給水排水工程設計第十二章第一頁，共36頁。12.1合流制管渠系統(tǒng)的特點及使用條件

合流制管渠系統(tǒng)是在同一管渠內(nèi)排除生活污水、工業(yè)廢水及雨水的排水系統(tǒng)。我國城市舊排水管渠系統(tǒng)大多是這種體制。根據(jù)混合水的處理與排放的方式的不同，又可分為兩種，常用的是截流式合流制管渠系統(tǒng)。

12.1.1截流式合流制的工作情況與特點截流式合流制系統(tǒng)是在臨水體設置截流干管及溢流井，匯集各支、干管的污水。晴天時，截流干第二頁，共36頁。管以非滿流方式將生活污水和工業(yè)廢水送往污水處理廠。雨天時，流入截流干管的水量除了生活污水、工業(yè)廢水外，尚有雨水。假定三種混合水量總和為Q，截流干管的輸水量為q，當Q≤q時，混合水全部輸送往污水廠處理，當Q>q時，部分混合水(Q=q這部分)送往污水廠，Q大于q部分(即Q-q)通過溢流井排入水體。

第三頁，共36頁。溢流的起迄時間及溢流水量的大小，在截流干管管徑已定條件下，與雨型有關，一般剛開始下雨時，雨量小，混合水量Q小，未開始溢流，隨著雨量增大，達到Q>q時即開始溢流，隨著降雨時間延長，由于降雨強度的減弱，混合水量Q減少，相應地溢流量變小，當Q≤q時，溢流停止，全部混合水又都流向污水處理廠。截流式合流制的特點是用同一管渠系統(tǒng)匯集了生活污水、工業(yè)廢水和部分雨水，集中到污水廠處理。消除了晴天時城市第四頁，共36頁。污水污染及雨天時較臟的初雨水與部分城市污水對水體的污染。在一定程度上滿足環(huán)境保護方面的要求。

但是在大雨時，則有部分污水、廢水和雨水的混合水通過溢流井排入水體(其溢入水體的混合水量與截流干管的輸水能力有關)，造成對水體周期性的污染，不如分流制排水系統(tǒng)。然而，截流式合流制一般在節(jié)省投資，管道施工等方面都較為有利。在城市舊排水系統(tǒng)改造中采用較多。在新建城市或地區(qū)中，也有采用。第五頁，共36頁。12.1.2合流制排水系統(tǒng)的使用條件

通常在下列情況下采用合流制排水系統(tǒng)較為有利：

(1)雨水稀少的地區(qū)。

(2)排水區(qū)域內(nèi)有一處或多處水量充沛的水體，其流量和流速都較大，一定量的混合污水溢入水體后對水體的污染危害程度在允許的范圍內(nèi)。第六頁，共36頁。(3)街坊和街道的建設比較完善，必須采用暗管(渠)排除雨水，而街道橫斷面又較窄，地下管線多、施工復雜，管渠的設置位置受到限制時。

(4)地面有一定坡度傾向水體，當水體高水位時，岸邊不受淹沒。污水在中途不需要泵站提引。

(5)水體衛(wèi)生要求特別高的地區(qū)，污、雨水均需要處理者。第七頁，共36頁。

我國許多城市的舊排水系統(tǒng)大多數(shù)是直泄式合流制，污水就近排入水體，給城市衛(wèi)生帶來嚴重的危害。如將原系統(tǒng)改建成為分流制，受現(xiàn)狀條件、經(jīng)濟能力等限制，往往存在許多具體困難，不現(xiàn)實。在不少情況下，可仍采用合流制排水系統(tǒng)，而在沿河設置攔集污水的截流干管，將城市污水送往下游進行處理、排放或利用。第八頁，共36頁。12.2

合流制排水系統(tǒng)的布置12.2.1合流制排水系統(tǒng)布置要求截流式合流制排水系統(tǒng)除應滿足管渠、泵站、污水處理廠、出水口等布置的一般要求外，根據(jù)其特點，布置中尚需考慮下列因素：

(1)合流制管渠的布置應使其所服務區(qū)域面積上的生活污水、工業(yè)廢水和雨水都能合理地排入管渠，并盡可能以最短距離坡向截流干管；第九頁，共36頁。(2)暴雨時，超過一定數(shù)量的混合污水都能順利地通過溢流井泄入附近水體，以盡量減少截流干管的斷面尺寸和縮短排放渠道的長度。

(3)溢流井的數(shù)目不宜過多，位置應選擇恰當，以免增加溢流井和排放渠道的造價，減少對水體的污染。

12.2.2合流制排水系統(tǒng)的布置

(1)管渠布置：截流式合流制的支管、干管布置第十頁，共36頁?；旧吓c雨水管渠布置方法相同——結合地形條件，管渠以最短距離坡向附近的水體。

(2)溢流井的布置：從減少截流干管的尺寸考慮，要求溢流井數(shù)量多一些，這樣可使混合污水及時溢入水體，降低下游截流干管的設計流量。溢流井盡可能結合排澇原站或中途泵站一起修建。通常溢流井設置在合流干管和截流干管的交匯處，但為了節(jié)約投資及第十一頁，共36頁。減少對水體的污染，并不是在每個交匯點上都設置。溢流井的數(shù)量及具體位置，可根據(jù)實際條件，結合管渠系統(tǒng)布置等因素，通過技術經(jīng)濟比較決定。

