第六章室外排水工程第七章水泵與站

土木建筑學(xué)院陳曦2014-2015學(xué)年第1學(xué)期建筑設(shè)備Building

Equipments第六章室外排水工程室外排水系統(tǒng)室外排水管道的布置與敷設(shè)室外污水管的設(shè)計(jì)計(jì)算雨水管道設(shè)計(jì)6.1

室外排水系統(tǒng)一、排水體制直泄式完全合流制系統(tǒng)合流制排水系統(tǒng)：當(dāng)生活污水、工業(yè)污水和雨水在同一排水系統(tǒng)匯集和排除時(shí)，稱(chēng)為合流制排水系統(tǒng)。（基建投資最?。┲毙故酵耆狭髦婆潘到y(tǒng)：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水全部納入一套管道系統(tǒng)中直接排入河道的系統(tǒng)稱(chēng)為直泄式完全合流制排水系統(tǒng)。建設(shè)優(yōu)點(diǎn)：采用這種系統(tǒng)時(shí)，街道下只有一條排水管道，因而比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：幾種污水匯集后都流入處理廠，使處理廠的規(guī)模過(guò)大，投資過(guò)多；不降雨時(shí)，排水管內(nèi)水量較小，管中水力條件較差；如果直接排入水體又極不衛(wèi)生。因此實(shí)際采用合流制排水系統(tǒng)的很少。一、排水體制截流式合流制定義：污水與雨水合流后排向沿河的截流干管，并在干管上設(shè)置雨水溢流井。不降雨水時(shí)，污水流入處理廠進(jìn)行處理；降雨時(shí)，管中流量增大，當(dāng)管內(nèi)流量超過(guò)一定限度時(shí)，超出的流量將通過(guò)溢流井溢入河道中。優(yōu)點(diǎn)：可減少污水對(duì)河道的污染；缺點(diǎn)：需興建污水處理廠。污水處理廠河流溢流井一、排水體制完全分流制定義：生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別以三個(gè)管道來(lái)排除；或生活污水與水質(zhì)相類(lèi)似的工業(yè)污水合流，而雨水則流入雨水管道。優(yōu)點(diǎn)：污水量穩(wěn)定；缺點(diǎn)：需建兩套管道系統(tǒng)，投資高。污水支管污水處理廠污水總干管污水管道雨水管道河流污水干管一、排水體制不完全分流制定義：是城市只設(shè)污水排水系統(tǒng)而不設(shè)雨水系統(tǒng)。雨水沿街道邊溝或明渠排入水體。特點(diǎn)：比較經(jīng)濟(jì)，但需具有有利地形時(shí)才能采用。在新建城市中，初期采用不完全分流制系統(tǒng)，先解決污水排除問(wèn)題。隨著城市的發(fā)展，道路逐漸完善，雨水管也建設(shè)起來(lái)，改為完全的分流制，從而有利城市的發(fā)展。二、室外排水系統(tǒng)的組成城市污水排水系統(tǒng)的組成庭院或街坊管道系統(tǒng)；街道排水管道系統(tǒng)；管道上的附屬構(gòu)筑物；中途提升泵站；污水處理廠；排出口及事故出水口。2、室外雨水排水系統(tǒng)的組成雨水口、雨水管、出水口、排洪溝。6.2

室外排水管道的布置與敷設(shè)一、街道排水支管的布置布置原則：簡(jiǎn)捷，盡可能地在埋深小的前提下，使庭院與街坊排水管都能靠自流接入。布置形式：低邊式、圍坊式、穿坊式。二、排水干管的布置形式排水管道系統(tǒng)在平面上的布置均呈樹(shù)狀網(wǎng)形式。管道系統(tǒng)布置和定線的原則是：盡可能在管線短、管道埋設(shè)深度淺的情況下，使最大區(qū)域的污水或雨水能自流排除。正交式：排水干管與地形等高線正交與河道流向成90°相交的布置形式。截流式平行式：干管和主干管的

