9.4污水管网水力计算
污水管水力计算表
董丽霞
混凝土污水管道流通量简表第2页
共3页
2017/2/18
412999926.xls
污水管道水力计算表
管 设计流量(L/s) 管径D 段 管道长 编 度l(m) 沿线 转输 设计 (mm) 号 流量 流量 流量 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 ? ? 3 4 5 6 300 300 300 300 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 400 400 400 400 充满度 管道坡度I h/D 7 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.490 0.550 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.490 0.550 8 0.010 0.0065 0.0050 0.0040 0.0034 0.0030 0.0025 0.0023 0.0030 0.007 0.0045 0.0034 0.0028 0.0023 0.0020 0.0018 0.0016 0.0021 流速 V(m/s) 10 0.62 0.60 0.61 0.60 0.61 0.62 0.60 0.60 0.60 0.61 0.61 0.60 0.61 0.61 0.61 0.62 0.61 0.61 水流断面 水力半 径R(m) A(m2) 11 0.0062 0.0094 0.0130 0.0170 0.0212 0.0257 0.0304 0.0343 0.0302 0.0110 0.0167 0.0232 0.0302 0.0377 0.0457 0.0541 0.0611 0.0537 12 0.026 0.034 0.042 0.049 0.056 0.063 0.069 0.074 0.060 0.034 0.045 0.055 0.065 0.075 0.083 0.092 0.098 0.080 实际流量 Q(L/s) 13 3.85 5.67 7.89 10.26 12.93 15.87 18.28 20.70 18.17 6.68 10.15 14.02 18.49 22.90 27.90 33.40 37.19 32.74 坡降 (m) 14 0.3 0.195 0.15 0.12 0.102 0.09 0 0.069 0.09 0.195 0.135 0.102 0.084 0.069 0.06 0 0.048 0.063 沟底标高(m) 起端 15 -0.90 -0.90 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -0.90 -0.90 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 -1.00 终端 16 -1.20 -1.10 -1.15 -1.12 -1.10 -1.09 -1.00 -1.07 -1.09 -1.10 -1.04 -1.10 -1.08 -1.07 -1.06 -1.00 -1.05 -1.06 水面标高(m) 起端 17 -0.90 -0.84 -0.93 -0.91 -0.90 -0.88 -0.87 -0.85 -0.84 -0.90 -0.82 -0.90 -0.88 -0.86 -0.84 -0.82 -0.80 -0.78 终端 18 -1.20 -1.04 -1.08 -1.03 -1.00 -0.97 -0.87 -0.92 -0.93 -1.10 -0.96 -1.00 -0.96 -0.93 -0.90 -0.82 -0.85 -0.84
污水管道水力计算公式.
国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库
污水管道水力计算公式
均匀流计算公式：
• 式中：Q——流量（m3/s）； A——过水断面面积（m2）； v——流速（m/s）； R——水力半径（m）； I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； n——管壁粗糙系数。
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污水管道水力计算公式
对于非满流管渠水力计算公式：
• 式中：h/D为管道充满度，其余参数A、v、R、I、n意义同前。
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给排水管道技术课件 给排水管道技术
知识点
污水管道水力计算公式
程永伟 讲师
国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库
污水管道水力计算公式
污水管道水力计算公式
• 1、污水管道的特点：
– 1）重力流 – 2）污水中有一定悬浮物，但99%以上是水，故认为污 水的流动遵循一般流体流动的规律 ，设计时仍按水力 学公式计算 。 – 3）设计时对每一设计管段都按均匀流公式进行计算 。
污水管道的水力计算
h/D=0.66>0.65，不合格 i =0.0015<0.0024，比较合适
B:令D＝350mm，查图.
