徐梦田排水管网课程设计计算书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流徐梦田排水管网课程设计计算书.精品文档. 四川理工学院课程设计 某县城排水管网课程设计 学 生： 徐梦田 学 号：12101030121 专 业：给水与排水工程 班 级：2012级2班 指导教师：李志华目录 1、 设计任务及设计资料 .3 1.1 设计题目 .3 1.2 设计资料 .32、 设计内容、原则及主要依据 .3 2.1 设计内容.4 2.2 基本原则 .5 2.2.1 系统布置原则 2.2.2 污水处理厂厂址的选择原则 2.2.3 设计依据3、 城镇（市）排水管网设计概述.63.1 排水体制及其选择 .63.2 污水管线设计 .7

2、3.2.1 布置形式 3.2.2 确定排水区间，划分排水流域 3.2.3 管道定线 3.2.4 控制点的确定 3.2.5 设计管段及设计流量的确定 3.2.6 排水管道的衔接 3.2.7 主要设计参数 3.2.8 污水的设计流量确定3.3雨水管线的设计 .13 3.3.1 划分排水流域和管道定线 3.3.2 划分排水管段 3.3.3 划分并计算各管段的汇水面积 3.3.4 确定各排水流域的平均径流系数值 3.3.5 确定设计重现期P、地面集水时间t1 3.3.6 求单位面积径流量 3.3.7 雨水的设计流量确定4、 污水管网设计内容 .16 4.1 在平面图上布置污水管道. 16 4.2街坊编

3、号并计算面积 . 16 4.3 划分设计管段，计算设计流量. 17 4.4污水水力计算步骤.195、 雨水管网设计内容 .245.1雨水干管的计算 .245.2.雨水水力计算.286、参考文献 .307、附录 .301.1设计题目：某市排水管网课程设计1.2、设计资料：1、设计区总平面图一张（比例为1：10000），图上标有每隔1米的等高线；工业企业、公共建筑及街坊布置；水体分布与风向玫瑰图。2、设计区地处陕南地区，平均设计人口密度为220人/公顷，建筑物室内有给排水管道，但无淋浴设备，采用分流制排水体制。3、工业企业污水量资料（1）生产污水量工程名称日平均产量（吨）单位产品水量（m3）KdK

4、h污水出口管底标高（m）氮肥厂125011.5100.80轧钢厂351011.3100.80人造纤维厂510011.799.40蒸汽厂76011.6101.50（2）职工生活污水量工程名称班制最大班人数每班工作时数热车间一般车间占最大班（%）淋浴占（%）占最大班（%）淋浴占（%）氮肥厂2260815908540轧钢厂3400840906050人造纤维厂3280815808520蒸汽厂2340818708220（3）公共建筑污水量建筑物名称最大日污水量（L/人.d）服务人数Kh池阳饭店2501001.8县医院4001501.6旅浴大楼180（每日工作8小时）3201.5职工大学11015001.

5、6火车站802501.5 4、工程地质资料：（1）按地层深度分：表土0.5米，砂质粘土1.8米，大孔性砂质粘土10.0米。（2）地下水位于地面以下5.5米。（3）地基承载力15吨/m2。 5、气象资料：（1）雨量资料：A1=3.00，C=1.38，n=0.65，b=0，m=2，t1=10min。（2）土壤冰冻冻深在地面以下0.5m。 6、设计地表性质：厂房占10%；沥青路面占20%；干砌砖面路面占20%；非铺砌路面占30%；草地占20%。 7、水体资料：（1）正常水位94.2m，最低水位91.70m，洪水位96.03m。（2）水体历年流量48m3/s,流速0.22m/s，pH=7.0。 8、设

6、计年限：近期为2012年，远期为2015年。 9、室外排水设计规范中的关于设计流量的表格，如下表城市规模特大城市大 城 市中、小城市用水情况分区最高日平均日最高日平均日最高日平均日一260410210340240390190310220370170280二190280150240170260130210150240110180三170270140230150250120200130230100170二区包括：四川、贵州、云南、黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；中、小城市指：市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。设计街坊人口

