武理工城市污水处理工程讲义07污水处理工程中的水力计算.docx

第七章污水处理工程中的水力计算7.1 管渠水力计算7.1.1 管渠水力计算的目的在污水的输送、处理过程中，常常会用到管道或渠道，根据污水的流量和输送时要求的坡度、流速和管道造价，运营费用等因素确定管道的直径、渠道的断面面积，同时计算出污水流经管渠的水头损失，即是管渠水力计算的目的。7.1.2计算公式常用的公式有流量公式：Q=W（7.1.1）流速公式：VcVri（7.1.2）式中：。为流量（mVs）心为过水断面面积（me为流速（m/shR为水力半径（mJ为水力坡度；C为谢才系数。谢才系数C值一般按曼宁公式来计算C=（7.1.3）式中：力为管壁粗糙系数，该值根据管渠材料而定，见表7.1.L表21.1排水管渠管壁粗植系数表管集科类a(ft陶土曾.铸铁管0.013混凝土和铜筋混凝土管水泥砂浆抹面如M0.013-0.0143?料管一石榭水泥管.铜管0.012聚拘传Sifi0.015紫蜘块石渠道0.017干离城石豪道0.020d025土明渠带或不带簟皮）0.025-0.0307.2堰流计算堰是一种流量计量工具，在污水处理工程中，常采用的堰有薄壁三角堰及平顶堰（宽顶堰）。在水处理构筑物中，出流堰还具有控制出水流埴和出水水质稳定的作用。堰的使用和计算因用途、堰上水深不同而不同。7. 2.1三角堰堰的缺口为三角形的称为三角堰，当所需测量的流量较小时(例如QVO.lm3s),采用三角堰，可减少测量所带来误差。图7.21为三角堰，当H=9(V时，称为直角三角堰薄壁堰，其流量公式为-0.021-0.200时Q=l.4s,2(7.2.1)A=O.301-0.350时Q=1.3432v(7.2.2)0.201-0.300BtQ=yd.4t5+1.343247)(7.2.3)式中：S为水头(m)：Q为流量(mQ.当A=60°时，其流量公式为QH0.R2625(测量人时，应在堰口上游3h处进行)8. 2.2宽顶堰当堰顶水平且厚度2.5V6HVIO时。在进口处形成水面跌落，堰顶范围内产生一段流线近似平行堰顶的渐变流动，这种堰流称为宽顶堰流。宽顶堰流分为有底坎和无底坎两种情况，当河渠水流经闸、桥涵等建筑物时，可按无底坎的宽顶堰流处理。另外，宽顶堰流还分为自由出流和淹没出流。1 .自由流宽项堰流(见图7.2.2)(V,基本公式Qtmb(7.2.4)或Q=4M6(7.2.5)式中：Q为流量(3sh，为堰顶宽度(m)：HC为包括行近流速的堰前水头，即Hn=A/+e(m)乙阳Vn为行近流速(mshm为自由溢流的流量系数，它与堰型、堰高等边界条件有关，即Mm6为侧收缩系数。流态判别界限：h.H<0.8,自由流；图7.2. 9.H0.8,淹没流；瓦为从堰顶起算的下游水深；W为从堰顶起算的上游水深。（2）有底坎宽顶堰的流埴系数。不同的进口堰头形状，其流量系数m有不同数值。1）进口边缘为直角时，见图02.3,当0<PH<3.0时C7.2. 6)3PiHznO.32÷O,Ol-46-当P/HAR.C时，加=。.292）进口边缘为圆角时，见图7.7.4图7 !> JIS7. 2. 4当0<PZ<3. C 时w= 036÷001(7.2. 7)当PH>30时,m=036.A斜坡式进口（见图7.2.5和斜角式进口（见图7.2.6）的流量系数可按表7.2.琏取。斜坡进口图7. 2 R图7. Z.h表N2I上游斜坡式进口流量系数册PiHC联0.51.01.52.02.500.3850.3850.3850.川50.3850.20.3720.3770.3800.M20.3820.40.3650.3730.3770.3800.3810.60.3610.3700.3760.3790.3800.80.3570.3680.3750.3780.3791.00.3550.3670.3710.3770.3782.003490-3630.3710.3750.3774.0C3450.3610.3703740.3766.00.3440.3600.3690.3740.3758.00.3430.3600.3690.3740.376CO0.3400.358d30.3730.375（3）无底坎宽顶堰的流量系数分为四种情况表Z21上游有*r斜角式进口的流.