第七章 污水管道系统的设计计算
污水管道水力计算
污水管道水力计算污水管道的水力计算是指根据水力学原理，计算污水管道内液体的流量、速度、压力等参数的过程。
水力计算是管道系统设计和运行的重要依据，可以确保管网的稳定运行和合理排放。
首先，水力计算的基本原理是利用负压力差、摩阻损失、液面高度差等水力学原理，建立数学模型进行计算。
在污水管道水力计算中，需要注意以下几个主要参数：1.流量：流量是污水管道设计和运行的主要依据之一、根据工程需要，可以采用静压法、速度法或者容积法进行流量计算。
-静压法：通过管道两侧的压力差计算流量。
按照流体运动的性质，根据伯努利方程和连续方程，可以得出流量计算公式。
-速度法：根据管道内液体的平均流速和管道的截面积，计算流量。
通过测量液面的高度差，可以得到流速，再通过速度和截面积的乘积计算流量。
-容积法：通过对管道截面的几何参数和流动时间的测量，计算液体通过管道的容积。
根据液体的密度和时间，可以得到流量。
2.速度：污水管道内液体的流速直接影响管道的阻力和摩阻损失。
流速过大会导致液体携带固体颗粒和污物，加大管道磨损，而流速过小则容易形成堵塞。
3.压力：污水管道内部的压力变化是由管道形状、液体流速、流量等因素决定的。
掌握污水管道内部的压力分布，能够合理设计和布置管道系统。
4.摩擦阻力：污水在管道内的流动过程中会发生摩擦，导致压力损失和能量转化。
摩擦阻力是影响管道水力计算的重要因素。
在进行污水管道水力计算时，需要进行以下工作：1.确定流量：根据工程设计要求和使用环境，确定管道系统的流量。
2.确定管道截面：根据流量和流速要求，选择合适的管道截面形状和尺寸。
3.选择管道材料：根据使用环境和介质要求，选择适合的管道材料。
4.计算管道阻力：根据管道材料的表观黏度和内径，并参考摩阻系数，计算管道阻力。
5.计算摩阻损失：根据流速和管道截面的形状，利用摩擦阻力公式计算摩擦损失。
6.计算压力损失：根据液体流动的特性和能量守恒原理，计算管道内的压力损失。
污水管网设计与计算(2)
某市区街坊平面图
（一）在街坊平面图上布置污水管道
（二）街坊编号并计算其面积
街坊面积
街坊编号
1 2 1.70 13 1.21 24 2.20 3 2.08 14 2.28 25 2.04 4 1.98 15 1.45 26 2.40 5 2.20 16 1.70 27 6 2.20 17 2.00 7 1.43 18 1.80 8 2.21 19 1.66 9 1.96 20 1.23 10 2.04 21 1.53 11 2.40 22 1.71
管段1～2，集中流量25 管道2～3， 集中流量25， 本段流量＝0.486×2.2＝1.07，
1.21 1.7
1.43 转输流量＝0.486 ×（1.21＋1.7＋1.43＋ 2.21＋1.21＋2.28）＝4.88，
2.21 2.28
合计流量＝1.07＋4.88＝5.95，Kz=2.2，
1.21
例 3 已知L＝190m，qV＝66L/s，I＝0.008(上端地 面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游沟段D＝ 400mm，和h/D＝0.61，其下端沟底高程为43.40m，覆 土厚度0.7m。如下图所示： 求：管径与沟底高程。
解：本例的特点是地面坡度充分，偏大。上游沟 段下端覆土厚度已为最小容许值。估计设计沟段坡度 将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段。 （1）令D＝400mm，I＝0.008，h/D＝0.65时，计 算得qV＝133L/s>66L/s。 （2）令D＝350mm，I＝0.008，h/D＝0.65时，计 算得得qV＝91L/s>66L/s。 （3）令D＝300mm， I＝0.008，h/D＝0.55时，计 算得qV＝47L/s<66L/s。
污水处理设计计算
污水处理设计计算引言概述在现代城市生活中，污水处理是一项重要的环保工作。
合理的污水处理设计计算是确保污水处理设施运行效率和效果的关键。
本文将介绍污水处理设计计算的相关内容，包括设计原则、设计参数、设备选型、运行维护和效果评估等方面。
一、设计原则1.1 确定处理工艺：根据污水性质和处理要求，选择适合的处理工艺，如生物处理、物理化学处理等。
1.2 确定处理规模：根据污水产生量和质量，确定处理设施的处理规模，包括处理能力和处理效果。
1.3 确定处理流程：根据处理工艺和处理规模，设计合理的处理流程，包括进水处理、主处理和出水处理等环节。
二、设计参数2.1 污水水质参数：包括COD、BOD、氨氮、总磷等参数，根据不同水质参数确定处理工艺和设备。
2.2 处理设施参数：包括处理设施的设计流量、停留时间、曝气量等参数，确保设施运行效果。
2.3 出水标准参数：根据国家环保标准和地方要求，确定出水的水质标准，保证出水符合排放标准。
三、设备选型3.1 污水处理设备：根据处理工艺和处理规模，选择适合的污水处理设备，如曝气器、混合器、除磷装置等。
3.2 设备布局设计：根据处理流程和设备选型，设计合理的设备布局，确保设备运行效率和维护便捷。
3.3 设备运行参数：根据设备选型和设计参数，确定设备的运行参数，包括曝气量、搅拌速度、投加药剂量等。
四、运行维护4.1 设备运行监控：定期监测处理设施的运行情况和水质参数，及时调整设备运行参数，确保设施稳定运行。