7、密度为220人/公顷，总人口数约为15万，根据规范可选用污水量定额为150L/（capd）2.设计内容、原则及主要依据2.1 设计内容 设计内容主要包括以下几部分：1排水工程系统方案的选择 （1）排水系统体制的选择； （2）污水厂的位置的选择； （3）确定排水管渠的走向及位置、布置污水管。 2. 排水工程系统设计计算2.2 基本原则2.2.1 系统布置原则 城市排水管网系统是城市的一项重要基础设施，是城市建设的重要组成部分，同时也是控制水污染、改善和保护水环境的的重要工程措施。在进行城镇排水管网系统的规划和布置时，通常应遵循以下原则：（1）排水管网系统的规划设计应符合城镇（市）的总体规划，并应

8、与其他单项工程建设密切配合，相互协调。（2）经济合理的确定管网密度，排水管网尽量分散，避免集中，排水路线应尽量短。（3）定线时，应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。（4）集中流量尽可能布置在管道上游；不宜将管线敷设在繁忙、狭窄的街道下。（5）城镇污水管网应考虑城市工业废水的接入，满足排入城市下水道水质的工业废水直接排入下水道，不满足标准的在厂内进行预处理后排入下水道。2.2.2 污水处理厂厂址的选择原则 在选择污水处理厂的厂址时，通常考虑以下因素：（1）污水处理厂处于城市下风向， 并与居民点或公共建筑保持一定的卫生防护距离。（2）污水处理厂厂址一般选在城镇（市）

9、河流的下游段，以避免管网中过多设置中途泵站。（3）处理水能自流排出受纳水体，且受纳水体具有足够的环境容量。 2.2.3 设计依据 （1）给水排水制图标准.GB/T501062001 （2）给水排水国家标准图集（S1、S2等） （3）给水排水工程专业毕业设计指南.李亚峰主编.化学工业出版社，2003年10月第一版 （4）排水工程（上册）.孙慧修主编.中国建筑工业出版社，1999年12月第四版 （5）室外排水设计规范.GB50014-2006 （6）泵站设计规范.GB/T 50265-97 （7）给水排水设计手册.第1、5、6、9、11册（均为第二版）.3 城镇（市）排水管网设计概述3.1排水体制

10、及其选择污水的不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制（简称排水体制）。排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。合流制是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。分流制是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。分流制又按有无完整的雨水管网分为完全分流至和不完全分流制。合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。下面从不同角度来分析各种排水体制的使用情况。从环境保护的角度来看，完全分流制排水系统卫生情况较好，基本上能满足当前我国环境保护的要求；但对于大气污染和地面严重的地区，由于降雨初期 较脏的雨水得不到处理，通

11、过雨水管网直接排放到受纳水体中，这对受纳水体 造成污染。截流式合流制排水系统从控制和防止水体的污染来看，是较好的；但在雨天仍然有相当部分的混合污水未经处理直接排入水体，使水体遭受污染。从工程造价的角度来看，合流制排水系统由于只敷设一套管道系统，故管道投资比分流制要低，据国外有的经验认为一般要低20%40%。但合流制的截流管、提升泵站和污水厂的容量都要比分流制的多；合流制管道的埋深也必须因同时排除工业废水和生活污水而要比雨水管道的埋深要大，这样增加了部分施工费用。虽然合流制在上述方面的造价比分流制的要大些，但管道部分的造价一般占排水工程总造价的50%70%左右，所以从总造价来看，合流制排水系统比

12、分流制排水系统的造价要低。从维护管理方面来看，分流制排水系统的维护管理比较简单。这是由于在设计时就可以保证其自清流速，因此管中一般不会发生沉淀，不易堵塞；而且其污水处理厂在晴天和雨天时的污水水质和水量变化较小，故分流制排水系统的管理维护比较简单。合流制排水系的维护管理较为复杂。这是因为合流制排水系统在晴天时，水力情况不佳，容易发生堵塞；在雨天时，暴雨在管中产生冲击力极强的水流，可将管中原有的部分沉积物冲走。但根据一些城市的排水管网管理经验，合流制排水系统的管道较分流制排水系统的管道容易堵塞。而且，合流制排水系统的污水处理厂的水质水量在晴天和雨天是变化较大，使污水处理厂运行管理复杂。因此管理较分