與地形等高線基本平行。分區(qū)式：當(dāng)一個(gè)城市的地形高差相差很大時(shí)，可分設(shè)幾個(gè)排水區(qū)。分散式：按各區(qū)分散布置，自成系統(tǒng)。二、排水干管的布置形式河流截留式河流平行式河流正交式6.3

室外污水管的設(shè)計(jì)計(jì)算一、污水量計(jì)算——居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量（L/s）；——生活污水水量標(biāo)準(zhǔn)[L/（人·d

）]；1.生活污水量（1）居住區(qū)生活污水量Q1

=

24

360Q1nN

——設(shè)計(jì)人口；K

——總變化系數(shù)。一、污水量計(jì)算Q2

——工業(yè)企業(yè)生活污水流量（L/s）；A

——車(chē)間最大班人數(shù)；B

——相應(yīng)車(chē)間職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/（人·班）；Kh

——相應(yīng)車(chē)間生活污水量變化系數(shù)；C

——車(chē)間最大班使用淋浴人數(shù)，淋浴時(shí)間以60min計(jì)算；D

——相應(yīng)車(chē)間淋浴污水量標(biāo)準(zhǔn)；T

——每班工作時(shí)數(shù)。23600T

36001.生活污水量（2）工業(yè)企業(yè)生活污水量Q

=

A

B

Kh

C

D一、污水量計(jì)算Q3

——工業(yè)廢水流量（L/s）；m

——生產(chǎn)單位產(chǎn)品的平均廢水量（m3/單位產(chǎn)品）；M

——產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量；T

——

生產(chǎn)時(shí)數(shù)；K

——總變化系數(shù)。2.工業(yè)廢水量Q

=

m

M

K33600T3.城市污水設(shè)計(jì)流量

Q2

Q3——居民生活污水量；——工業(yè)企業(yè)生活污水量；Q1Q2Q3——工業(yè)廢水量。一、污水量計(jì)算二、城市排水管道設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)規(guī)定充滿度設(shè)計(jì)流速3.最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度4.污水管道的埋深埋深包括覆土深度和埋設(shè)深度。覆土深度：管道外壁頂部到地面距離；埋設(shè)深度：管道內(nèi)壁底到地面的距離?！督ㄖo水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003)P65

4.4二、城市排水管道設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)規(guī)定管道埋深深度影響因素冰凍深度污水管道的管底設(shè)在冰凍線以上0.15m，而其基礎(chǔ)仍在冰凍線下。地面活荷載規(guī)范規(guī)定車(chē)行道下管道的覆土厚度不宜小于0.7m。街道排水溝與街坊排水管的銜接二、城市排水管道設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)規(guī)定管道的銜接上下游管徑相同，流量相同時(shí)，按管底正常坡度銜接。上下游管徑相同，但下游流量有所增大時(shí)，上下游按水面平的方式銜接。上下游管徑不同，下游的水量也增大時(shí)，水面平和管頂平銜接均可。檢查井設(shè)置檢查井間距見(jiàn)

P133

表6-7。三、排水管道水力計(jì)算1.計(jì)算公式為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，城市污水管道的水力計(jì)算中假定水流是均勻流，采用

公式進(jìn)行計(jì)算：Q

——設(shè)計(jì)管段的流量（m/s）；

——過(guò)水?dāng)嗝娣e（㎡）；I1/

2nQ=

1

R2/3——水力半徑；——水力坡度；——管內(nèi)壁粗糙系數(shù)。RIn三、排水管道水力計(jì)算2.計(jì)算步驟計(jì)算管段劃分；計(jì)算管段內(nèi)的設(shè)計(jì)流量；采用計(jì)算圖表，列表計(jì)算各管段的管徑、流速、坡度及埋深。三、排水管道水力計(jì)算3.管段水力計(jì)算知道Q在計(jì)算圖表內(nèi)查查出充滿度h/D及管內(nèi)流速v設(shè)定管材（即確定粗糙系數(shù)n）設(shè)定管徑D和坡度I不合適，重新設(shè)定，直到合適為止6.4

