9)进水穿孔花墙设计 ①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水,墙长17、8m,超高取0、3m,积泥高度取0、1m,则墙高3、73m 、 ②穿孔花墙孔洞总面积A 孔洞处流速采用v 0=0、24m/s,则 A=41.224 .036003.208336000=?=v Q m 2 ③孔洞个数N 孔洞采用矩形,尺寸为15cm ?18cm,则 N=903.8918 .015.041.218.015.0≈=?=?A 个。 则孔洞实际流速为: 238.018.015.09036003.208318.015.0'0=???=??= N Q v m/s ④孔洞布置 1、孔孔布置成6排,每排孔洞数为90÷6=15个 2、水平方向孔洞间净距取1m,即4块砖的长度,则所占的宽度为: 0、18?15+1?15=17、7m,剩余宽度17、8-17、6=0、2m,均分在各灰缝中。 3、垂直方向孔洞净距取0、378m,即6块砖厚。最上一排孔洞的淹没水深为162mm,则孔洞的分布高度为: H=6?0、15+6?0、378+162=3、33mm (10)出水渠 ①采用矩形薄壁堰出水 ②堰上溢流负荷q 0=4003m /d 、m 则溢流长度 l=02.1q Q =400 500002.1?=150m