13、流制复杂。本次课程设计的县城的排水区域有两处水源充沛的水体，具有足够的环境容量。而且该城镇的街道断面较窄，管道的布置受到限制，经济角方面虑合流制的总造价比分流制低，但考虑城市的发展，且综合以上各原因考虑分流制排水系统。3.2污水管线设计3.2.1布置形式 考虑到城镇的地形是朝一边倾斜，坡度不是很陡，且该城镇西南部有流量较大的河流，因此该城镇的管网采用正交式布置。就是沿着大河的河岸自 东向西埋设主干管，让污水干管与主干管正交布置，利用地势，可将工业废水和各街区的生活污水较为迅速的输送至污水处理厂。3.2.2 确定排水区间，划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。排水流域是指在排水区界内，按

14、照一定要求所划分的不同排水区域。丘陵起伏地区通常根据等高线划分排水区域，通常分水线与流域界线一致。在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。3.2.3管道定线 在总平面图上确定污水管道的位置和走向。定线原则：尽可能在管线较短埋深较小的情况下让最大区域的污水能自流排出。3.2.4控制点的确定控制点是对整个污水管网的高程（埋深）起控制作用的那个点。控制点设置地点：距排放水体边远且地势低处，地形逆坡处，具有足够埋深的工厂污水排出口。连接应遵循的原则，尽量提高下游管段起点标高，以达到减小下游管段埋深的目的，尽量避免上游管段产生回水现象，防止上游管道产生淤积。下游管道的管底标高与上游管道的管底标高相同，称

15、为管底平接。但会产生回水现象，因此采用管顶平接。3.2.5设计管段及设计流量的确定两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（3070m）。 本段流量计算： 式中：q1设计管段的本段流量，L/s； F设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ生活污水量总变化系数； q0单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.公顷 可用下式求得 式中：n污水量标准，L/(人.d)； p人口密度，人/公顷。3.2.6 排水管道的衔接3.2.6.1连接应遵循的原则 尽量提高下游管段起点标高，以

16、达到减小下游管段埋深的目的，尽量避免上游管段产生回水现象，防止上游管道产生淤积。下游管道的管底标高与上游管道的管底标高相同，称为管底平接。但会产生回水现象，此采用管顶平接。3.2.6.2连接方式管径相异时采用“管顶平接”，管顶平接实质：下游管段起点管底标高上游管段终点管底标高管径差。管径相同时采用“水面平接”，水面平接实质：下游管段起点的水面标高上游管段终点的水面标高。跌水井连接：上下游高差大于1米时采用跌水井连接， 设计管段及设计流量，两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管

17、径长度较长时（3070m）。3.2.7主要设计参数设计充满度:在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值，如表管径（D）或暗管高（H）（mm）最大充满度（h/D）200-3000.55（0.60）350-4500.65（0.70）500-9000.70（0.75）10000.75（0.80） 设计流速：和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。本次课程设计采用钢筋混凝土圆管。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，（最好采用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

18、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 最小管径：为了养护工作的方便，常规规定一个允许的最小管径。本次课程设计采用的最小管径 厂区或庭院管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。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。（当一些管段的流速vvmin，不能按计算得出其管径的那段管段称为非计算管道。最小设计坡度：将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小坡度。本次课程设计采用的最小坡

19、度，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0.002，管径400mm 900mm的最小设计坡度为0.001。（给排水手册第五册）最小埋深：污水出户管的最小埋深一般采用0.50.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深也应有0.60.7m。根据街区污水管道起点最小埋深值，可跟据图4-1和（4-1）式计算出接到管网起点的最小埋深。 图4-2 街道污水管最小埋深示意式中 H 街道污水管网起点的最小埋深（m）； h 街区污水管起点的最小埋深（m）； Z1 街道污水管起点检查井处地面标高（m）； Z2 街区污水管起点检查井处地面

20、标高（m）； I 街区污水管和连接支管的坡度； L 街区污水管和连接支管的总长度（m）； 连接支管与街道污水管的管底高差（m）。车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。非车行道下的污水管道如能满足管道衔接的要求以及无动荷载的影响，其最小覆土厚度值也可适当减小。本次课程设计街坊污水管道起点的最小埋深为1.5m（工业企业另有规定，具体见基础资料）。设计中，污水管的衔接采用水面平接、管顶平接。一般地，管径相同的管道采用水面平接；管径不同的管道采用管顶平接。在地面坡度较大时，设置跌水井。排水管道系统上的构筑：连接暗井 当排水管道的管径大于800mm时，也可在连接管与排水管连接出不设检查井，而设连接