雨水管道設(shè)計(jì)雨水道系統(tǒng)由雨水口、雨水管渠和檢查井、雨水出口等組成。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：雨水管道的定線布置；確定當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度；劃定設(shè)計(jì)管段，計(jì)算管段設(shè)計(jì)流量，確定管徑、坡度；定出管段的標(biāo)高及埋深。一、雨水道系統(tǒng)的布置1.雨水口雨水口宜設(shè)在地面徑流的匯集處，并應(yīng)設(shè)在街坊、庭

院的最低處。對(duì)不設(shè)雨水管道的庭院或街坊，雨水口應(yīng)設(shè)在雨水流經(jīng)的路口，并設(shè)在單位出 的上游路口。雨水口布置原則是不使雨水漫過(guò)路面。一、雨水道系統(tǒng)的布置2.雨水管線的布置布置在地勢(shì)低的一側(cè)，且應(yīng)與道路平行，雨水管道宜設(shè)在道路邊的綠或人行步道下，不宜設(shè)在交通干線下。當(dāng)?shù)缆穼挾却笥?0m時(shí)，應(yīng)在道路兩側(cè)分設(shè)，避免雨水管穿越道路過(guò)多。干管和主干管應(yīng)力求簡(jiǎn)短，就地分散將雨水排入水體。暗溝淺埋，注意節(jié)省埋深。二、雨水管道的計(jì)算雨量分析要素降雨量用降雨深度h(單位mm)或單位面積上降雨體積（m3/hm2）表示。降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)是指連續(xù)降雨的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以指降雨過(guò)程的總時(shí)間，也可指降雨過(guò)程中的某一連續(xù)時(shí)段，用t表示，單位min或h。二、雨水管道的計(jì)算1.雨量分析要素（3）降雨強(qiáng)度某一連續(xù)降雨時(shí)段內(nèi)，單位時(shí)間內(nèi)的降雨量，用i表示。i

hti——降雨強(qiáng)度，mm/min;h——降雨歷時(shí)t內(nèi)的降雨深度，mm；t——降雨歷時(shí)，min。二、雨水管道的計(jì)算1.雨量分析要素實(shí)際工程計(jì)算式q

10000

1000i

167i1000

60q——降雨強(qiáng)度，L/(s?h㎡)；i——以降雨深度表示的降雨強(qiáng)度，mm/min。（4）降雨的重現(xiàn)期與降雨頻率降雨重現(xiàn)期是指等于或大于該降雨強(qiáng)度的降雨每發(fā)生一次的統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔，P表示，單位為年。二、雨水管道的計(jì)算1.雨量分析要素（5）徑流系數(shù)雨水降落到地面后能夠流入雨水道系統(tǒng)的部分稱(chēng)為徑流。徑流系數(shù)為徑流量與降雨量的比值。二、雨水管道的計(jì)算2.暴雨強(qiáng)度公式q

167

A1

(1

c

lg

P)(t

b)n——降雨強(qiáng)度[L/（s·h㎡）]；——降雨歷時(shí)（min）；——重現(xiàn)期（年）；——為參數(shù)，根據(jù)各地雨量資料分析求得。qtPA

b、c、n3.計(jì)算管段的劃分一條計(jì)算管段是指管徑相同、坡度相同、管內(nèi)流量相同的連續(xù)管段。二、雨水管道的計(jì)算4.計(jì)算管段內(nèi)的流量計(jì)算qFq

167

A1

(1

c

lg

P)(t

b)n——雨水管內(nèi)的設(shè)計(jì)流量（L/s）；——徑流系數(shù)；——降雨強(qiáng)度[L/（s·h㎡）]；——設(shè)計(jì)管段所服務(wù)的匯水面積（h㎡）；QqFP

