排水工程上冊(cè)課件演講人：日期:目錄CATALOGUE02.排水系統(tǒng)分類04.管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算05.泵站與附屬設(shè)施01.03.設(shè)計(jì)原理與方法06.施工與維護(hù)管理緒論與基礎(chǔ)概念緒論與基礎(chǔ)概念01PART排水工程定義與范疇010203工程定義排水工程是研究城市、工業(yè)區(qū)及農(nóng)村地區(qū)雨水、污水收集、輸送、處理和排放的綜合性技術(shù)學(xué)科，涵蓋水利、環(huán)境、土木等多領(lǐng)域交叉應(yīng)用。核心范疇包括雨水排水系統(tǒng)（應(yīng)對(duì)地表徑流）、污水排水系統(tǒng)（處理生活與工業(yè)廢水）、合流制排水系統(tǒng)（雨污混合處理）以及再生水回用系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。技術(shù)延伸涉及管網(wǎng)水力計(jì)算、污水處理工藝（如活性污泥法、膜生物反應(yīng)器）、智能化監(jiān)測(cè)（如GIS系統(tǒng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)）等細(xì)分方向。排水系統(tǒng)重要性有效防止污水滯留導(dǎo)致的病原體傳播，減少霍亂、痢疾等水媒疾病風(fēng)險(xiǎn)，提升居民生活質(zhì)量。公共衛(wèi)生保障通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)雨水管網(wǎng)和調(diào)蓄設(shè)施，降低內(nèi)澇概率，保護(hù)建筑、道路等基礎(chǔ)設(shè)施安全?，F(xiàn)代排水系統(tǒng)集成中水回用技術(shù)，將處理后的污水用于綠化、工業(yè)冷卻等，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。城市防洪減災(zāi)避免未經(jīng)處理的污水直接排入自然水體，減少富營(yíng)養(yǎng)化、重金屬污染等生態(tài)破壞問(wèn)題。生態(tài)環(huán)境保護(hù)01020403資源循環(huán)利用徑流系數(shù)表征降雨轉(zhuǎn)化為地表徑流的比例，受地表材質(zhì)、坡度等因素影響，是雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。BOD5（五日生化需氧量）衡量污水中有機(jī)物降解耗氧量的指標(biāo)，反映污水處理難度及水體自凈能力需求。非點(diǎn)源污染指降雨沖刷地表后攜帶農(nóng)藥、油污等分散污染物進(jìn)入水體的現(xiàn)象，需通過(guò)生態(tài)濾池等設(shè)施控制。設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)工程等級(jí)選取的暴雨強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)周期（如1年、5年），直接影響管網(wǎng)管徑與排水能力計(jì)算?；拘g(shù)語(yǔ)解析01020304排水系統(tǒng)分類02PART雨水排水系統(tǒng)系統(tǒng)組成與功能雨水排水系統(tǒng)由雨水口、管道、檢查井、調(diào)蓄池及排放口組成，主要用于收集和排放地表徑流，防止城市內(nèi)澇。設(shè)計(jì)需考慮降雨強(qiáng)度、匯水面積及地形坡度等因素。01設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范需遵循《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014），按重現(xiàn)期（如1-5年）確定排水能力，重點(diǎn)區(qū)域（如地下通道）需提高至10-50年一遇標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)排水技術(shù)推廣海綿城市理念，采用透水鋪裝、雨水花園、下沉式綠地等低影響開(kāi)發(fā)（LID）措施，實(shí)現(xiàn)雨水滲透、凈化和再利用。維護(hù)與管理定期清淤管道、修復(fù)破損設(shè)施，結(jié)合智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水位和流量，提升應(yīng)急響應(yīng)能力。020304污水排水系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流程包括污水收集管網(wǎng)、提升泵站、污水處理廠及排放口，實(shí)現(xiàn)生活污水、工業(yè)廢水的集中處理與達(dá)標(biāo)排放。工業(yè)廢水需預(yù)處理后接入市政管網(wǎng)。