4.2 设备维护保养：定期对处理设施进行维护保养，清理设备、更换滤料、修复漏水等，延长设备使用寿命。
4.3 应急处理措施：制定应急处理方案，处理设施浮现故障或者异常情况时，及时采取措施，防止污水泄漏或者排放超标。
五、效果评估5.1 出水水质检测：定期对出水进行水质检测，检测出水是否符合排放标准，评估处理效果。
5.2 处理效率评估：根据处理设施的运行情况和水质参数，评估处理效率和运行效果，及时调整处理工艺和设备。
《污水管道系统设计》课件
# 污水管道系统设计 ## 简介 - 污水管道系统的意义 - 设计的目的与要求
管道设计基础
管道材料
选择合适的管道材料是ຫໍສະໝຸດ 计的基础，如PVC、铸铁 和钢材。
管道尺寸及布局
根据流量需求和空间限制 确定合适的管道尺寸和布 局。
管道阻力计算
通过计算管道的阻力，确 保正常的流动和压力。
设计问题的解决方案
总结设计过程中出现的问题， 并提供创新的解决方案。
设计经验与教训总结
总结设计经验和教训，以不断 改进未来的设计。
结论
1 管道系统设计的重要性
合理的污水管道系统设计对城市发展和环境保护至关重要。
2 未来发展趋势
随着技术的进步，管道系统设计将趋向更高效、可持续和智能化。
3 建议和展望
管道系统设计流程
1
设计阶段
2
管道网络设计、材料选择和管道计算
是设计阶段的重要内容。
3
运营阶段
4
管道维护和故障排除确保管道系统持 续运行。
策划阶段
规划和高程测量是管道系统设计的首 要任务。
施工阶段
准备施工材料和按照标准进行施工是 保证管道系统质量的关键。
设计案例分析
实际案例分析
通过分析实际案例，了解设计 中遇到的问题和解决方案。
提出关于管道系统设计和发展的建议，并展望未来的发展方向。
第七章 污水管道系统的设计计算
污水设计流量计算
（1）居民生活污水设计流量
Q1
nN Kz 24 3600
n——居民生活污水量定额，L/(cap.d) N——设计人口数，cap KZ ——生活污水量总变化系数
n按平均日污水量定额，按平均日用水量定额的 80~90%确定。
第七章 污水管道系统的设计计算
污水管道系统设计的主要任务
• 污水管网总设计流量及各管段设计流量计算 • 污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水
力计算； • 污水提升泵站设计； • 污水管网施工图绘制等。
7.1污水管道系统设计流量的确定
设计污水量定额
污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关 系，称为排放系数。
水流为重力流，需满足一定水力坡度。 管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡）； 坡度较大，设置跌水井。
污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、 各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方 式等。
• 管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。 • 管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和
该管段收集的污水量。 • 节点：管段的上游端和下游端。
污水平均日流量 5 15 40 70 100 200 500 〉1000 （L/s）
总变化系数 （KZ）
2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
2.3
Kz
2.7
Q
0.11
Байду номын сангаас
1.3
Q 5 5 Q 1000 Q 1000
（2）工业废水量变化系数 和产品种类和生产工艺有关
m——生产过程中每单位产品的废水量定额； M——产品的平均日产量； T——每日生产时数； KZ ——总变化系数。
排水工程污水管道系统设计
可用下式求得。
np q0 86400
式中：n——污水量原则，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
污水管道旳衔接
水力计算旳基本公式
Qv v C RI
式中：Q——流量，m3/s；
ω——过水断面面积，m2；
v——流速，m/s；
R——水力半径（过水断面积与湿周旳比值），m；
I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；
C——流速系数，或谢才系数。
C值一般按曼宁公式计算，即
C
1
1
R6
n
n——管壁粗糙系数
三、污水管道旳水力计算（续2）
二、污水设计流量旳计算（续3）
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3
A1B1K1 A2B2K2 3600T
C1D1 C2D2 3600
式中：Q3——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1——一般车间最大班职工人数，人； A2——热车间最大班职工人数，人； B1——一般车间职工生活污水量原则，为25(L/(人.班))； B2——热车间职工生活污水量原则，为35(L/(人.班))； K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； C2——热车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； D1——一般车间旳淋浴污水量原则，为40(L/(人.班))； D2——热车间旳淋浴污水量原则，为60(L/(人.班))； T——每班工作时数，h。