12.2.3

合流制排水系統(tǒng)的補救措施截流式合流制排水系統(tǒng)的不足是：大雨時溢流混合污水，往往造成對水體的嚴重周期性污染。溢流的混合污水不僅含有部分生活污水與工業(yè)廢水，而且挾帶有晴天旱流時沉積

在管底的污物。補救辦法有三種：

第十二頁，共36頁。(1)增加截流管渠：加大雨天時混合污水的截流量。這種方法可以減輕對水體的污染，但不能根本解決問題。因為暴雨時往往雨水量為旱流污水量的十多倍甚至數(shù)十倍，而增加的截流量受截流干管的管徑及污水處理廠處理容量的限制，不可能太大。因此，還是有部分混合污水溢入水體。其次，增加截流干管及擴大污水處理廠容量，投資也較大。第十三頁，共36頁。(2)在溢流出水口處設置簡單的處理設施，以減輕溢流污水對水體的污染。如對溢流的混合污水篩濾、沉淀等。該法的優(yōu)點是基建投資??；缺點是當混合污水較臟時，僅通過這些簡易處理而排放的混合污水對水體還是有一定程度的污染。同時在每一個溢流井處需增加一套處理設備，管理較麻煩。

(3)在溢流出水口附近設置混合污水貯水池，它的第十四頁，共36頁。作用是：①降雨時蓄積溢流的混合污水，雨止后把貯存的水送往污水處理廠處理；

②起沉淀池作用，改善溢流污水的水質(zhì)。一般認為這種方法是比較好的，它的優(yōu)點是：能較徹底地解決溢流混合污水對水體的污染問題；可充分利用截流干管的輸水能力及污水處理廠的處理能力；而投資通常比第一種方法省。其缺點是：貯水池的容積較大，占一定用地面積；蓄積的污水需用水泵提升至截流干管，增加設備及抽升費用。

第十五頁，共36頁。12.3

合流制排水管渠的水力計算

12.3.1設計流量的確定截流式合流制排水管渠的設計流量Q2，在第一個溢流井上游的合流管段（如圖12-1中1-2管段）,其設計流量Q2為:Q2=(Qs+Qg)+Qy=Qn+Qy(升/秒)式中Qs--生活污水量(升/秒); Qg--工業(yè)廢水量(升/秒);第十六頁，共36頁。

Qy--雨水設計流量(升/秒);Qn--溢流井以前的旱流污水量(升/秒)。生活污水量是采用平均日的平均流量（即總變化系數(shù)采用1）；工業(yè)廢水量是采用最大生產(chǎn)班內(nèi)的平均流量。這兩部分流量均可根據(jù)城市和工廠的實際情況統(tǒng)計得到。在計算中，當生活污水量和工業(yè)廢水量之和小于第十七頁，共36頁。雨水設計流量的5%時，其流量可略，簡化計算。因為它們的加入與否往往不影響管渠管徑及坡度的決定。當生活污水量和工業(yè)廢水量之和較大，應計入。生活污水量與工業(yè)廢水量之和，也即是合流管渠晴天時的設計流量，稱為旱流污水量（Qn）。由于合流管渠中流量變化大，睛天時流量小，因此按（12-1）式中Q2計算得的管徑、坡度、流速要用晴天旱流污水量來校核，檢驗管渠在輸送旱流第十八頁，共36頁。污水時能否滿足不產(chǎn)生淤積的最小流速要求。溢流井以下管段的設計流量：截流式合流制排水系統(tǒng)在截流干管上設置了溢流井后，溢流井以下管段（如圖12-1中的2-3管段）的設計流量Q2’為：

Q2’=(no+1）Qh+Qy’+Qh’(升/秒)式中Qh--上游來的轉輸旱流污水量(升/秒);Qy’--設計管段匯水面積內(nèi)的雨水設計流量(升/秒);Qh’--設計管段匯水面積內(nèi)的旱流污水量(升/秒);第十九頁，共36頁。no--截流倍數(shù)，即上游來的最大轉輸雨水量與旱流污水量之比。上游來的混合污水量Q2

