排水管渠系統(tǒng)第1頁/共74頁第一章

排水管渠系統(tǒng)第2頁/共74頁第一節(jié)

排水系統(tǒng)體制和組成第3頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制排水系統(tǒng)：為了系統(tǒng)地排出和處置各種廢水而建設(shè)的工程設(shè)施為排水系統(tǒng)；排水體制：污水的不同排出方式形成的排水系統(tǒng)，稱排水體制或排水制度，分合流制和分流制。1.1排水系統(tǒng)的體制第4頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.1.1合流制是生活污水、工業(yè)廢水和雨水在同一管道內(nèi)排出，分流制是污水(生活污水和工業(yè)廢水)在污水管道，而雨水在雨水管道排出。合流又分直排合流和截流合流，見圖1-1和1-2。第5頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制直排合流：雨水污水混合水不經(jīng)過處理，直接從排水管道進入地面水體，早期此類排水系統(tǒng)較多，系統(tǒng)中僅有排水管道，沒有污水處理設(shè)施，由于污水不處理，污染嚴重，盡管投資少，但已經(jīng)不用。直排合流①合流支管②合流干管③河流第6頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制截流合流：在合流干管末端靠近排放口處設(shè)置截流干管，將截流干管的污水引入污水處理廠，晴天及初雨時的污水流入污水廠，雨天則雨污混合水大部分直接流入地面水體。適宜在老城區(qū)的改造。對于多雨地區(qū)污染可能仍很嚴重。①合流干管②溢流井③截流干管④污水廠⑤出水口⑥溢流干管⑦河流截流合流第7頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.1.2分流制分流制：雨水和污水在兩套或兩套以上管道排除，各自獨立。分流制又分為完全分流，不完全分流和截留分流。見圖1-3，1-4，1-5。第8頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制完全分流：雨水系統(tǒng)和污水系統(tǒng)各自獨立，污水經(jīng)過污水管道系統(tǒng)，雨水經(jīng)過雨水管道系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)各不關(guān)聯(lián)。但是存在初雨污染問題。①污水干管②污水主干管③污水廠④出水口⑤雨水干管⑥河流完全分流第9頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制不完全分流：只有污水系統(tǒng)，沒有完整的雨水系統(tǒng)，雨水通過地表漫流或不成系統(tǒng)的管渠流出。①城市建設(shè)初期，先建污水系統(tǒng)，后建雨水系統(tǒng)；②地形合適，地面坡度較大，雨水很快進入地面水體；③小城鎮(zhèn)；④地面水系非常豐富、管渠縱橫分布等。①污水干管②污水主干管③污水廠④出水口⑤小河⑥河流不完全分流第10頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制截流分流：稱為半分流，雨水污水兩套系統(tǒng)，雨水系統(tǒng)的初雨截流進入污水干管并進入污水處理廠，解決了完全分流的初雨污染問題。①污水干管②污水主干管③污水廠④出水口⑤雨水干管⑥跳躍井⑦河流第11頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制初雨污染:①截流了初雨并不保證污染問題，降雨發(fā)生后一段時間，流量增加，管道沉積物沖刷“沉渣泛起”，實踐證明污染仍非常嚴重；②難以很好截流初雨，不同地段的初雨并不同時到達污水廠或者截流干管，初雨和非初雨混合了；③不同雨型、雨量情況下對初雨難以界定；④初雨污染與地面面源污染密切相關(guān)。第12頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制經(jīng)濟技術(shù)與效益分析：(1)．直排合流:投資少,但污染嚴重,已經(jīng)不用；(2)．截流合流:投資少,雨天存在污染問題,初雨/小雨不污染,較大的雨發(fā)生雨污混合水直接進入水體,對污水廠沖擊明顯。(3)．完全分流:造價高,存在初雨污染。(4)．不完全分流:造價低,但適用范圍有限,作用類似完全分流。(5)．截流分流:造價高,污染最少。(6)．(完全處理):雨水污水全部流入污水處理廠,全部處理,費用極大,實際難以實施,沒有必要。第13頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.1.3混合排水制：既有合流也有分流的情況，多為老城區(qū)改造的結(jié)果。我國設(shè)計規(guī)范要求分流，下列情況可以合流：(1).發(fā)展受到限制的小城鎮(zhèn)，附近有水量充沛的合流或近海；(2).地下設(shè)施太多，布置兩套管道困難；(3).雨水較少的地區(qū)。實際情況：混接(錯接)極其嚴重。第14頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制管渠系統(tǒng)-收集輸送污水；污水廠-處理污水；出水口-處理后的廢水排入水體。1.2．排水系統(tǒng)的組成第15頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.2.1城市污水系統(tǒng)：房屋污水管道，建筑排水。水封管、支管、豎管、出流管。城市污水管道及附屬構(gòu)筑物，支管、干管、總干管。及管道上存在附屬構(gòu)筑物。如窨井、跌水井、倒虹管。污水泵站和壓力管道，從污水泵站到污水處理廠。污水廠，污水處理設(shè)施，工業(yè)廢水多稱廢水處理站。出水口和事故出水口，污水排放到地面水體的設(shè)施，事故出水口一般在污水泵站，污水不經(jīng)過處理而排放。第16頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.2.2工業(yè)廢水系統(tǒng)：車間內(nèi)部管道系統(tǒng):收集廢水,有可能存在車間廢水處理設(shè)施.廠區(qū)內(nèi)管(管)道系統(tǒng)及附屬構(gòu)筑物:有可能不只1套,清污分流.污水泵站和壓力管道，同城市污水系統(tǒng).廢水處理站(廠)，污水處理設(shè)施,處理后污水直接排放或進入市政管網(wǎng).出水口和事故出水口.如果是排放到城市污水管渠系統(tǒng)，則可能只有前兩者。第17頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制1.2.3雨水系統(tǒng)房屋雨水管道系統(tǒng)，雨水斗。小區(qū)或廠區(qū)雨水管道系統(tǒng)，接受雨水需要雨水口。街道雨水管道系統(tǒng)。與污水管道系統(tǒng)類似，有附屬構(gòu)筑物。雨水泵站，要盡量避免，因為雨水流量太大。出水口。第18頁/共74頁1.排水系統(tǒng)體制關(guān)于中水：中水又叫“再生水”，主要是指城市或生活污水經(jīng)處理后達到國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。在美國、日本、以色列等國，廁所沖洗、園林和農(nóng)田灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設(shè)備補充用水等，都大量地使用中水。為了有效利用中水，日本在上水道和下水道之間，專門設(shè)置了中水道。

