水污染控制工程经典课件第二章——沟道水力学

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1、第二章沟道水力学第一节沟道中的水流情况1．沟道的分布特点类似于河流，由支管收集排水后汇集成干管，干管再汇集成主干管。如住宅→街坊→街道→城市主干管→河流或污水处理厂2．沟道中的水流状态1）重力流沟道中水流依靠重力的作用从高处流向低处。沟道内水流流量和流速是经常变化的，不是均匀流。流速一般较小，流速小时管中杂物易沉积，流速大时杂物被冲走，故需要有一定的自净流速。2）压力流沟道中流体在有压状态下流动（如水泵出水管），可高处→低处或低处→高处。第二节污水沟道水力学设计的原则1．不溢流污水溢流到地面将污染环境，所以设计时要保证不溢流，则水力学计算时所采用的设计

2、流量应是可能出现的最大流量。2．不淤积污水中含有固体杂质，流速慢时易沉积于沟道内，降低沟道输送能力，甚至造成堵塞。所以水流流速应有一个最低限值，保证杂质不沉积，叫自净流速。最小流速：污水管道为0.6m/s，明沟为0.4m/s。3．不冲刷沟道内流速过大时就会冲刷和损坏沟道内壁，因此水流流速应有一个最高限值，保证杂质不沉积。最大流速：金属管道为10m/s；非金属管道为5m/s。4．注意通风生活污水、工业废水、管内淤积物在沟道中会散发有毒（H2S等）或可燃气体（甲烷气或其它气体），会伤害下沟养护沟道的工人或引起爆炸，故污水沟道按不满流设计，使管道上方留有空间

3、通风排气，并可保证不溢流。其最大设计充满度按教材表2-2。第三节沟道水力学的计算公式1．基本概念a.水力学的计算意义：通过计算确定沟道的断面形式和尺寸、坡度、检查井处的管道连接、沟道底标高。b.设计沟段：一般将两个检查井间的沟道段作为设计对象，称设计沟段。2．计算公式特点：沟道内水流不是均匀流，但当管段不长且管内没有大量沉积物时可视为均匀流，采用均匀流水力学计算公式：1）流量公式式中：—设计段的流量，m3/s；—设计段的过水断面面积，m2；—设计段过水断面的平均流速，m/s；2）流速公式式中：n—沟道壁粗糙系数，取值参见教材表2-1；R—沟道水力半径，

4、m；（过水断面面积/湿周）I—水力坡度；第四节水力学计算图由于计算公式中有6个水力参数，在设计中除和n已知外，其它为未知数，所以依靠计算公式计算非常复杂，所以工程设计中一般依靠水力学计算图或水力学计算表来进行计算。水力学计算图分类：a.不满流圆形沟道；b.满流圆形沟道；c.满流矩形沟道；d.不满流矩形沟道（明渠流）四种水力学计算图。1.不满流圆形沟道水力学计算图水力学计算图参见教材附图1～17。a.适用范围：n=0.014，管径∮200～∮1500，∮500以下每50mm一档，∮500以上每100mm一档。b.计算图特点：1）每张图中管径D和沟道壁粗糙

5、系数n已知（在图的右下角），曲线表示、、、（充满度，R的函数）之间的关系，四个因素中只要知道两个就可通过计算图查出另两个。2）每张图上有四组线条，竖线代表流量、横线代表坡度、从左向右倾斜的表示流速、从右向左倾斜的表示充满度。c.举例〖例题1〗已知n=0.014，D=300mm，i=0.0024，qv=25.5l/s，求v和h/D。〖例题2〗已知n=0.014，D=300mm，i=0.003，qv=26l/s，求v和h/D。查图得v=0.65m/s，h/D=0.55图1查图得v=0.71m/s，h/D=0.52图2图32.满流圆形沟道水力学计算图a.适用

6、范围：n=0.013，管径∮150～∮2000，。b.计算图特点：1）图中为钢筋混凝土圆管，沟道壁粗糙系数n已知（在图的右下角），曲线表示、、、管径之间的关系，四个因素中只要知道两个就可通过计算图查出另两个。2）每张图上有四组线条，竖线代表流量、横线代表坡度、从左向右倾斜的表示流速、从右向左倾斜的表示管径。3）使用方法同不满流图43.不满流圆形沟道的水力学算图不满流圆形沟道的水力学算图也可用于满流圆形沟道的计算，因为：在无水压圆管中，充满度h/D=0.8时的流量和满流（h/D=1.0)时的流量近似相等，所以不满流圆形沟道的水力学算图、算表也可用于满流圆

7、形沟道的计算。第五节沟道水力学设计依据一．设计依据1．设计充满度污水按不满流设计，雨水管道和合流管道应按满流计算。明渠超高不小于0.2m。2．设计流速最小流速：污水管道为0.6m/s，明沟为0.4m/s。最大流速：金属管道为10m/s；非金属管道为5m/s。3．最小管径上游部分污水流量较小，根据流量计算其管径也较小，但管径小易堵塞，不易疏通，所以必须规定一个最小管径，当计算管径小于最小管径时采用最小管径，大于最小管径时采用计算值。街坊和厂区内最小管径DN200、最小坡度i=0.004；街道下最小管径DN300、最小坡度i=0.003。4．最小设计坡度同

8、最小设计流速相应的坡度叫最小设计坡度街坊和厂区内最小坡度i=0.004；街道下最小坡度i=0.