三、污水管道的水力计算污水管道内水质特点：
污水管道内水流特点重力流非满流近似均匀流
,排水管网理论与计算,—— 周玉文、赵洪宾著三、污水管道的水力计算（续 1）
水力计算的基本公式式中,Q—— 流量,m3/s；
ω—— 过水断面面积,m2；
v—— 流速,m/s；
R—— 水力半径 （ 过水断面积与湿周的比值 ）,m；
I—— 水力坡度 （ 即水面坡度,等于管底坡度 ） ；
C—— 流速系数,或谢才系数 。
C值一般按曼宁公式计算,即
vQ
IRCv
6
11
RnC n—— 管壁粗糙系数三、污水管道的水力计算（续 2）
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）
设计充满度（ h/D）
—— 指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。
h/D =1时，满流
h/D <1时，非满流
,室外排水设计规范,规定，最大充满度为：
管径（ D）或暗渠高（ H） （ mm） 最大充满度（ h/D）
200~300
350~450
500~900
≥1000
0.55(0.60)
0.65(0.70)
0.70(0.75)
0.75(0.80)
h D
为什么要做最大设计充满度的规定？
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。
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；国外很多专家认为最小流速为 0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为 0.6m/s。
最大设计流速,是保证管道不被冲刷破坏的流速，
与管道材料有关；金属管道的最大流速为 10m/s，
非金属管道的最大流速为 5m/s。
***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。
最小管径
1、为什么要规定最小管径？
街坊管最小管径为 200mm，街道管最小管径为 300mm。
2、什么叫不计算管段？
在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
最小设计坡度
—— 相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
（ 1） （ 2） （ 3）
规定：管径 200mm的最小设计坡度为 0.004；管径
300mm的最小设计坡度为 0.003；管径 400mm
的最小设计坡度为 0.0015。
三、污水管道的水力计算（续 3）
污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义,覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道温度与地层深度关系图哈尔滨建筑大学与东北院部分研究结论：
1、东北寒冷地区城镇冬季生活污水水温在 4-15度之间，以地表水为给水水源所排出的生活污水水温在 4-10度之间，以地下水为水源排出的生活污水水温在 8-15之间。
2、出户管及起始端污水支管容易发生冰冻，主要是因为流量小，
坡度小，容易产生沉积堵塞而发生冰冻。加大污水管坡度，可使容易冰冻的污水支管不发生冰冻。
3、污水管埋深必须避开有严重破坏能力的冻胀层或对冻胀层加以处理。粗砂和砂砾层冰冻时，水向下流，不具有冻胀性。
,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 0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。
国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：
管径小于 500mm，管底在冰冻线上 0.3m；管径大于
500mm，为 0.5m。
三、污水管道的水力计算（续 3）
污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义,覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道
H=h+IL+Z1-Z2+Δ h
式中,H—— 街道污水管网起点的最小埋深,m；
h—— 街坊污水管起点的最小埋深,0.6~0.7m；
Z1—— 街道污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
Z2—— 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
I—— 街坊污水管和连接支管的坡度；
L—— 街坊污水管和连接支管的总长度,m；
Δ h—— 连接支管与街道污水管的管内底高差,m。
三、污水管道的水力计算（续 4）
污水管道水力计算的方法
1,需要确定的参数流量 Q,管径 D,坡度 I,流速 v,充满度 h/D和埋深 H。
2,确定方法首先根据已知资料，计算出流量 Q，根据 Q值可初步确定管径 D；然后，根据 Q,D值，求 I,h/D,v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径 D，重新进行计算。
例 1 已知 n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求 v和 h/D。
例 1 已知 n=0.014,D=300mm,h/D =0.55,Q=32L/s,求 v和 I 。
污水管道内水流特点重力流非满流近似均匀流
,排水管网理论与计算,—— 周玉文、赵洪宾著三、污水管道的水力计算（续 1）
水力计算的基本公式式中,Q—— 流量,m3/s；
ω—— 过水断面面积,m2；
v—— 流速,m/s；
R—— 水力半径 （ 过水断面积与湿周的比值 ）,m；
I—— 水力坡度 （ 即水面坡度,等于管底坡度 ） ；
C—— 流速系数,或谢才系数 。
C值一般按曼宁公式计算,即
vQ
IRCv
6
11
RnC n—— 管壁粗糙系数三、污水管道的水力计算（续 2）
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）
设计充满度（ h/D）
—— 指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。
h/D =1时，满流
h/D <1时，非满流
,室外排水设计规范,规定，最大充满度为：
管径（ D）或暗渠高（ H） （ mm） 最大充满度（ h/D）
200~300
350~450
500~900
≥1000
0.55(0.60)
0.65(0.70)
0.70(0.75)
0.75(0.80)
h D
为什么要做最大设计充满度的规定？
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。
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；国外很多专家认为最小流速为 0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为 0.6m/s。
最大设计流速,是保证管道不被冲刷破坏的流速，
与管道材料有关；金属管道的最大流速为 10m/s，
非金属管道的最大流速为 5m/s。
***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。
最小管径
1、为什么要规定最小管径？
街坊管最小管径为 200mm，街道管最小管径为 300mm。
2、什么叫不计算管段？
在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
最小设计坡度
—— 相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
（ 1） （ 2） （ 3）
规定：管径 200mm的最小设计坡度为 0.004；管径
300mm的最小设计坡度为 0.003；管径 400mm
的最小设计坡度为 0.0015。
三、污水管道的水力计算（续 3）
污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义,覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道温度与地层深度关系图哈尔滨建筑大学与东北院部分研究结论：
1、东北寒冷地区城镇冬季生活污水水温在 4-15度之间，以地表水为给水水源所排出的生活污水水温在 4-10度之间，以地下水为水源排出的生活污水水温在 8-15之间。
2、出户管及起始端污水支管容易发生冰冻，主要是因为流量小，
坡度小，容易产生沉积堵塞而发生冰冻。加大污水管坡度，可使容易冰冻的污水支管不发生冰冻。
3、污水管埋深必须避开有严重破坏能力的冻胀层或对冻胀层加以处理。粗砂和砂砾层冰冻时，水向下流，不具有冻胀性。
,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 0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。
国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：
管径小于 500mm，管底在冰冻线上 0.3m；管径大于
500mm，为 0.5m。
三、污水管道的水力计算（续 3）
污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义,覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道
H=h+IL+Z1-Z2+Δ h
式中,H—— 街道污水管网起点的最小埋深,m；
h—— 街坊污水管起点的最小埋深,0.6~0.7m；
Z1—— 街道污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
Z2—— 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
I—— 街坊污水管和连接支管的坡度；
L—— 街坊污水管和连接支管的总长度,m；
Δ h—— 连接支管与街道污水管的管内底高差,m。
三、污水管道的水力计算（续 4）
污水管道水力计算的方法
1,需要确定的参数流量 Q,管径 D,坡度 I,流速 v,充满度 h/D和埋深 H。
2,确定方法首先根据已知资料，计算出流量 Q，根据 Q值可初步确定管径 D；然后，根据 Q,D值，求 I,h/D,v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径 D，重新进行计算。
例 1 已知 n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求 v和 h/D。
例 1 已知 n=0.014,D=300mm,h/D =0.55,Q=32L/s,求 v和 I 。