系数n.PlHf/H0.0250.050O.IOO2.OOO0.3850.3850.385O-3850.20.3710.3740.376l0.3770.40.3640.3670.3700.3730.60.3590.3630.3670.3700.80.35603600.3650.3680.3671.00.3530.3580.3632.00.3470.3530.3580.3634.00.3420.3490.3550.3616.00.3410.3480.3540.360QQ0.3370.3450.3320.3581）直角形翼墙（见图7.，7及表7.2.3）流量系数rrt=am工a-W.* gqEiG""一一.I图7一2.7直角翼墙2）八字形翼墙（见图7,2.2、表7.2.4）.图7.7.H表7.2.1直角形翼墙进口的平底宽顶堰流系数JR.bfB*0.OO.I0.20.30.40.5E0.3200.3220.3240.3270.3300.334bib0.60.70.80.91.0E0.3400.3460.35$0.3670.385表71.4八字形翼墙进口的平底宽顶堰流系数.b/BCtW0.51.02.00*0.00.3430.3500.3530.350O.1O.3440.331U.3340.3510.2O.3460.3520.3550.3520.3O.3480.3540.3570.3540.40.3500.3S60.3580.3560.50.3520.3580.3600.3580.6O.3560.3610.3630.3610.7O.3«00.3640.366O-3640.80.3650.3690.3700.3690.90.3730.3750.3760.375!.0O.38S0.3850.3850.3853】圆弧形翼墙（见图7.2.9、表7.2.5）.4）斜角形翼墙（见图7.2.1。、表2,Q表7,工S圆弧形翼墙进口的平底宽顶堰流系数M.r*686MaioO.toa>o0.400.00.3200.MSaMtasoau4a»7OiMO0.J0.321ama»samA.Mld0.324amax$OlSSIa3S4au9aM2“3OLmas400343Ou333a357aMO0.30d4amama349a35<KM20.SMa334a34<a351Ouis?a)O.MSamdO.MOa3$0ohmdMOaioa.mso.m&M<a359a3130>)M0.3Md370.10.3SSaM2aM50.1U0.17am0.3730.90.M7a>namO.37Samam0.37B1.00.MSa>esam0.MSO-MSaits0u3SS表726斜角形翼墙进口的平底宽顶堰流Jt系数il,/ao685Oi0506IOO0t00-a。anoOi1»OiMOd"50.3$0dla122Qu1370.341634，0.351dZamam0.M3aus0.1Md3.ttf(K341队3450.U90.2Md4ano0.3430.34?0.3S10.3¼as03340.340.3S0O.3S4aIM0.6amoasso0.3S4ais7a.mi0.7(K3U03SSO.»l0.M10.M40.SasssaMtax<amdMo.»636，amo.mamam.o0.3SO.MSdM5am(4)多孔闸流量系数的计算。对于多孔闸，其水流状态除受边墩影响外，还受中墩的影响，因而要综合考虑边墩和中墩对溢流能力的作用，其计算方法如下：(7.2.R)中"计算示怠图7.2.11若用表7.2.2.6直接计算流量系数，则侧收缩系数不再计算，综合流量系数为:式中：力为闸孔数：加.为中孔的流量系数，将中墩的一半看成边墩，如图7.2.11所示，再按墩形查表7.2.37.2.6,表中b/B用/(+4代替；为边孔流量系数，查表7.2.?7.2/,用6'/(从十)代替61(为AW边墩边线与上游河渠水边线的距离)。(5侧收缩系数。由于闸墩(包括翼墙、边墩和中墩)对水流的影响，使溢流堰进口水流发生横向收缩，增加了局部能量损失，从而影响溢流能力。这种影响以侧收缩系数G来反映，目前，计算。，多为经验式，因而应用时应注意经验式的适用范围。1】有坎宽顶堰流侧收缩系数计算=1.a=a,(1-I(7-2.9)Mk>»P/HBBl式中：户为上游堰高(m)：a为堰前水头(m)M为两墩间净宽(m)B为上游引渠宽，对于梯形断面近似用一半深处的渠道宽(m3为系数，闸墩(或边墩)墩头为矩形，宽顶堰进口边缘为直角时，-O.Kj闸墩(或边墩)墩头为曲线形，宽顶堰进口边缘为直角或圆弧时，=0.IOC上式的应用条件为：6BO.2.PH<3,O;当6/8V0.2时，用"8=0.2计算；当尸/>3.0时，用PH=30计算。2)无底坎宽顶堰侧收缩系数。对于无底坎宽顶堰边墩侧收缩对溢流能力的影响已包含在流量系数中，需单独计算时，按(7.2.9)式计