資源化利用推廣中水回用技術(shù)，將處理后的污水用于綠化、工業(yè)冷卻等，減少淡水消耗。水質(zhì)控制要求執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978），重點(diǎn)控制COD、BOD5、氨氮等指標(biāo)，采用活性污泥法、MBR膜工藝等提升處理效率。管網(wǎng)防滲與防腐采用HDPE管、玻璃鋼管等耐腐蝕材料，避免地下水滲入或污水外滲污染土壤，定期進(jìn)行閉水試驗(yàn)和CCTV檢測(cè)。雨水和污水共用一套管網(wǎng)，建設(shè)成本低但易導(dǎo)致污水處理廠負(fù)荷激增，雨季可能溢流污染水體。適用于老城區(qū)改造難度大的區(qū)域。雨水、污水獨(dú)立排放，減少污水處理壓力，降低溢流風(fēng)險(xiǎn)，但需雙倍管網(wǎng)投資，對(duì)規(guī)劃要求高。新建城區(qū)強(qiáng)制采用分流制。合流制改造可通過(guò)截流井、調(diào)蓄池實(shí)現(xiàn)初期雨水截污，如上海蘇州河截污工程；分流制需嚴(yán)格雨污錯(cuò)接排查，避免混接。發(fā)達(dá)國(guó)家普遍推行分流制，結(jié)合實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)（如日本“下水道ICT”）優(yōu)化運(yùn)行，發(fā)展中國(guó)家需權(quán)衡成本與環(huán)保需求逐步改造。合流制與分流制合流制系統(tǒng)特點(diǎn)分流制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)改造策略與案例國(guó)際經(jīng)驗(yàn)與趨勢(shì)設(shè)計(jì)原理與方法03PART設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置檢查井、溢流設(shè)施及備用管線，提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)負(fù)荷或故障的能力。安全冗余設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)需滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先采用雨水回收、生態(tài)濾池等綠色技術(shù)，降低對(duì)環(huán)境的影響。環(huán)保與可持續(xù)性要求結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥罎B透性、地下水位及降雨特征，制定差異化的排水方案，避免泛洪或地基沉降風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)域水文地質(zhì)條件遵循現(xiàn)行排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范，包括管材選用、坡度設(shè)置、埋深要求等強(qiáng)制性條款，確保工程合規(guī)性。國(guó)家規(guī)范與技術(shù)指南流量計(jì)算基礎(chǔ)暴雨強(qiáng)度公式應(yīng)用基于當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)推導(dǎo)暴雨重現(xiàn)期與降雨歷時(shí)關(guān)系，精確計(jì)算設(shè)計(jì)雨水量，為管網(wǎng)容量提供依據(jù)。徑流系數(shù)確定根據(jù)下墊面類型（如瀝青路面、綠地等）選取相應(yīng)徑流系數(shù)，綜合評(píng)估地表雨水匯集效率。污水量預(yù)測(cè)模型結(jié)合人口密度、用水定額及工業(yè)廢水排放量，建立動(dòng)態(tài)污水流量模型，避免管網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行。峰值流量疊加法統(tǒng)籌考慮雨水、污水及合流制系統(tǒng)的流量峰值，優(yōu)化管徑與泵站配置，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。重力流優(yōu)先原則充分利用地形高差布置管線，減少泵站數(shù)量，降低能耗與維護(hù)成本。分支網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化采用樹(shù)狀或環(huán)狀布局，平衡各支管負(fù)荷，避免局部淤積或流速不足問(wèn)題。管線避讓與協(xié)同設(shè)計(jì)與電力、燃?xì)獾鹊叵略O(shè)施保持安全距離，通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維碰撞檢測(cè)，減少施工沖突。末端處理設(shè)施銜接管網(wǎng)末端需與污水處理廠或排放水體順暢連接，設(shè)置沉砂池、格柵等預(yù)處理單元以保護(hù)終端設(shè)備。