二、污水设计流量旳计算（续4）
（4）工业废水设计流量计算
Q4
m M KZ 3600T
污水管网系统设计计算PPT.
职申请，尽快到你处工作。
张杰吓坏了！扔掉拖把，直奔门外，大喊“有人触电了！”人们在慌乱中，终于找到了卫生院的王医生，医生赶到现场，切断了电源，
但小李心脏已停止跳动，经抢救无效，小李触电不幸身亡。
第四部分 劳动安全
8.2 管段设计流量计算
8.3 污水管道设计参数
设计流速
• 最小设计流速： • 污水管道在设计充满度下最小设计
浸出时间的长短制约生产设备的利用率、生产周期、设备的生产能力等很多方面。传统中药的煎煮浸出和浸渍浸出时间较长是中药提 取生产速度低、设备周转速度慢、经济效益差的重要因素之一。提高浸出速度是提高生产能力的主要因素，如果使用科学方法，经过 实验研究，选择适当的中药材粉碎度，使所用的溶剂和浸出温度等各种浸出生产条件的匹配比较合适，可以使浸出生产流水线化，可 以大大提高浸出生产的速度和能力。 1.学校党政公章、各部门的公章、财务专用章、合同专用章都应有专人保管、启用，严格执行领导批准使用制度。 2.图书、资料分等级存放，特别贵重书刊的借阅实行校长特批制度，贵重书刊要有专人、专橱收藏，保管人应定期核查。 2. 供应商递交响应文件后，可修改或撤回响应文件，但必须在谈判截止时间前书面通知江油市公共资源交易服务中心；谈判截止后不 得修改或撤回响应文件。
0.003 塑料管0.002，其他管
0.003 0.01
－
0.01
污水管道埋设深度
污水管道系统设计计算公式
1.生活污水量
---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;
---生活污水量总变化系数。
2.设计人口数
N---设计人口数，cap;
ρ---人口密度，cap/h
F---居住面积，h
cap---“人”的计量单位。
3.工业企业生活污水和淋浴污水设计流量
---工业企业生活污水和淋浴污水设计流量, L/s;
---一般车间最大班职工人数，cap;
---一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap·班)计；
---一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；
---热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap;
---热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/(cap·班)计；---热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；
---一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---一般车间的淋浴污水量定额，以40L/(cap·班)计；
---热车间和污水严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---热车间和污水严重车间的淋浴污水量定额，以60L/(cap·班)计；T---每工作班工作时数，h。
4.工业废水设计流量
---工业废水设计流量，L/s;
m---生产过程中每单位产品的废水量定额，L/单位产品；
M---产品的平均日产量，单位产品/d;
T---每日生产时数，h;
---总变数系数。
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该管段的转输送流量是从管段8-9-10-2流来的生 活污水平均流量，其值为q2= q0×F =0.486× （1.21+1.7+1.43+2.21+1.21+2.28）=4.88L/s。 合计平均流量q1+ q2=5.95L/s，查Kz=2.2，该管段 的生活污水设计流量Q1=5.95×2.2=13.09L/s。总 设计流量Q=13.09+25=38.09L/s。 其余管段的设计流量计算方法相同。计算结果列 于表2。
本段流量：
q1 F q s K Z
q1——设计管段的本段流量，L/s； F——设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ——生活污水量总变化系数； qs——单位面积的本段平均流量，比流量，L/s.公 顷
qs n 86400
式中：n——污水量标准，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
• 满足街坊污水连接管衔接要求：
从以上三个因素出发，可以得到三个不同的覆土 厚度，最大值就是这一沟段的允许最小覆土厚度。
最大埋深
根据技术经济指标及施工方法决定。
在干燥土壤中，沟道最大埋深一般不超过7~8m； 在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过5m。
（6）污水管道的衔接
衔接原则：