——重現(xiàn)期（年）；——降雨歷時(shí)。t二、雨水管道的計(jì)算5.管段的水力計(jì)算雨水管和合流制管道是按滿流計(jì)算的。水力計(jì)算一般是列表進(jìn)行。列出設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度、匯水面積、水流流到本管段的歷時(shí)計(jì)算出降雨強(qiáng)度q、本管段的設(shè)計(jì)流量設(shè)定管徑和坡度查出管內(nèi)流速如果合適，則記下計(jì)算結(jié)果不合適，重新設(shè)定第七章水泵與水泵站離心泵的構(gòu)造與基本參數(shù)離心泵的特性曲線和水泵裝置的工作點(diǎn)水泵站7.1離心泵的構(gòu)造與基本參數(shù)水泵：提升和輸送水或其它液體的機(jī)械。水泵有葉輪泵、容積泵、射流泵、氣提泵等。最常用的是葉輪泵。葉輪泵按照其工作原理分為：離心泵（軸進(jìn)，側(cè)出）、軸流泵（前進(jìn)后出）和混流泵三種。離心泵是靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)葉輪中的水作圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心力，水流在離心力的作用下獲得壓能，被輸送出去。軸流泵是靠螺旋槳般的水泵葉片將水流推升?；炝鞅玫脑斫橛陔x心泵和軸流泵之間。離心泵混流泵軸流泵一、離心泵的構(gòu)造離心泵的典型構(gòu)造一、離心泵的構(gòu)造1.葉輪葉輪是離心泵的主要部件，通過(guò)電 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使葉輪中間產(chǎn)生真空，水就會(huì)往真空處流入，水再通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將水排出，起一個(gè)推動(dòng)水作用。葉輪的材料是耐磨耐腐蝕的鑄鐵、鑄鋼、青銅、不銹鋼或陶瓷等。封閉式葉輪敞開(kāi)式葉輪半開(kāi)式葉輪一、離心泵的構(gòu)造2.泵軸泵軸是用來(lái)固定葉輪，同時(shí)也用來(lái)向葉輪傳遞能量的構(gòu)件，軸的一端裝著葉輪，而另一端是與電的軸相連的，電轉(zhuǎn)動(dòng)帶著葉輪旋轉(zhuǎn)，使葉輪工作。泵軸一、離心泵的構(gòu)造泵殼泵殼是包在葉輪外面的呈渦殼狀的零件。泵殼的作用：

1）連通吸水管，將水引入葉輪的吸

；使水進(jìn)入葉輪，并得到葉輪傳遞給它的能量后，沿著葉片進(jìn)入泵殼特殊的渦殼，渦殼的斷面沿流程逐漸擴(kuò)大，水流在渦殼中的流速逐漸減小，使水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能；是進(jìn)水管和壓水管的連接基體，它使葉輪、泵軸、吸水管和壓水管形成一個(gè)整體。一、離心泵的構(gòu)造4.泵座泵座的作用是固定泵殼，泵座通過(guò)螺栓被固定在泵與電機(jī)共同的底座上，底座通常是鑄鐵鑄成。大型水泵，泵與電機(jī)就沒(méi)有共同的底座。它們都是直接安裝在混凝土基礎(chǔ)上。一、離心泵的構(gòu)造密封裝置填料函填料函是在泵殼與軸相交的地方做成一個(gè)筒狀空腔，在其中裝有軸封、水封環(huán)，并加上填料。減漏環(huán)在葉輪的處，葉輪與泵之間存在間隙，雖然這里沒(méi)有向泵殼外漏水的問(wèn)題，但此處的間隙會(huì)造成葉輪出口的壓力水穿過(guò)葉輪與泵之間的間隙，回流入葉輪的進(jìn)水口，形成泵體內(nèi)的回流，使水泵的效率降低。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是減小這兩者之間的間隙，鑲上一個(gè)環(huán)——減漏環(huán)，這兩個(gè)環(huán)之間配合很好。6.軸承座泵軸是通過(guò)軸承和軸承座支承的。二、離心泵的基本參數(shù)流量反映水泵出水水量大小，單位用m3/h或L/s表示。揚(yáng)程反映水泵能將水提升的高度，一般用高度單位mH2O表示，簡(jiǎn)化后用m表示，也有用kPa和MPa表示的。軸功率、有效功率和效率軸功率是指電機(jī)輸給水泵的總功率，以N表示，單位用千瓦（kW）表示。有效功率是指水泵提升水做的有效的功率，用Nu表示。效率是有效功率與軸功率的比值。二、離心泵的基本參數(shù)轉(zhuǎn)速水泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，以n表示，單位為r/min。轉(zhuǎn)速對(duì)水泵的出水水量和揚(yáng)程都有很大影響。允許吸上真空高度及氣蝕余量允許吸上真空高度是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，水泵工作時(shí)允許的最大抽水高度，單位為mH2O。允許吸上真空高度反映水泵的吸水性能。用Hs來(lái)表示。汽蝕余量是指在水泵葉輪的進(jìn)水口（水壓最低的地方），水體所具有的壓力比在20℃時(shí)水的飽和蒸汽壓高出的數(shù)值，用Hsv表示，單位用mH2O表示。7.2