管網(wǎng)布局原則管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算04PART管道水力計(jì)算流量與流速關(guān)系分析基于連續(xù)性方程和能量方程，計(jì)算管道內(nèi)流體的流量分布及流速變化，確保設(shè)計(jì)滿足峰值用水需求，同時(shí)避免流速過(guò)高導(dǎo)致的水頭損失或管道磨損。水頭損失計(jì)算管徑經(jīng)濟(jì)性校核采用達(dá)西-韋斯巴赫公式或海曾-威廉公式，精確計(jì)算沿程水頭損失和局部水頭損失，為泵站揚(yáng)程選擇及管網(wǎng)壓力分區(qū)提供理論依據(jù)。結(jié)合設(shè)計(jì)流量、允許流速范圍及投資成本，通過(guò)迭代計(jì)算確定最優(yōu)管徑，平衡初期建設(shè)費(fèi)用與長(zhǎng)期運(yùn)行能耗。123環(huán)狀管網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)通過(guò)構(gòu)建多環(huán)路結(jié)構(gòu)增強(qiáng)供水可靠性，確保單一管段故障時(shí)仍能通過(guò)其他路徑維持供水，降低系統(tǒng)癱瘓風(fēng)險(xiǎn)。智能算法輔助優(yōu)化應(yīng)用遺傳算法或粒子群算法，對(duì)管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、管徑組合進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)投資成本、能耗與可靠性的綜合平衡。壓力分區(qū)與調(diào)蓄設(shè)施布局根據(jù)地形高差劃分壓力區(qū)，合理設(shè)置減壓閥與高位水池，減少爆管概率并均衡管網(wǎng)壓力分布。管網(wǎng)優(yōu)化策略針對(duì)不同水質(zhì)（如酸性、高鹽度）選擇HDPE、球墨鑄鐵或不銹鋼等材料，避免因化學(xué)腐蝕導(dǎo)致的管道壽命縮短。耐腐蝕性評(píng)估根據(jù)埋深、地面荷載及工作壓力，選用符合國(guó)標(biāo)要求的管材，確?？箟?、抗沖擊性能滿足工程需求。機(jī)械強(qiáng)度與承壓能力優(yōu)先選擇接口密封性好、重量輕的管材（如PVC-U），降低施工難度及后期維護(hù)成本，適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件。施工與維護(hù)便利性材料選用準(zhǔn)則泵站與附屬設(shè)施05PART泵站設(shè)計(jì)基礎(chǔ)泵站選址需綜合考慮地形、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境影響，確保地基承載力滿足要求，避免沉降或滲漏風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，評(píng)估土壤滲透性和穩(wěn)定性。選址與地質(zhì)條件分析01泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需符合抗浮、抗震要求，墻體厚度和材料選擇應(yīng)滿足長(zhǎng)期水壓荷載。防洪設(shè)計(jì)需參照區(qū)域防洪等級(jí)，設(shè)置擋水墻和應(yīng)急排水通道。結(jié)構(gòu)安全與防洪標(biāo)準(zhǔn)03根據(jù)排水系統(tǒng)的峰值流量需求，精確計(jì)算泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程和流量，確保水泵運(yùn)行效率最大化。需結(jié)合管網(wǎng)特性曲線，優(yōu)化水泵并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行方案。水力計(jì)算與流量匹配02設(shè)計(jì)需包含PLC控制、液位傳感器和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)水泵啟停、故障報(bào)警的自動(dòng)化管理，降低人工干預(yù)需求。自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成04水泵類型選型離心泵適用于高揚(yáng)程、小流量工況，軸流泵則適合低揚(yáng)程大流量場(chǎng)景。選型時(shí)需對(duì)比效率曲線，結(jié)合介質(zhì)含固量選擇閉式或開(kāi)式葉輪。離心泵與軸流泵的適用場(chǎng)景潛水泵可直接浸入集水池運(yùn)行，節(jié)省地面空間且噪聲低，但需配備防水電纜和雙重機(jī)械密封，定期檢查絕緣性能以防止漏電事故。潛水泵的安裝優(yōu)勢(shì)輸送腐蝕性介質(zhì)時(shí)需選用不銹鋼（如316L）或襯氟泵體，酸性環(huán)境可考慮哈氏合金材質(zhì)，同時(shí)注意密封件材質(zhì)兼容性（如EPDM或PTFE）。