第19頁/共74頁第二節(jié)

排水管渠及其附屬構(gòu)筑物第20頁/共74頁2.

排水管渠管渠：明渠和暗管，加蓋明渠。暗管：管道是預(yù)制的圓形管道，管直徑小，<2m。渠是現(xiàn)場制造，形狀也多不為圓形，而是根據(jù)需要確定。2.1．管渠(管道與管渠)第21頁/共74頁2.排水管渠管道和管渠的要求：1.不能滲漏，否則滲入造成流量增加，或滲出造成污染地下水，或造成地基結(jié)構(gòu)破壞；2.耐腐蝕，因為某些廢水污水有腐蝕性；3.內(nèi)壁整齊光滑，水流阻力小4.強度要高，耐靜荷載或動荷載(路面下)，保證運輸和施工；5.價格要低，管道的材料是管道造價的重要因素。第22頁/共74頁2.排水管渠管道為圓形預(yù)制管，圓形原因:1.水力性能好，一定的斷面面積，水力半徑最大，獲得的流量和流速最大；2.制造，運輸，養(yǎng)護，方便；3.用材料最節(jié)省最經(jīng)濟；4.承受荷載也較大。2.2管道以及材料第23頁/共74頁2.排水管渠2.2.1混凝土管混凝土管的管徑較小，多小于0.45m，長度多為1m，適用于管道埋深較小，當(dāng)埋深大或需要承受壓力大或地質(zhì)條件差，需要鋼筋混凝土管。材料來源廣泛，容易制備；耐腐蝕性能差，耐滲透性能差，管節(jié)多。第24頁/共74頁2.排水管渠2.2.2