離心泵的特性曲線和水泵裝置的工作點(diǎn)一、離心泵的特性曲線六個(gè)基本參數(shù)：流量Q、揚(yáng)程H、功率N、轉(zhuǎn)速n、效率η、吸水高度Hs.特性曲線種類(lèi)：設(shè)定n為常數(shù)，H—Q、N—Q、η—Q曲線，Q一般為橫坐標(biāo)。特性曲線反映水泵的性能，是工程設(shè)計(jì)中選用水泵的重要依據(jù)。二、管路的特性曲線管路中阻力損失與管道中流量的關(guān)系曲線（HL-Q）。HL=SQ2HL——管路中的總水頭損失（mH2O）S——管路中的總阻力系數(shù)Q——管道中的流量（m3/s或L/s）靜揚(yáng)程Hw

H=Hw+HL=Hw+SQ2三、水泵的工作點(diǎn)水泵的出水量Q與揚(yáng)程必須同時(shí)落在水泵的特性曲線上和管路的特性曲線上，此時(shí)水泵才能有穩(wěn)定的出水量和穩(wěn)定的揚(yáng)程，同時(shí)水泵的功率和效率也有對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定值。這個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)在特性曲線上反映為一個(gè)點(diǎn)，稱(chēng)為水泵的工作點(diǎn)或工況點(diǎn)。四、工作點(diǎn)的改變1.提升高度Hw的改變四、工作點(diǎn)的改變2

管路阻力改變7.3

水泵站一、水泵選擇選擇的參數(shù)依據(jù)：流量、揚(yáng)程。水泵的選擇：水泵的流量Q大于給水系統(tǒng)的最大小時(shí)的設(shè)計(jì)流量q。泵揚(yáng)程H大于最大小時(shí)設(shè)計(jì)流量所需的壓力。一、水泵選擇設(shè)計(jì)總流量對(duì)于建筑內(nèi)的供水水泵，設(shè)計(jì)供水總流量應(yīng)根據(jù)生活用水量和時(shí)變化系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。消防泵應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的消火栓同時(shí)工作的數(shù)量和每個(gè)消火栓的流量計(jì)算。對(duì)于城市供水應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，得出總供水流量。揚(yáng)程H=Hw+HL+HFH——水泵揚(yáng)程，m;Hw——水泵吸水井最低水位到供水最高點(diǎn)的地形高差，m;HL——從吸水井到供水最不利點(diǎn)的水頭損失，m；HF——最不利點(diǎn)用水設(shè)備要求的 水頭。一、水泵選擇同時(shí)工作水泵臺(tái)數(shù)考慮因素：滿足最大用水量的要求；適應(yīng)用水量的變化；備用，以防突發(fā)事故。水泵型號(hào)一個(gè)水泵站采用多種型號(hào)的水泵時(shí)，有運(yùn)行調(diào)度靈活，方便的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于維修和備用零件帶來(lái)不便，一般應(yīng)使

型號(hào)減少或采用同一型號(hào)的水泵。水泵的具體型號(hào)的確定，應(yīng)根據(jù)具體的使用條件和安裝場(chǎng)地的限制等確定。二、水泵房平面布置1.水泵房的平面布置形式單排并列式：機(jī)組軸房的長(zhǎng)度單