水污染控制工程--第二章-排水管渠水力计算.pptx
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1、v沟道的分布类似河流,呈树枝状。支沟汇集成干沟,干沟汇集成主干沟,由小到大,水流亦有肯定不变的方向。水流在沟道流动时,水流上方是大气,具有自由的表面,而其它3方面受到固体界面的限制,这种水流方式在水力学中称明渠流,或重力流。v沟道中水流受到重力作用从高处流向低处;污水中含有固体杂质,污水流动滞缓时,杂质下沉;流速增大时,亦有冲刷现象,可能破坏沟道。v沟道有时在水压下流动,称为管流或压力流。水流在沟道流动时,水流上方是大气,具有水流在沟道流动时,水流上方是大气,具有自由的表面,而其他三个方向受到沟道固体界面自由的表面,而其他三个方向受到沟道固体界面的限制,称明渠流或重力流。的限制,称明渠流或重力
2、流。沟道有时在水压下流动,这时的水流方式称沟道有时在水压下流动,这时的水流方式称管流或压力流。管流或压力流。第一节第一节 污水沟道水力学污水沟道水力学设计的原则设计的原则计算计算确定确定管径管径坡度坡度高程高程水力学计算要水力学计算要满足下列要求满足下列要求不溢流不溢流不淤积不淤积不冲洗管壁不冲洗管壁要通风要通风(充满度h/D)(Vmin)(Vmax)(充满度h/D)第二节第二节 沟道水力学计算用的沟道水力学计算用的基本公式基本公式 设计管段是相邻的两个窨井间的沟段。设计管段是相邻的两个窨井间的沟段。当相邻的设计管段能采用同样的口径和坡度时,当相邻的设计管段能采用同样的口径和坡度时,可以合并为
3、一条设计沟段。可以合并为一条设计沟段。流量公式:流量公式:流速公式:流速公式:qv设计沟段的设计流量,设计沟段的设计流量,m3/s;A设计沟段的过水断面面设计沟段的过水断面面积,积,m2;v设计沟段过水断面的平均设计沟段过水断面的平均流速,流速,m/s;R水力半径(过水断面面水力半径(过水断面面积与湿周的比值),积与湿周的比值),m;I水力坡度(即水面坡度,水力坡度(即水面坡度,也等于沟底坡度也等于沟底坡度i);n沟壁粗糙系数。沟壁粗糙系数。第三节第三节 水力学算图水力学算图 水力学算图有不满流圆形沟道水力学算图、水力学算图有不满流圆形沟道水力学算图、满流圆形沟道水力学算图、满流矩形水力学算满
4、流圆形沟道水力学算图、满流矩形水力学算图和明渠流用的水力学算图等。图和明渠流用的水力学算图等。例例 2-1 已知已知n0.014,D300mm,i0.0024,qV25.5L/s,求,求v和和h/D。解:(解:(1)D300mm,采用教材中图采用教材中图2-2。在具体的计算中,已知设计流量q以及管道粗糙系数n,需要求管径 D、充满度h/D,管道坡度I 和流速 v,两个方程式,因此采用水力计算图。水力计算示意图水力计算示意图 h/D 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.750.00800.00600.00500.00400.0030 i0.00200.00150.00100.0
5、0087 8 9 10 15 20 30 40 50 60 70 qv/(L.s-1)(2)这张图有四组线条:竖的线条代表流量,横)这张图有四组线条:竖的线条代表流量,横的代表坡度,从右向左下倾的斜线代表充满度,的代表坡度,从右向左下倾的斜线代表充满度,从左向右下倾的斜线代表流速。每条线上的数目从左向右下倾的斜线代表流速。每条线上的数目字代表相应要素的值。先从纵轴字代表相应要素的值。先从纵轴(表示坡度表示坡度)上的数上的数字中找字中找0.0024,从而找出代表,从而找出代表i0.0024的横线。的横线。(3)从横轴)从横轴(表示流量表示流量)上找出代表上找出代表qV25.5L/s的的那根竖线。
6、那根竖线。(4)代表坡度)代表坡度0.0024的横线和代表流量的横线和代表流量25.5L/s的的竖线相交,得一点,这一点正好落在代表流速竖线相交,得一点,这一点正好落在代表流速0.65m/s的那根斜线上,并靠近代表充满度的那根斜线上,并靠近代表充满度0.55的的那根斜线上。因此求得那根斜线上。因此求得v0.65m/s,h/D0.55。例例 2-2 已知已知n0.014,D300mm,qV 26L/s,i0.003,求,求v和和h/D。解:(解:(1)D300mm,采用教材图采用教材图2-2。(2)找出代表)找出代表qV26L/s的那根竖线。的那根竖线。(3)找出代表找出代表i0.003的那根横
7、线。的那根横线。(4)找出这两根线的交点,这交点落在代表找出这两根线的交点,这交点落在代表v0.7m/s和和v0.75m/s的两根斜线之间。假如有一根和的两根斜线之间。假如有一根和以上两根斜线平行的线正好穿过这交点,估计这根线以上两根斜线平行的线正好穿过这交点,估计这根线代表代表v=0.71m/s。求得。求得v0.71m/s。(5)这交点又落在代表)这交点又落在代表h/D0.50和和0.55两根斜线之两根斜线之间,估计间,估计h/D0.52。于是,求得。于是,求得h/D0.52。例例 2-3 已知已知n0.014,D300mm,qV38L/s,v1.0m/s,求,求i和和h/D。解:(解:(1
8、)D300mm,采用教材图采用教材图2-2。(2)找出代表)找出代表qV38L/s的那根竖线。的那根竖线。(3)找出代表)找出代表v1.0m/s的那根斜线。的那根斜线。(4)这两根线的交点落在代表)这两根线的交点落在代表i0.0057的横线的横线上,求得上,求得i0.0057。(5)这交点又落在)这交点又落在h/D0.53的斜线上,求得的斜线上,求得h/D0.53。第四节第四节 沟道水力学设计参数沟道水力学设计参数1.设计充满度(h/D)2.设计流速(Vmin、Vmax)3.最小管径(Dmin)4.最小设计坡度(Imin)5.污水管道的埋设深度注:参照室外给排水设计规范(GBJ14-87 19
9、97)1.设计充满度设计充满度(1)概念概念:在设计流量下,污水管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比),当h/D为1时称为满流,I0.0024,不符合本题应尽量减少不符合本题应尽量减少埋深的原则;令埋深的原则;令v0.6m/s时,时,h/D0.900.55,也不符合要,也不符合要求。求。采用沟顶平接采用沟顶平接:设计沟段上端沟底高程:设计沟段上端沟底高程:44.220+0.300-0.35044.170(m)设计沟段的下端沟底高程:设计沟段的下端沟底高程:44.170-240 0.001543.810(m)检验:检验:44.398m高于高于44.385m,不符合要求,应采用
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