鋼筋混凝土管管徑大，長度可以1-3m，優(yōu)點：制造方便，取材容易，根據(jù)壓力的不同制造無壓管、低壓管和預(yù)應(yīng)力管，價格低廉，應(yīng)用多。缺點是耐酸堿和腐蝕性能差、抗?jié)B漏性能差、管節(jié)長度小，故接頭較多，施工較復(fù)雜，自重大，運輸搬運麻煩。第25頁/共74頁2.排水管渠

2.2.3塑料和玻璃鋼密度小,耐腐蝕,水流阻力小,管節(jié)長,施工安裝方便,不滲漏,綜合成本低等特點.硬質(zhì)聚氯乙烯(UPVC,PVC-U):與傳統(tǒng)的鑄鐵管相比，PVC—U排水管具有以下特點：管材輕密度小，機械強度較高,耐腐蝕性好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，水流阻力小，粗糙系數(shù)n只有0.009，不結(jié)水垢,接口密封性能好,施工安裝方便,等特點.多用在建筑排水。缺點:1.管道容易變形.2.噪音大;3.與混凝土熱脹冷縮不同,樓板容易漏水。第26頁/共74頁2.排水管渠聚乙烯管(PE),高密度聚乙烯管(HDPE),聚氯乙烯(PVC).夾砂玻璃鋼管(RPM)這類管材耐腐蝕性強、輕質(zhì)高強、輸送流量大、安裝方便、工期短、綜合投資低，用于排水工程有著鋼筋混凝土管無可比擬的優(yōu)越性,綜合造價中,使用維護成本低。第27頁/共74頁2.排水管渠2.2.4陶土管由塑性粘土燒制而成，最大的特點是耐酸腐蝕。也可以根據(jù)需要制成釉質(zhì)陶土管，(加鹽)，以進一步減小水流阻力，改善抗?jié)B透性能和耐腐蝕程度。陶土管管徑小，小于0.8m,因為大口徑容易變形,廢品率高,管長度也小,<0.8m。特點：水流阻力小,耐腐蝕,抗?jié)B性能好,尤其是耐酸。質(zhì)地脆,容易碎,運輸不方便；耐壓抗拉強度小，埋深大或土壤質(zhì)地松或需要大的荷載均不能用；管節(jié)多，施工麻煩。第28頁/共74頁2.排水管渠2.2.5.金屬管(鑄鐵管和鋼管)多用在壓力特別大的場合。特點：強度大、抗震、抗拉、抗壓性能好；抗?jié)B漏性能好，水流阻力小，管節(jié)長度大，運輸施工容易；價格昂貴，耐腐蝕性能差。通常需要進行防腐處理.第29頁/共74頁2.排水管渠2.2.6.管渠材料大型管渠需要現(xiàn)場澆制(鋼筋混凝土)，鋪砌(磚石)，安裝。材料也可以用磚、石頭等。管渠底部多混凝土做基礎(chǔ)，渠身可以用磚砌，渠頂一般需要鋼筋混凝土或做拱形頂。磚一般耐腐蝕性能也較好。第30頁/共74頁2.排水管渠管徑大1.5m多用管渠,不是預(yù)制管,而是現(xiàn)場澆制或鋪砌。斷面形狀：要滿足靜力學(xué)和水力學(xué)的要求，管渠穩(wěn)定，能夠承受各種荷載；水力學(xué)要求有排水能力強而且水的流速不能過低或過高；經(jīng)濟上要求造價低，節(jié)省材料；養(yǎng)護上要求便于清淤。(1).圓形，1.水力性能好，一定的斷面面積，水力半徑最大，獲得的流量和流速最大；2.制造，運輸，養(yǎng)護，方便；3.用材料最節(jié)省最經(jīng)濟；4.承受荷載也較大。2.3渠道及其斷面形狀第31頁/共74頁2.排水管渠(2).半橢圓形，上部是橢圓下部是弧形，可以更好地承受壓力，所以可以減小管厚度，需要流量維持較大，否則容易淤積。第32頁/共74頁2.排水管渠(3).馬蹄形：形狀近似半橢圓形，上部圓形，下部弧形，但高度小，埋深小，所以適合地質(zhì)條件差或地形平坦需要埋深小的地區(qū)。但回填需要堅實，否則渠道穩(wěn)定性差。(4).蛋形：理論上小流量仍可以維持流速,適宜流量變化大的場合。馬蹄形蛋形第33頁/共74頁2.排水管渠(5).矩形：渠穩(wěn)定性好,施工容易,但水力條件差，所以可以改進為拱頂矩形、弧形流槽矩形、帶低流槽矩形等形狀。(6).梯形：適用明渠，造價低。拱頂矩形弧底矩形凹底矩形梯形矩形第34頁/共74頁2.排水管渠