21、暗井。管径或暗渠净高（mm）最大间距（m）污水管道雨水（合流）管道2004003040500700506080010007080110015009010015002000（包含2000）1001202000可适当增大表-检查井的最大间距检查井 检查井常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。检查井在直线管渠段上的最大间距，一般可按上表采用。跌水井 目前常用的跌水井有两种型式：竖管式和溢流堰式。前者一般不做水力计算。当管径不大于200mm时，一次落差不宜超过6m。当管径为300400mm时，一次落差不宜超过4m。后者的主要尺寸及跌水方式等均应通过水力计算求

22、得。出水口 排水灌渠排入水体的出水口的位置和形式，应根据污水水质、下游用水的情况、水体的水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。 3.2.8污水的设计流量确定 3.2.8.1居住区生活污水量计算 按设计人口求定 式中：Q居生居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室外排水设计规范选用，欧洲的典型值为200（L/(d.人)），美国的典型值为25045（L/(d.人)）； N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用；（按设计水平年取值） KZ总变化系 是最大日最大时污水量与平均日平均时污水的比值 Kd日变化系数，是一年中最大日污

23、水量与平均日污水量的比值 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值 污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.3表-生活污水量总变化系数 注：当Q5L/s时，KZ=2.3；Q1000L/s， KZ=1.33.2.8.2工厂生活污水流量与工厂淋浴污水量式中： A1一般车间最大班职工人数，人； A2 热车间最大班职工人数，人； B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)； B2 热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2热车间

24、生活污水量时变化系数， 以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)； D2热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)； T 每班工作时数，h。 3.2.8.3工业废水设计流量 式中：Q工产 工业废水设计流量，L/s； m 生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品； M 产品的平均日产量； T 每日生产时间（h）； KZ 总变化系数，与工业企业性质有关。 污水的设计流量： (3-8) 式中：Q居生居住区生活污水设计流量，L/s； Q工 工业废水设计流量，L/s； Q工淋 工厂生

25、活污水流量与工厂淋浴污水量，L/s；3.3雨水管线的设计首先要收集和整理设计地区的各种原始资料，包括地形图，城市或工业区的总体规划，水文、地质、暴雨等资料作为基本的设计数据。然后根据具体情况进行设计。3.3.1划分排水流域和管道定线应根据城市的总体规划图或工厂的总平面图，按实际地形划分排水流域。本题中为沿江城市，该市被一条自东向西流动的河流分为南、北两区。根据该地区暴雨量较大的特点，每条干管承担面积不宜太大。由于地形对排出雨水情况有利，拟采用分散出口的雨水管段布置形式。雨水干管基本垂直等高线，布置在排水流域地势较低一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。为了充分利用街道边沟的排水能

26、力，每条干管起端100m左右可视具体情况不设雨水暗管。雨水支管一般设在街坊较低侧的道路下。3.3.2划分排水管段根据管段的具体位置，在管段转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管段交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。把两处检查井之间流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段。并从管段上游往下游按顺序进行检查井编号。3.3.3划分并计算各管段的汇水面积各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。地形平坦时，可按就近排入附近雨水管段的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。并将每块面积进

27、行编号，计算其面积的数值注明在图中。汇水面积除街区外还包括街道、绿地。3.3.4确定各排水流域的平均径流系数值通常根据排水流域内各类地面的面积数所占的比例，计算出该排水流域的平均径流系数，也可根据规划的地区类别，采用区域综合径流系数。3.3.5确定设计重现期P、地面集水时间t1前面已叙述过确定雨水灌渠设计重现期的有关原则和规定。设计应结合该地区的地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点选择设计重现期。各个排水流域雨水管道的设计重现期可选用同一值，也可选用不同值。根据该地建筑密度情况，地形坡度和地面覆盖种类，街区内设置雨水暗管与否等，确定雨水管道的地面集水时间。3.3.6求单位面积径流量q0是

28、暴雨强度q与径流系数的积，称单位面积径流量。即显然，对于具体的雨水管道工程来说，式中的P、t1、m、A1、b、c均为已知数，因此q0只是t2的函数。只要求得各管段的管内雨水流行时间t2,就可以求出相应于该管段的q0值。 3.3.7雨水的设计流量确定 3.3.7.1暴雨强度公式： 式中：q 设计暴雨强度，L/s*ha； P 设计重现期，年； t 降雨历时，min； A1,c,b,n地区气候参数，根据统计方法进行确定3.3.7.2 值的确定（1）考虑因素： 地面覆盖（铺砌）条件主要因素 地形（2） 加权平均法求定不同地表覆盖条件下综合的值： 式中：fi 汇水面积上各类地面的面积； i 相应于各类地

