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5.2 水力计算


5.2.1 排水管渠的流量应按下式计算:
排水管渠的流量计算公式
    式中:Q——设计流量(m³/s);
    A——水流有效断面面积(m²);
    v——流速(m/s)。
5.2.2 恒定流条件下排水管渠的流速应按下式计算:
恒定流条件下排水管渠的流速计算公式
    式中:v——流速(m/s);
    R——水力半径(m);
    I——水力坡降;
    n——粗糙系数。
5.2.3 排水管渠粗糙系数宜按表5.2.3的规定取值。
表5.2.3  排水管渠粗糙系数
表5.2.3 排水管渠粗糙系数
5.2.4 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5.2.4的规定取值。
表5.2.4  排水管渠的最大设计充满度
表5.2.4 排水管渠的最大设计充满度
    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,但当管径小于或等于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。
5.2.5 排水管道的最大设计流速宜符合下列规定:
    1 金属管道宜为10.0m/s;
    2 非金属管道宜为5.0m/s,经试验验证可适当提高。
5.2.6 雨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5.2.6的规定取值。
表5.2.6  雨水明渠的最大设计流速(m/s)
表5.2.6 雨水明渠的最大设计流速(m/s)
    2 当水流深度小于0.4m时,宜按表5.2.6所列最大设计流速乘以0.85计算;当水流深度大于1.0m且小于2.0m时,宜按表5.2.6 所列最大设计流速乘以1.25计算;当水流深度不小于2.0m时,宜按表5.2.6所列最大设计流速乘以1.40计算。
5.2.7 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应为0.6m/s;
    2 雨水管道和合流管道在满流时应为0.75m/ s;
    3 明渠应为0.4m/s;
    4 设计流速不满足最小设计流速时,应增设防淤积或清淤措施。
5.2.8 压力输泥管的最小设计流速可按表5.2.8的规定取值。
表5.2.8  压力输泥管的最小设计流速(m/s)
表5.2.8 压力输泥管的最小设计流速(m/s)
5.2.9 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。
5.2.10 排水管道的最小管径和相应最小设计坡度,宜按表5.2.10的规定取值。
表5.2.10 最小管径和相应最小设计坡度
表5.2.10 最小管径和相应最小设计坡度
5.2.11 管道在坡度变陡处,其管径可根据水力计算确定,由大变小,但不得超过2级,且不得小于相应条件下的最小管径。
条文说明
5.2.2 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。
5.2.3 根据现行行业标准《埋地塑料排水管道工程技术规程》CJJ 143-2010的有关规定,塑料管道的粗糙系数n均为0.009~0.011, 具体设计时,可根据管道加工方法和管道使用条件等确定,无资料时,按0.011取值。近年来,水泥砂浆内衬球墨铸铁管制造工艺逐渐提升,设计时粗糙系数可按0.011取值。
5.2.5 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。
5.2.7 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,应按本标准表5.2.10的规定的最小设计坡度取值。
5.2.9 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。
    随着综合管廊的不断普及,污水压力输送也给污水管入廊创造了良好条件。
5.2.10 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,并提高最小设计坡度。取消化粪池的地区,有条件的应适当放大管径,提高坡度,加强养护,避免淤积。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11。
表11 常用管径的最小设计坡度(钢筋混凝土管非满流)
表11 常用管径的最小设计坡度(钢筋混凝土管非满流)
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