2、有利于管道内的通风；
当D＝350mm，qV＝40L/s， v＝0.6m/s时, 最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；
管道的埋设深度有两个意义：
h/D=0.66>0.65，不合格。 （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；
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。
（2）设计流速
——与设计流量和设计充满度相应的污水平均 流速。
最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的 流速，与污水中所含杂质有关；我国根据试 验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。 当管径小于或等于500mm时，自净流速可 取0.7m/s，当管径大于500mm，自净流速 可取0.8m/s。
污水管道的水力计算
一、污水管道中的水流情况
1.污水在管道中一般是从高处向低处流动，属 于重力流动。
2.将污水按一般水看待，符合一般水力学的水 流运动规律。
3.在污水管网设计中采用均匀流计算
二、水力计算公式
三 污水管道设计参数
污水管道水力计算的设计数据 设计充满度（h/D） 设计流速（v） 最小管径（D） 最小设计坡度（i）
决定污水管道最小覆土厚度
地面
的因素：
地面荷载
冰冻线的要求
满足街坊管连接要求
管道
覆 土 厚 度
埋 设 深 度
满足地面荷载要求：车行道下最小覆土厚度
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；有保温措施或 水温较高的管道，距离可以加大。
污水管网设计与计算
4）工业企业生活污水和 淋浴污水设计流量计算公式：
Q4
kh4aiq4ai N4ai 3600T4ai
q4bi N4bi 3600
(L / s)
Q4
kh
q N 4a1 4a1 3a1 kh4a 3600T4ai
q2 4a2
N4a
2
q4b1N4b1 q4b2N4b2 3600
式中 q1 —— 设计管段的本段流量（L/s）；
A —— 设计管段的本段服务面积（ha）；
q 0 —— 比流量（L/s·ha）。 比流量是指 单位面积上排出的平均污水量。可用下
式计算：
q0
n
86400
或பைடு நூலகம்
式中 n —— 生活污水定额（L/cap·d）
ρ—— 人口密度（cap/ ha） Qd —— 居民平均日生活污水量（L/s）
居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。 居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水 平及排水系统普及程度等因素有关。
综合生活污水定额包括公共建筑排放的污水（公共建筑用水量定
额－《建筑给水排水》）。
2）工业企业内职工生活污水和淋浴废水定额：《建筑给 水排水》。
下水道设计要点
第九章污水管网设计与计算（1）污水管网总设计流量及各管段设计流量计算；（2）污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；（3）污水提升泵站设置与设计；（4）污水管网施工图绘制等。
9.1污水设计流量计算9.11设计污水量定额设计污水量定额应根据相关规范选取。
在计算设计污水量时应明确，污水管网是按最高日最高时污水排放流量进行设计。
9.1."2污水量的变化污水量日变化系数Kd：指设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值；污水量时变化系数Kh：指设计年限内，最高日最高时污水量与该日平均时污水量的比值；污水量总变化系数Kz：指设计年限内，最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值。
（1）居民生活污水量变化系数（2）工业废水量变化系数1."3污水设计流量计算（1）居民生活污水设计流量：（2）工业废水设计流量：（3）工业企业生活污水量和淋浴污水的设计流量：（4）公共建筑污水设计流量：（5）城市污水设计总流量：9.2管段设计流量计算9.2."1污水管网的节点与管段在设计计算时，将污水管网中流量和管道敷设坡度不变的一段管道称为管段；将该管段的上游端汇入污水流量和该管段的收集污水量作为管段的输水流量，称为管段设计流量；每个设计管段的上游端和下游端称为污水管网的节点。
9.2."2节点设计流量计算污水管网的节点流量是该节点下游的一条管段所连接的用户污水流量与该节点所接纳的集中污水流量之和，前者称为本段流量，后者称为集中流量。
9.2."3管段设计流量计算9.3污水管道设计参数3."1设计充满度在一个设计管段中，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度。
当h/D=1时，称为满管流；当h/D＜1时，称为非满管流。
9.3."2设计流速与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。