耐腐蝕材質(zhì)選擇針對(duì)流量波動(dòng)大的系統(tǒng)，配置變頻水泵可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以匹配實(shí)際需求，節(jié)能效果顯著，但需增設(shè)諧波濾波器保護(hù)電網(wǎng)。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用定期檢測(cè)軸承溫度及振動(dòng)值，更換潤(rùn)滑脂時(shí)需徹底清除舊油脂。對(duì)于油潤(rùn)滑系統(tǒng)，需監(jiān)控油位和油質(zhì)，防止水分或雜質(zhì)混入導(dǎo)致磨損。軸承與潤(rùn)滑系統(tǒng)保養(yǎng)每月使用兆歐表測(cè)量電機(jī)繞組絕緣電阻，值低于1MΩ需烘干處理。檢查接線端子緊固度，防止接觸不良引發(fā)過(guò)熱。電氣設(shè)備絕緣檢測(cè)機(jī)械密封每季度檢查磨損情況，更換時(shí)需校準(zhǔn)靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的平行度。填料密封應(yīng)保持適度壓緊力，過(guò)量壓縮會(huì)加劇軸套磨損。密封件泄漏預(yù)防柴油發(fā)電機(jī)每周空載運(yùn)行，蓄電池組每月充放電維護(hù)。備用泵每月切換運(yùn)行，驗(yàn)證自動(dòng)切換裝置的可靠性，確保故障時(shí)無(wú)縫銜接。應(yīng)急電源與備用泵測(cè)試設(shè)備維護(hù)要點(diǎn)施工與維護(hù)管理06PART施工工藝概述詳細(xì)闡述明挖法、支撐式開(kāi)挖等工藝，包括土方平衡計(jì)算、邊坡穩(wěn)定性分析及鋼板樁/槽鋼支護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)要點(diǎn)，確保施工安全與效率。01040302溝槽開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)涵蓋PVC、HDPE、混凝土管等不同材道的承插式、熱熔式連接方法，重點(diǎn)說(shuō)明接口密封性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（如氣密性試驗(yàn)）和管道軸線偏差控制規(guī)范（需≤3‰）。管道敷設(shè)與連接工藝分層回填厚度應(yīng)控制在20-30cm，采用振動(dòng)壓路機(jī)或平板夯進(jìn)行壓實(shí)，密實(shí)度檢測(cè)需達(dá)到95%以上（環(huán)刀法檢測(cè)），并規(guī)范砂土/原土回填的適用條件?；靥钆c壓實(shí)質(zhì)量控制針對(duì)地下水位高、流沙層等復(fù)雜地質(zhì)條件，需采用井點(diǎn)降水、注漿加固等專項(xiàng)技術(shù)，并編制應(yīng)急預(yù)案。特殊地段施工方案管網(wǎng)巡檢制度明確周期性巡檢頻率（主干管每月1次，支管每季度1次），采用CCTV機(jī)器人檢測(cè)管道內(nèi)部裂縫、淤積情況，建立缺陷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（如Ⅲ級(jí)缺陷需48小時(shí)內(nèi)處置）。應(yīng)急搶修流程建立30分鐘響應(yīng)機(jī)制，針對(duì)管體破裂、檢查井坍塌等事故，儲(chǔ)備快速搶修器材（如哈夫節(jié)、速凝混凝土），同步啟動(dòng)交通疏導(dǎo)與污染防控預(yù)案。清淤作業(yè)規(guī)范規(guī)定高壓水射流清洗的壓強(qiáng)范圍（10-15MPa），機(jī)械清淤的污泥含水率控制（≤60%），危險(xiǎn)作業(yè)需執(zhí)行有限空間操作票制度，配備氣體檢測(cè)儀與通風(fēng)設(shè)備。數(shù)據(jù)記錄與檔案管理要求維護(hù)日志包含缺陷位置GIS坐標(biāo)、修復(fù)材料批號(hào)、施工人員信息等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)電子化歸檔并與智慧排水平臺(tái)數(shù)據(jù)互通。日常維護(hù)規(guī)程2014管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介04010203SCADA監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)由PLC遠(yuǎn)程終端、中心服務(wù)器、移動(dòng)終端構(gòu)成三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)流量、水位、水質(zhì)（pH/COD）等參數(shù)，設(shè)定閾值自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警（如水位