29、面的径流系数： F 全部汇水面积（ha）。3.3.7.3 t值的确定地面集水时间t1：查室外排水设计规范得，一般的5minP15min，因此， t1=10min。折减系数m：暗管折减系数m=2；明渠折减系数m=1.2，在陡坡地区，折减系数1.2m2。本次课程设计的坡度不是很陡，均采用暗管敷设，m=2。 3.3.7.4雨水管渠设计流量计算公式： 式中：Q雨水设计流量，L/s； 径流系数，其数值小于1； F汇水面积，公顷； q设计暴雨强度，L/s.公顷。3.3.7.5径流系数 径流量与降雨量的比值称为径流系数。通常汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，随着它们占有的面积比例变化，值也各异，所以整个

30、汇水面积上的平均径流系数值是按各类地面面积用加权平均法计算而得到.3.3.7.6设计重现期P 某特定值暴雨强度的重现期是指大于等于该值的暴雨强度可能出现一次间隔时间。本次课程设计的设计重现期P，查室外排水设计规范得 ，故P=1a。 4、污水管网设计内容 4.1 在平面图上布置污水管道 1、根据该区域的地形，在满足管线短，埋深浅的条件下，使最大流域的污水按重力流排放，主干管与河流走向一致，送至污水厂。局域排水管网如图4.2街坊编号并计算面积 将该区域内各街坊编上号码，并将各街坊的平面范围按比例计算出面积，将其面积值列入下表表 各街区面积汇总表街坊编号123456789街坊面积/ha4.67 4.

31、303.533.733.685.193.155.154.70街坊编号101112131415161718街坊面积/ha5.675.024.784.414.193.965.033.835.16街坊编号192021222324252627街坊面积/ha6.08 5.615.604.855.496.237.276.435.83街坊编号282930313233343536街坊面积/ha6.186.376.885.606.896.966.893.444.18街坊编号3738 39 4041街坊面积/ha4.012.953.393.583.65街坊编号氮肥厂轧钢厂人造纤维厂蒸汽厂池阳饭店县医院街坊面积/h

32、a 6.01 4.25 4.4515.973.766.56街坊编号旅浴大楼火车站 职工大学街坊面积/ha 5.49 1.12 10.624.3 划分设计管段，计算设计流量 根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点,集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起点的检查井并编上号码。本题主干管长5010余M，根据设计流量变化的情况，可划分1-2,2-3.3-4,4-5,5-6,6-7,7-8,8-9,9-10,10-11,10个设计管段，各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中只计算干管和主干管的设计流量。华丽丽的表格如下：管段编号 居住区生活污水量Q1 集中流量

33、 设 计流量(L/s) 本段流量转输流量q2(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量Q1 (L/s)本段(L/s)转输(L/s)街区编号街区面积（ha）比流量q0（L/(s.ha)）流量q1(L/s)1234567891011121-2-3.06-3.062-3346.890.3822.63-2.632.36.05-3.069.1126-27 53.680.3821.413.194.62.310.58-10.5827-28 153.960.3821.516.578.082.116.97- 16.9728-3 235.490.3822.1011.7313.832.027.6

34、6-27.663-4 33 6.96 0.3822.6616.4619.122.038.24-3.0641.34-5 326.890.3822.6319.1221.751.941.33-3.0644.3929-30 -0.35-0.3530-31 -2.652.652.36.100.520.236.8531-32 134.410.3821.684.255.932.213.05-0.7513.832-5 224.850.3821.855.937.782.217.12-3.7520.875-6 315.600.3822.1429.5331.671.857.01-6.8163.826-7 306.880.3822.6331.6734.301.861.74-6.8168.5533-34 -4.714.712.310.83-10.8334-35 -10.6210.622.122.30-22.3035-7 -17.2217.222.034.44-34.447-8 296.370.3822.4351.5253.951.791.72-6.8198.5368-62 -4.064.062.39.34-17.8927.2362-8 -9.639.632.120.22-24.5744.