最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。
污水管道水力计算
• 由图11-15可以看出： • 当h/D≈0.95时，Q/Qo呈最大值，Q=1.08700； • 当h/D≈0.81时，v/v0呈最大值，v=1.160 v0。 • 由此可见，圆管输水能力最大时的充满度不是1，即不 是满流，而是充满度为0.95时。 9
（三）污水管道水力计算的控制数据
• 室外排水设计规范中对于污水管道的设计充满 度、设计流速、最小管径与最小坡度等做了规 定，作为设计的控制数据。 • 1.最大设计充满度 • 污水管道设计充满摩是指管道排泄设计污水量 时的充满度。污水管道的设计充满度应小于或 等于最大设计充满度。室外排水设计规范规定 的污水管道的最大设计充满度见表11-4。
13
污水管道的最小管径与最小设计坡度 管道位置 最小管径（毫米） 最小设计坡度 150 0.007 200 0.004
在街坊和厂区内 在街道下
在均匀流情况下，水力坡降等于水力坡度， 即管底的坡度。由均匀流流速公式可知，管 渠坡度和流速之间存在一定的关系。因此， 也可以用最小的设计流速来反映设计流速的 最小值，用最小设计坡度控制污水管渠设计。
• 1．排水管渠横断面形式 • 排水管渠的横断面形式必须满足静力学、水力 学以及经济与维护管理方面的要求。静力学方 面，要求管道具有足够的稳定性和坚固性，在 水力学方面，要求有良好的输水性能能，不但 要有较大的排水能力，而且当流量变化时，不 易在管道中产生沉淀；在经济方面，要求管道 用材省，造价低，在维护管理上要求便于清通。
7
3.圆管流的水力特性
• 城市排水管渠大多为不满流。管渠中水 深h与管径D（或渠高H）之比，即h/D或 h/H称为充满度。圆管不满流和满流时充 满度与水力因素之间的关系如图11-15中 圆管的水力特性曲线所示。图中V0、Q0 表示圆管满流时的流速、流量, u、Q表示 不满流时的流速、流量。
环保专业一讲义污水管网的水力计算-环保报告师考试.doc
污水管网的水力计算包括以下几个方面：⑴污水设计流量的确定城市污水总的设计流量是居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，在地下水位较高的地区，还应加入地下水涌入量。
当设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量，然后得出污水设计流量综合表。
⑵污水管道的水力计算①水力计算的基本公式污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。
②污水管道水力计算的设计数据设计充满度：指的是在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。
设计流速：和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
最小管径：一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，且易堵塞，因此，为了养护的方便，常规定一个允许的最小管径最小设计坡度：在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，因此，将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度称为最小设计坡度。
③污水管道的埋设深度通常，污水管网占污水工程总投资的50％～75％，在实际工程中，同一直径的管道，采用的管材、接口和基础型式均相同，因其埋设深度不同，管道单位长度的工程费用相差比较大。
因此，合理地确定管道埋深对于降低工程造价是十分重要的。
④污水管道水力计算的方法在进行污水管道水力计算时，通常污水设计流量为已知值，需要确定管道的断面尺寸和敷设坡度。
为了使水力计算获得较为满意的结果，必须认真分析设计地区的地形等条件，并充分考虑水力计算设计数据的有关规定。
所选择的管道断面尺寸，必须要在规定的设计充满度和设计流速的情况下，能够排泄设计流量。
管道坡度应参照地面坡度和最小坡度的规定确定。
一方面要使管道尽可能与地面坡度平行敷设，这样可以不增大埋深，另一方面又要保证管道坡度不能小于最小设计坡度的规定，以免管道内的流速达不到最小设计流速而产生淤积。
污水管网设计及计算
9.4 管段设计流量计算
集中流量
本段流量
节点流量的合并计算
9.4 管段设计流量计算
由上图也可看出；污水管网和给水管网节点设计流量方法是 不同的。
在污水管网设计中，管段起端节点流量为本节点收集的集中 水量和本段流量之和。
那么，本段流量如何计算呢？
和给水管网相似，计算比流量，按照面积或管段长度分配本 段流量。
q2 1.765 47.74 =84.25L/s；
9.3 污水流量计算
高温与重度污染车间生活污水量与淋浴用水量计算
q3
2000 30% 35 2.5 3600 8
+
2000 30% 85% 60 3600
=10.32L/s；
一般车间生活污水量与淋浴用水量计算
q4
2000 70% 25 3 3600 8
淋浴污水量计算方法同上，每班考虑在1h之内使用， 且不考虑1h之内流量变化。