(1).窨井窨井，又稱檢查井，設(shè)置在管道的交叉、轉(zhuǎn)彎、尺寸變化、坡度變化、一定距離的直線管道或需要跌水、需要水封等情況下設(shè)置的井.作用是檢查、清通和連接管道。2.4管渠系統(tǒng)上的附屬構(gòu)筑物第35頁/共74頁2.排水管渠窨井的組成：1.井底(包括基礎(chǔ))、井身、井蓋(包括蓋座)第36頁/共74頁2.排水管渠第37頁/共74頁2.排水管渠井底半圓形流槽

第38頁/共74頁2.排水管渠井蓋第39頁/共74頁2.排水管渠《室外排水設(shè)計規(guī)范》GB50014-2006

第40頁/共74頁2.排水管渠井底需要半圓形流槽,污水管道流槽頂與上下游管道管頂平、或0.85管徑處平(大管),雨污合流與0.5管徑處平。流槽到井壁有管肩,以便工作人員下井,應(yīng)有坡度,避免淤泥沉積。帶落底的沉泥槽,有利于清淤。井身構(gòu)造,淺井-直壁圓柱形,需要下人的井-井筒、漸縮部、工作室。井筒:直徑≥0.7m,工作室：直徑≥1.0m,高度需要1.8m,井身偏向進水側(cè)需要保持直立.井蓋：鑄鐵或鋼筋混凝土。位于車行道和經(jīng)常啟閉的檢查井，應(yīng)采用有足夠承載力并具防盜功能的井蓋與井座。第41頁/共74頁2.排水管渠(2).跌水井設(shè)有消能設(shè)施的檢查井。上下游管道落差小，一般不設(shè)置跌水井，而是將窨井底部改為斜坡。管道跌水水頭為1.0～2.0m時，宜設(shè)跌水井；跌水水頭大于2.0m時，應(yīng)設(shè)跌水井。管道轉(zhuǎn)彎處不宜設(shè)跌水井。跌水井的進水管管徑不大于200mm時，一次跌水水頭高度不得大于6m；管徑為300～600mm時，一次不宜大于4m。跌水方式一般可采用豎管或矩形豎槽。管徑大于600mm時，其一次跌水水頭高度及跌水方式應(yīng)按水力計算確定。第42頁/共74頁2.排水管渠管徑較小，跌水方式一般可采用豎管或矩形豎槽。第43頁/共74頁2.排水管渠管徑較大，跌水方式一般可采用階梯式跌水井。