超過(no+1)Qh的部分從溢流井溢入水體。當截流干管上設有幾個溢流井時，上述確定設計流量的方法不變，逐段設計。12.3.2計算要點及方法合流制排水管渠一般按滿流設計，當確定了管段的設計流量后，水力計算工作包括三個方面：第二十頁，共36頁。（1）溢流井上游合流管渠的計算：溢流井上游合流管渠的計算與雨水管渠計算方法基本相同，只是它的設計流量包括雨水、生活污水和工業(yè)廢水量。設計計算中需注意的一個問題是：合流制管渠的雨水設計重現(xiàn)期一般應比同一情況下雨水管渠的設計重現(xiàn)期適當提高（一般提高25~30%）。因為合流管道中混合污水從檢查井溢出街道的可能性第二十一頁，共36頁。還是存在的，而合流制管渠一旦溢流時造成的危害，損失要大得多，對城市環(huán)境衛(wèi)生影響嚴重得多。因此，合流管渠的設計重現(xiàn)期和容許的積水程度都應從嚴掌握。（2）截流干管和溢流井的計算：計算中首先要決定所采用的截流倍數(shù)no，根據(jù)no值可按公式（12-2）算出截流干管的設計流量和通過溢流井泄入水體的流量,作為截流干管與溢流井計算的依據(jù)。第二十二頁，共36頁。關于截流倍數(shù)no的采用：為使溢流井以下的截流干管管徑小一些，造價低些，宜用較小的截流倍數(shù)；但為了保護水體少受污染，又宜選用較大的截流倍數(shù)。因此，截流倍數(shù)no

應根據(jù)旱流污水的水質(zhì)、水量情況、水體條件，衛(wèi)生方面要求以及降雨情況等綜合確定。我國一般采用截流倍數(shù)no在1~5范圍。選用no值應征得當?shù)匦l(wèi)生部門的同意。在實際工作中，初步設計的no值可根據(jù)不同排放條件按表12-1選用。

第二十三頁，共36頁。

第二十四頁，共36頁。為減少污水處理廠的負荷及下游截流干管的尺寸目前我國一些城市的截流干管上溢流井截流倍數(shù)通常采用

3。當決定了截流倍數(shù)后，即可算出截流干管的設計流量，截流干管的水力計算方法同雨水管渠。關于溢流井的計算及各部分尺寸的決定，可參照《給水排水設計手冊》。

第二十五頁，共36頁。

（3）晴天旱流污水量的校核：晴天旱流時，合流管渠中的流速應能滿足管渠最小流速的要求，對于合流管渠，一般不宜小于0.2~0.5米/秒。當不能滿足時,應修改設計管渠所采用的斷面尺寸或坡度，或者在管底設低流槽以保證旱流時的最小流速。第二十六頁，共36頁。12.4城市舊合流制管渠系統(tǒng)的改造

城市排水管渠系統(tǒng)隨城市的發(fā)展而發(fā)展。最初，城市往往用明渠直接排除雨水和少量污水至附近水體。隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的增加、集中，為保證市區(qū)的衛(wèi)生條件，便把明渠改為暗渠(管)，污水仍直接排入水體。也就是大多數(shù)城市舊的排水系統(tǒng)一般都采用直泄式合流制管渠系統(tǒng)。

第二十七頁，共36頁。

我國許多城市舊排水系統(tǒng)不能適應工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代衛(wèi)生設備的設置。解放以來，做了一些工作，新設或改建了一些排水工程。但是城市排水工作長期來沒有得到應有的重視，改建、擴建工程大大落后了，不能滿足城市與工業(yè)發(fā)展的需要。舊排水系統(tǒng)一般存在的主要問題是：12.4.1舊排水系統(tǒng)存在的主要問題第二十八頁，共36頁。(1)管徑偏小，排水能力不足，系統(tǒng)零亂，缺乏統(tǒng)一的改建規(guī)劃。

(2)一般仍為直泄式合流制，出水口多而分散，就近直接排放，污染水體，影響城市環(huán)境衛(wèi)生及水體利用。

(3)工業(yè)廢水未加控制，不經(jīng)處理擅自排入城市管渠或泄入水體，造成對城市管渠的嚴重腐蝕與水體污染。第二十九頁，共36頁。(4)管渠滲漏損壞較嚴重，管渠系統(tǒng)上泵站等構筑物往往不能充分發(fā)揮作用。

(5)有些市區(qū)尚未興建排水管渠，污水、雨水沿街亂流，嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生。隨著工業(yè)與城市的進一步發(fā)展，直接排入水體的污水量迅速增加，勢必造成水體的嚴重污染。同時由第三十頁，共36頁。于排水管渠系統(tǒng)沒有設置或設計不合理，造成城市局部地區(qū)排水不暢、積水為患，影響生產(chǎn)與人民生活。為保護水體與環(huán)境衛(wèi)生，為保障生產(chǎn)與方便生活，必須對城市舊排水管渠系統(tǒng)進行改造。

12.4.2城市舊排水系統(tǒng)的改造途徑舊排水系統(tǒng)改造，除加強管理、養(yǎng)護、嚴格控制工業(yè)廢水的排放，新建或改建局部管渠與泵站等措施第三十一頁，共36頁。外，在體制改造上通常有下列兩種途徑：