9.3 污水流量计算
1居民生活污水设计流量 主要因素为生活设施条件、 设计人口和污水流量变化。设计人口指设计年限终期 所服务的人口数量。同一城市也存在多个排水服务区 域，有时污水量标准不同，分别计算。
2工业废水设计流量 考虑水的重复利用率。
要牢记一点：本段流量是完全加到管段起端节点，而非一分 为二。
9.4 管段设计流量计算
9.4.3管段设计流量计算 前面讲到，污水管网的设计按照最高时设计；但最
高时未必同时出现。 前面也得知，变化系数主要针对生活污水而言较复
杂，每一管段流量不同，其变化系数也是不同的； 故对于管段设计流量而言，污水管网节点不会满足 流量连续性条件；但分配的平均时流量满足质量守 恒。这也是污水管网与给水管网相比的最大不同之 处。
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9．4污水管网水力计算
一、不计算管段的设计
在设计计算中，应首先考虑“不计算管段”。
按规范规定，在街区和厂区内最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm，通过水力分析表明，当设计污水流量小于一定值时，已经没有管径选择的余地，可以不通过计算直接采用最小管径，在平坦地区还可以直接采用相应的最小设计坡度。
=O.014时，对于街区和厂区内最小管通过计算可知，当管道粗糙系数为n
M
径200mm，最小设计坡度为4‰，当设计流量小于9.19L／s时，可以直接采用最小管径；对于街道下的最小管径300mm，最小设计坡度为3‰，当设计流量小于
14.63L／s时，可以直接采用最小管径。
二、坡度较大地区管段的设计
当管段敷设地点有一定的地形坡度可以利用时，管道可以沿着地面坡度敷设。
其特点是，管段一般会具有比较大的流速，满足规范要求的最小流速一般不成问题，在选择管段直径时主要考虑满足最大充满度要求的问题，也就是说要选用满足最大充满度要求的最小直径，在同样满足最大充满度要求的情况下，选择较大的管径是没有经济意义的。
已知L = 190 m，Q = 66 L／s，I = 0.008(上端地面高程44.50 m，下端地面高程42.98 m)，上游管段D=400 mm，h／D = 0.61，其下端管底高程为43.40 m，覆土厚度0.7 m。
求：管径与管底高程。
解（法一、二）：本例特点是地面坡度充分，偏大。
上游管段下端覆土厚度已为最小容
径可以较上游小l或2级。
下面计算管底高程。
D = 350 mm，Q = 66 L/s，I = 0.008时查图得h／D = 0.53，v ≈ 1.28 m ／s，合格。
采用管底平接(为什么?)
设计管段上端管底高程 = 上游管段下端管底高程 = 43.40(m)
设计管段下端管底高程 = 设计管段上端管底高程43.40 - 设计管段降落量190×0.008 = 41.88(m)
(5)如果采用地面坡度作为管道设计坡度时，设计流速超过最大流速，这时管道设计坡度必需减少，并且设计管段上端窨井应采用跌水井。
解（法三）
（1）i=I=0.008
（2）已知q、i、h/D 求计算管径D，并确定标准管径
（3）已知q、i、标准D求h/D、v
三、平坦或反坡地区管段设计
根据水力分析可知，在一定的设计流量下，采用较大的管径可以降低坡度要求，但当管径大到一定值时，管内流速将小于规范要求的最小流速，管径再加大时，为满足最小流速要求必须加大水力坡度，显然是不经济的。
通过计算可以列出不同设计流量范围内的最大管径供设计参考。
五、注意问题
<实例>
一、由地形图量得或实测 二、由管段设计流量表抄写 三、由地形图量得
四、地面坡度=管段长度
管段上下端地面高差
，作为管段坡度设计的依据。
五、确定管段设计参数(q 、 v 、 I 、 h/D 、 D)
1．已知5个参数中的任意3个求另外2个。
5个参数q 、v 、i 、h/D 、D 相互制
约（21
322132)/,()/,(1,.)/,(1D h D R D h D A n q I D h D R n v m
m ==），存在一个试算过程。
2．要尽量降低管道敷设坡度，以减少埋深。
3．下游管段比上游管段的管径大1-2级（一级为50）或相等； 4．随着流量的增加，下游管段的流速比上游管段的流速也要增加；
六 ：水深D
h
D h ∙=
七、进行管段衔接：
（1）经分析确定节点1点为控制点，埋深为2.00m ，由此确定1-2管段上端的埋深为2m 。
再由此填写本栏1-2管段其它的相关数据；
（2）1-2管段与2-3管段采用管顶平接，由此确定2-3管段上端的管底标高83.82，再由此确定本栏2-3管段其它数据；
（3）2-3管段与3-4管段采用水面平接，由此确定3-4管段上端的水面标高83.302，再由此确定本栏3-4管段其它数据；
（4）3-4管段与4-5管段采用管顶平接，由此确定4-5管段上端的管底标高82.590，再由此确定本栏4-5管段其它数据；。
（5）4-5管段与5-6管段采用水面平接，由此确定5-6管段上端的水面标高82.294，再由此确定本栏5-6管段其它数据；
（6）5-6管段与6-7管段采用管顶平接，由此确定6-7管段上端的管底标高81.42，再由此确定本栏6-7管段其它数据；。