环保工程师-污水处理实践：污水管网水力计算

　　2.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。此外，为了防止管壁受到冲刷，应避免管道的坡度太大而使流速大于最大设计流速。

　　在具体计算中，已知设计流量Q和管道粗糙系数n，需要求管径D、水力半径R、充满度、管道坡度和流速。两个方程式中有5个未知数，因此必须先假定3个求其它两个，计算复杂，为了简化计算，常采用水力计算图，即把流量、管径、坡度、流速、充满度、粗糙系数各水力因素之间的关系绘制成的水力计算图。对每一张图表来说，管径和粗糙系数已知，图上的曲线表示流量、流速、坡度以及充满度之间的关系，在这4个因素中，知道其中两个就可以查出其它两个。应掌握水力计算图的使用方法。

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