导流墙设计方法

发布于：2023-02-03 11:22:03 来自：给排水工程/中水处理回用 [复制转发]

原来画生物池的时候老瞎画，没有具体去想想细节，比如：好氧池导流墙到底是开口好还是直接做个通顶好，半圆导流墙到底该怎么设计。闲出屁来抠抠细节，发现还挺有点东西。

1 直线导流墙设计^[1]

1.1导流墙开洞还是一端断开

A2O生化池O段为推流曝气池池型：水从池的一端进入，从另一端出去，为了使推流曝气池内流体混合均匀，以达到良好的推流效果，常常会考虑在池体中加导流墙，导流墙设置的原则一般为池长与池宽(L/B)之比介于5~l0之间。AO生化池O段导流墙布置一般有以下两种模式：1 )导流墙一端与池壁连接，另一端未与池壁连接(如图1)，此种形式水流条件较好，较常用；2)导流墙两端均与池壁连接，过水采用在一端开洞的形式，此种形式较第一种形式在洞口处水力条件差点，会增加一定的水损(很小)及淤积(很小)，一般较少使用，但通过合理的洞口设计可以将这种不利降低到最低(不会影响处理效果)。

直线导流墙开口布置示意图

根据计算第一种导流布置墙形式只能采用柔性底板计算模式，本文不再讨论。第二种导流布置墙形式当B>6m时，也只能采用柔性底板计算模式，当B小于等于6m时，可以采用刚性底板计算模式，因此当设计的A2O生化池O段L<30米，B<6m，且抗浮计算为最不利因素时，从经济角度考虑，设计应尽可能采用导流墙布置形式二。

1.2结论

（1）当A2O生化池O段的渠宽B≤6m时（小规模污水厂），且抗浮水位较高时，可以采用第二种导流墙布置墙形式以满足刚性底板计算要求，以最大限度的节省投资。

（2）采用导流墙布置形式二虽然会增加很少的水损及淤积（设计合理基本可忽略）但相比较巾省的土建投资，是值得的。

（3）为尽量减少洞口开设造成水损及淤积，洞口应尽量大，根据计算洞口在竖向上的开设对结构计算影响较大，洞口设置原则为：1）洞底距池内底0.5m（宜≥0.5倍底板厚度），2）洞顶距离水面以下0.5m。

2 半圆导流墙设计

2.1 导流墙偏心距的推导

导流墙设置后要能改善下游断面流速分布不均，理想的结果是水流经过导流墙后，导流墙内外侧断面平均流速相等，导流墙偏心距计算公式可据此导出x后求出。推导过程里面用了不少积分，微信这个破玩意显示公式比较费劲，推导过程也比较无聊，所以直接上结论，具体哪个字母表示啥直接看下图就明白了，咱又不是写论文，就不搞这么严谨了：

2/R**2*x**3-3/R*x**2-x+2*b=0

2.2 偏心距的计算

导流墙偏心设置可改善导流墙下游沟段的流速分布，偏心距的大小可参照如下公式计算结果。

通常，生物池好氧池宽度b大约为5~10m。首先设导流墙半径R为池宽b的一半。由于上述表达式为3次方程，图中x可以通过python求出

Import sympyfor b in [5,6,7,8,9,10]:  R=b/2  x=sympy.symbols('x')  a=sympy.solve([2/b**2*x**3-3/b*x**2-x+2*R],[x])  print(a)

结果如下

[(-3.09016994374947,), (2.50000000000000,), (8.09016994374947,)][(-3.70820393249937,), (3.00000000000000,), (9.70820393249937,)][(-4.32623792124926,), (3.50000000000000,), (11.3262379212493,)][(-4.94427190999916,), (4.00000000000000,), (12.9442719099992,)][(-5.56230589874905,), (4.50000000000000,), (14.5623058987491,)][(-6.18033988749895,), (5.00000000000000,), (16.1803398874989,)]

可见，在导流墙半径R为池宽的一半时，δ=x-R=0不需要设置偏心距。注意一下3次方程有三个跟，复数解就不考虑了。

同理，我们设置导流墙半径小于池宽和大于池宽，解如下：

小于时

Import sympyfor b in [5,6,7,8,9,10]:  R=b/2.5  x=sympy.symbols('x')  a=sympy.solve([2/b**2*x**3-3/b*x**2-x+2*R],[x])  print(a)

[(-2.8782742976193 + 0.e-22*I,), (2.09791988296182 - 0.e-22*I,), (8.28035441465748 - 0.e-21*I,)][(-3.45392915714316 + 0.e-22*I,), (2.51750385955419 - 0.e-22*I,), (9.93642529758897 + 0.e-20*I,)][(-4.02958401666702 + 0.e-22*I,), (2.93708783614655 - 0.e-22*I,), (11.5924961805205 + 0.e-20*I,)][(-4.60523887619088 + 0.e-22*I,), (3.35667181273892 - 0.e-22*I,), (13.248567063452 + 0.e-22*I,)][(-5.18089373571474 + 0.e-22*I,), (3.77625578933128 + 0.e-19*I,), (14.9046379463835 + 0.e-20*I,)][(-5.7565485952386 + 0.e-22*I,), (4.19583976592365 - 0.e-22*I,), (16.560708829315 - 0.e-21*I,)]

大于时

Import sympyFor b in [5,6,7,8,9,10]:  R=b/1.5  x=sympy.symbols('x')  a=sympy.solve([2/b**2*x**3-3/b*x**2-x+2*R],[x])  print(a)

[(-3.39766653414083 + 0.e-20*I,), (3.17657731998687 + 0.e-20*I,), (7.72108921415395 + 0.e-20*I,)][(-4.07719984096899 + 0.e-20*I,), (3.81189278398425 + 0.e-20*I,), (9.26530705698474 + 0.e-20*I,)][(-4.75673314779716 + 0.e-20*I,), (4.44720824798162 + 0.e-19*I,), (10.8095248998155 + 0.e-20*I,)][(-5.43626645462532 + 0.e-20*I,), (5.082523711979 + 0.e-22*I,), (12.3537427426463 - 0.e-22*I,)][(-6.11579976145349 - 0.e-22*I,), (5.71783917597637 + 0.e-19*I,), (13.8979605854771 + 0.e-20*I,)][(-6.79533306828165 + 0.e-20*I,), (6.35315463997375 - 0.e-22*I,), (15.4421784283079 + 0.e-22*I,)]

同理可计算导流墙半径R大于和小于池宽时的偏心距，得出结论如下：

2.3 建议

当导流墙的半径不同时，算出的偏心距的大小是不同的，当导流墙半径R=b/2时，偏心距△为0；当导流墙半径R 0，且半径越小，偏心距越大；当导流墙半径R>b/2时，偏心距△<0，即导流墙圆心在下游沟段，且半径越大，偏心距绝对值越大。

在设置一道导流墙的场合，如果导流墙的半径等于沟宽的一半，可不考虑偏心设置；如果导流墙的半径小于沟宽的一半，导流墙需偏心设置，且导流墙的圆心位于上游沟段；如果导流墙的半径大于沟宽的一半，导流墙也需偏心设置，且导流墙的圆心位于下游沟段；导流墙的半径与沟宽一半的差值越大，偏心距的绝对值越大；导流墙的偏心距一般不超过0.5m。

导流墙在下游引伸L长度，一般L=R^[2]。

所以尽量让半圆导流墙直径等于一半池宽比较省事。

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