（1）尽可能提高下游沟段的高程，以减少埋深，从 而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；
（2）避免在上游管段中形成回水而造成淤积； （3）不允许下游管段的管底高于上游管段的管底。
管顶平接 衔接 方法 水面平接
管顶平接
水面平接
一般情况下， 异管径管段采用管顶平接。 同管径管段采用水面平接。
管顶平接
水面平接
特殊情况，
同管径，坡度变陡，沟顶平接。 下游管径小于上游管径（坡度变陡），管底平接。
N
4 5 16 10 13 16 17 18 23 6
88
7
浴
11 17
12
18
87
86
1
某小区污水管道平面图布置
3、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（一般定为街区两 断）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计 管段的起止点的检查井并编上号码。例如，本例 的主干管长1200余m，根据设计流量变化的情况， 可划分为1-2 ， 2-3 ， 3-4 ， 4-5 ， 5-6， 6-7，6个设计管段。
最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的 流速，与管道材料有关；金属管道的最大流 速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。
（3）最小设计坡度
（1）
（2）
（3）
——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度， 最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。 设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度 越小。 规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004； 管径300mm的最小设计坡度为0.003。
设计流速（v）
最小设计坡度（i） 最小管径（D）
（1）设计充满度（h/D）
——指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。 h/D =1时，满流
h D
h/D <1时，非满流 《室外排水设计规范》规定，最大充满度为：
管径（D）或暗渠高（H） （mm） 200~300 350~450 500~900 ≥1000 最大充满度（h/D） 0.60 0.70 0.75 0.80
量的比值 Kh——时变化系数，最大日最大时污水量与最大 日平均时污水量的比值 KZ ——总变化系数，最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值
KZ=Kd Kh
（1）居民生活污水量变化系数
生活污水量总变化系数
污水平均日流量 （L/s） 总变化系数 （KZ） 5 2.3 15 2.0 40 1.8 70 1.7 100 1.6 200 1.5 500 1.4 〉1000
（4）最小管径
• 为什么要规定最小管径？
街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为 300mm。 • 什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得 的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再 进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相 应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
（5）污水管道的埋设深度
（4）工业废水设计流量
Q4 m M Kz 3600 T
m——生产过程中每单位产品的废水量定额； M——产品的平均日产量； T——每日生产时数； KZ ——总变化系数。
（5）城市污水设计总流量
Q Q1 Q 2 Q 3 Q 4 ( L / s )
7.2管段设计流量计算
连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。 一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径 变化的地方、转弯、或在直管段管径长度较长时 （30~70m）。 水流为重力流，需满足一定水力坡度。 管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡）； 坡度较大，设置跌水井。
本例中，居住区人口密度为350cap/ha，居民生活 污水定额为120L/(cap·d)，则每ha街区面积的生 活污水比流量为：
q0 350 120 86400 0 . 486 ( L /( s ha )
设计管段1-2为主干管的起始管段，只有集中流量 25L/s流入，故设计流量为25L/s。设计管段2-3除 转输管段1-2的集中流量25L/s外，还有本段流量q1 和转输流量q2流入。该管段接纳街区24的污水，其 面积为2.2ha，故本段流量q1= q0×F =1.07L/s；
火车站 89