第44頁/共74頁2.排水管渠(3).水封井對工業(yè)廢水而言，若含有容易燃燒的爆炸的氣體(揮發(fā)性物質(zhì))，必須設(shè)置水封井，水封井水封深度為0.25m。具有隔斷氣體流通的功能，井上宜設(shè)置通風(fēng)設(shè)施，井底應(yīng)設(shè)置沉泥槽。水封井以及同一管道系統(tǒng)中的其他檢查井，均不應(yīng)設(shè)在車行道和行人眾多的地段，并應(yīng)適當(dāng)遠離產(chǎn)生明火的場地。第45頁/共74頁平面圖剖面圖仿真圖水封井第46頁/共74頁2.排水管渠(4).溢流井(截流井)溢流井作用，旱流將污水輸送到污水廠，雨天大部分溢流到河流(仍有部分到污水廠)。截流槽式、溢流堰式、跳躍堰式。截流井宜采用槽式，也可采用堰式或槽堰結(jié)合式。管渠高程允許時，應(yīng)選用槽式，當(dāng)選用堰式或槽堰結(jié)合式時，堰高和堰長應(yīng)進行水力計算。截流倍數(shù)。第47頁/共74頁截流槽式溢流井①合流管道

②截流管道③溢流管道第48頁/共74頁2.排水管渠溢流堰式溢流井①合流管道

②截流管道③溢流管道第49頁/共74頁2.排水管渠(5).跳躍井跳躍堰式截流井(跳躍井)多用在半分流制排水系統(tǒng)，當(dāng)雨水流量大時，由于流速加快，雨水越過隔墻，全部雨水污水直接進入水體。能夠截流初雨污染。對污水廠的沖擊負荷較小。我國無工程實例。第50頁/共74頁2.排水管渠跳躍井平面圖、剖面圖①雨水入流干管②雨水出流干管

③截流干管④隔墻第51頁/共74頁2.排水管渠(6).沖洗井為了防止污泥的淤積而設(shè)置。自動沖洗井，構(gòu)造復(fù)雜，費用高。人工沖洗井結(jié)構(gòu)簡單，井身具有一定的容積，水位有一定的高程，開啟閥門，沖洗下游管道。第52頁/共74頁2.排水管渠第53頁/共74頁2.排水管渠(7).潮門井為了防止潮水到灌而設(shè)置。臨海的管道，當(dāng)潮水上漲，水位高于管道內(nèi)水位。傾斜度1:10-1:20，井口高度應(yīng)該高于最高潮水水位或者需要密封。鴨嘴閥：防止水回流的設(shè)施，作用同潮門井。第54頁/共74頁潮門井鴨嘴閥第55頁/共74頁2.排水管渠第56頁/共74頁2.排水管渠(8).雨水口收集雨水的構(gòu)筑物，雨水從雨水口開始進入管道系統(tǒng)，經(jīng)過連接管流入窨井。雨水口間距25-50m,道路坡度>0.02,可以距離增加.雨水口結(jié)構(gòu)分進水篦、井身、連接管。第57頁/共74頁2.排水管渠雨水口類型分：邊溝、側(cè)石和聯(lián)合式雨水口。邊溝雨水口的進水篦在路面，與路面平或略低于路面，進水能力大，但影響交通；側(cè)石雨水口進水篦在路邊側(cè)石，垂直于地面，進水能力差，但不影響交通，而且可以用細的篦條。從底部構(gòu)造看，可以分為落底和不落底的，落底就是連接管連接位置與井底存在一定的距離，可以截流較重的物體。當(dāng)連接管道的管徑大于0.8m，連接處可以不是窨井，即連接暗井。第58頁/共74頁①進水篦②連接管③側(cè)石④道路⑤人行道邊溝雨水口第59頁/共74頁2.排水管渠進水篦位于道路上，需要用鑄鐵材料邊溝雨水口圖拍攝于校園內(nèi)第60頁/共74頁2.排水管渠邊溝雨水口圖第61頁/共74頁2.排水管渠①雨水口②連接管③側(cè)石④道路⑤人行道側(cè)石雨水口第62頁/共74頁2.排水管渠側(cè)石雨水口進水篦位于側(cè)石下，細鋼筋即可第63頁/共74頁①側(cè)石進水篦②邊溝進水篦③連接管④道路⑤側(cè)石⑥人行道聯(lián)合雨水口

第64頁/共74頁2.排水管渠聯(lián)合雨水口邊溝進水篦應(yīng)位于道路上，而不應(yīng)在人行道上??！第65頁