4.2 水力计算


4.2.1 排水管渠的流量,应按下式计算:

式中:Q——设计流量(m3/s);
          A——水流有效断面面积(m2);
          v——流速(m/s)。
4.2.2 恒定流条件下排水管渠的流速,应按下式计算:

式中:v——流速(m/s);
          R——水力半径(m);
          I——水力坡降;
          n——粗糙系数。
4.2.3 排水管渠粗糙系数,宜按表4.2.3的规定取值。

表4.2.3 排水管渠粗糙系数
表4.2.3 排水管渠粗糙系数

4.2.4 排水管渠的最大设计充满度和超高,应符合下列规定:
    1 重力流污水管道应按非满流计算,其最大设计充满度,应按表4.2.4的规定取值。

表4.2.4 最大设计充满度
表4.2.4 最大设计充满度

注:在计算污水管道充满度时,不包括短时突然增加的污水量,但当管径小于或等300mm时,应按满流复核。
    2 雨水管道和合流管道应按满流计算。
    3 明渠超高不得小于0.2m。
4.2.5 排水管道的最大设计流速,宜符合下列规定。非金属管道最大设计流速经过试验验证可适当提高。
    1 金属管道为10.0m/s。
    2 非金属管道为5.0m/s。
4.2.6 排水明渠的最大设计流速,应符合下列规定:
    1 当水流深度为0.4m~1.0m时,宜按表4.2.6的规定取值。

表4.2.6 明渠最大设计流速
表4.2.6 明渠最大设计流速

 2 当水流深度在0.4m~1.0m范围以外时,表4.2.6所列最大设计流速宜乘以下列系数:
    h<0.4m              0.85;
    1.0<h<2.0m        1.25;
    h≥2.0m              1.40。
    注:h为水流深度。
4.2.7 排水管渠的最小设计流速,应符合下列规定:
    1 污水管道在设计充满度下为0.6m/s。
    2 雨水管道和合流管道在满流时为0.75m/s。
    3 明渠为0.4m/s。
4.2.8 污水厂压力输泥管的最小设计流速,可按表4.2.8的规定取值。

表4.2.8 压力输泥管最小设计流速
表4.2.8 压力输泥管最小设计流速

4.2.9 排水管道采用压力流时,压力管道的设计流速宜采用0.7m/s~2.0m/s。
4.2.10 排水管道的最小管径与相应最小设计坡度,宜按表4.2.10的规定取值。

表4.2.10 最小管径与相应最小设计坡度

表4.2.10 最小管径与相应最小设计坡度

4.2.11 管道在坡度变陡处,其管径可根据水力计算确定由大改小,但不得超过2级,并不得小于相应条件下的最小管径。


条文说明

4.2 水力计算
4.2.1 规定排水管渠流量的计算公式。
    补充了流量计算公式。
4.2.2 规定排水管渠流速的水力计算公式。
    排水管渠的水力计算根据流态可以分为恒定流和非恒定流两种,本条规定了恒定流条件下的流速计算公式,非恒定流计算条件下的排水管渠流速计算应根据具体数学模型确定。
4.2.3 规定排水管渠的粗糙系数。
    根据《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》CJJ/T 29和《玻璃纤维缠绕增强固性树脂夹砂压力管》JC/T 838,UPVC管和玻璃钢管的粗糙系数n均为0.009。根据调查,HDPE管的粗糙系数n为0.009。因此,本条规定UPVC管、PE管和玻璃钢管的粗糙系数n=0.009~0.01。具体设计时,可根据管道加工方法和管道使用条件等确定。
4.2.4 关于管渠最大设计充满度的规定。
4.2.5 规定排水管道的最大设计流速。
    非金属管种类繁多,耐冲刷等性能各异。我国幅员辽阔,各地地形差异较大。山城重庆有些管渠的埋设坡度达到10%以上,甚至达到20%,实践证明,在污水计算流速达到最大设计流速3倍或以上的情况下,部分钢筋混凝土管和硬聚氯乙烯管等非金属管道仍可正常工作。南宁市某排水系统,采用钢筋混凝土管,管径为1800mm,最高流速为7.2m/s,投入运行后无破损,管道和接口无渗水,管内基本无淤泥沉积,使用效果良好。根据塑料管道试验结果,分别采用含7%和14%石英砂、流速为7.0m/s的水对聚乙烯管和钢管进行试验对比,结果显示聚乙烯管的耐磨性优于钢管。根据以上情况,规定通过试验验证,可适当提高非金属管道最大设计流速。
4.2.6 规定排水明渠的最大设计流速。
4.2.7 规定排水管渠的最小设计流速。
    含有金属、矿物固体或重油杂质等的污水管道,其最小设计流速宜适当加大。
    当起点污水管段中的流速不能满足条文中的规定时,应按本规范表4.2.10的规定取值。
    设计流速不满足最小设计流速时,应增设清淤措施。
4.2.8 规定压力输泥管的最小设计流速。
4.2.9 规定压力管道的设计流速。
    压力管道在排水工程泵站输水中较为适用。使用压力管道,可以减少埋深、缩小管径、便于施工。但应综合考虑管材强度,压力管道长度,水流条件等因素,确定经济流速。
4.2.10 规定在不同条件下管道的最小管径和相应的最小设计坡度。
    随着城镇建设发展,街道楼房增多,排水量增大,应适当增大最小管径,并调整最小设计坡度。
    常用管径的最小设计坡度,可按设计充满度下不淤流速控制,当管道坡度不能满足不淤流速要求时,应有防淤、清淤措施。通常管径的最小设计坡度见表7。

表7 常用管径的最小设计坡度(钢筋混凝土管非满流)
表7 常用管径的最小设计坡度(钢筋混凝土管非满流)

4.2.11 规定管道在坡度变陡处管径变化的处理原则。

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