8 11
N
12 168Leabharlann 浴9 13 1710
14
18 19 工厂乙
87
15 工厂甲
86
1
2 3 4 5 6 7
某小区污水管道平面图布置
2、街区编号并计算其面积
将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算 它们的面积，列入表1中。用箭头标出各街区污水排 出的方向。
表1 街区面积
街区 编号 1 2 1.70 12 2.40 22 1.71 3 2.08 13 1.21 23 1.80 4 1.98 14 2.28 24 2.20 5 2.20 15 1.45 25 1.38 6 2.20 16 1.70 26 2.04 7 1.43 17 2.00 27 2.40 8 2.21 18 1.80 9 1.96 19 1.66 10 2.04 20 1.23
管道的埋设深度有两个意义：
地面
决定污水管道最小覆土厚度 的因素： 地面荷载
管道
覆 土 厚 度
埋 设 深 度
冰冻线的要求 满足街坊管连接要求
• 满足地面荷载要求：车行道下最小覆土厚度0.7m
• 满足防冰冻要求：
《室外排水设计规范》规定：无保温措施的生活污 水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温 措施或水温较高的管道，距离可以加大。
(L / s)
q2i ——各公共建筑最高日污水量标准，L/(用水单位.d）； N2i ——用水单位数； T2i ——最高日排水小时数，h； Kh2i ——污水量时变化系数。
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3 A 1 B1 K 1 A 2 B 2 K 2 3600 T C 1 D1 C 2 D 2 3600
火车站 89 N
88 浴
87
工厂甲 工厂乙
86
某市一个小区平面图
设计方法和步骤： 1、在小区平面图上布置污水管道
从小区平面图可知，该区地势自北向南倾斜，坡 度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。街 道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本 上与等高线垂直布置，主干管则沿小区南面河岸布置， 基本与等高线平行。整个管道系统呈截流式形式布置， 如下图。
街区面 1.21 积（ha） 街区 编号 街区面 积（ha 街区 编号 街区面 积（ha 11 2.40 21 1.53
火车站 89
1 8 2 3 12 8 9 13 10 14 15 14 19 20 15 工厂甲 24 2 3 25 4 26 5 工厂乙 6 21 22 19 27 7 9 11
污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、 各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方 式等。
• 管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。 • 管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和 该管段收集的污水量。 • 节点：管段的上游端和下游端。
节点设计流量
节点流量： • 该节点下游本段沿线污水流量（生活污水） • 集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、 公建污水）
污水管道系统设计流量的确定
• 居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据用 水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系 统普及程度等因素确定。 • 工业企业生活污水和淋浴污水量按有关规定协调。 • 工业企业废水量根据工艺特点确定。
污水量的变化
污水量变化可以用变化系数和变化曲线来描述。
Kd——日变化系数，最大日污水量与平均日污水
A1——一般车间最大班职工人数； B1——一般车间职工生活污水定额，以25 L/(人.班)计； K1 ——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； A2——热车间和污染严重车间最大班职工人数； B2——热车间和污染严重车间职工职工生活污水定额，以35 L/(人.班)计； K2 ——热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴的职工人数； D1——一般车间的淋浴用水量定额， 以40(L/(人.班)计； C2——热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数； D2——热车间和污染严重车间的淋浴用水量定额， 以60(L/(人.班)计； T ——每工作班工作时数。
为什么要做最大设计充满度的规定？
1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击， 为未预见水量的增长留有余地； 2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。