1、第7章 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算,污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù),污水管網(wǎng)總設(shè)計(jì)流量及各管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算 污水管網(wǎng)各管段直徑、埋深、銜接設(shè)計(jì)與水力計(jì)算； 污水提升泵站設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)； 污水管網(wǎng)施工圖繪制等。,10.1 排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃布置,布置原則： （1）按照城市總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況布置，進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較； （2）先確定排水區(qū)域和排水體制，然后布置排水管網(wǎng)，從干管到支管的順序布置； （3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管線最短和埋深最??； （4）協(xié)調(diào)好與其他管道、電纜和道路等工程的關(guān)系； （5）規(guī)劃時(shí)要考慮使管渠的施工、運(yùn)行和維護(hù)方便； （6）近遠(yuǎn)期結(jié)合，留有發(fā)展余地，考慮分期實(shí)施的

2、可能性。,排水管網(wǎng)布置形式正交式,排水干管與等高線垂直相交，主干管與等高線平行鋪設(shè)。 適應(yīng)于地形平坦略向一邊傾斜的地區(qū)。,1.支管 2.干管 3.主干管 4.溢流口 5.泵站 6.出口渠渠頭 7.污水廠8.污水灌溉田 9.河流,排水干管與等高線平行，主干管與等高線基本垂直。 適應(yīng)于地形坡度很大的地區(qū)。,1.支管 2.干管 3.支干管 4.主干管 5.泵站 6.污水廠 7.污水灌溉田 8.河流,排水管網(wǎng)布置形式平行式,污水管網(wǎng)布置,主要內(nèi)容： 確定排水區(qū)界，劃分排水流域； 選擇污水廠和出水口位置； 擬訂污水干管和總干管的路線； 確定需要提升的排水區(qū)域和設(shè)置泵站的位置,（1）確定排水區(qū)界，劃分排水

3、流域,排水區(qū)界是污水排水系統(tǒng)設(shè)置的界限。 排水流域是指在排水區(qū)界內(nèi)，按照一定要求所劃分的不同排水區(qū)域。（通常根據(jù)等高線劃分排水區(qū)域，在地形平坦地區(qū)可按照面積的大小進(jìn)行劃分。） 每一個(gè)排水流域應(yīng)有一根或一根以上的干管。,（2）選擇污水廠出水口的位置,原則,城市的下風(fēng)向,水體的下游,離開(kāi)居住區(qū)和工業(yè)區(qū),（3）干管布置和定線,影響污水管平面布置的主要因素： 地形和水文地質(zhì)條件； 城市總體規(guī)劃、豎向規(guī)劃和分期建設(shè)情況； 排水體制、線路數(shù)目； 污水處理利用情況、處理廠和排放口的位置； 排水量大的工業(yè)企業(yè)和公建情況； 道路和交通情況； 地下管線和構(gòu)筑物分布情況。,地形是影響管道定線的主要因素,充分利用地形

4、，使污水自流接入； 地下復(fù)雜易布置成幾個(gè)獨(dú)立的排水系統(tǒng)； 地勢(shì)起伏大易布置成高低區(qū)排水系統(tǒng)； 個(gè)別低洼地區(qū)應(yīng)局部提升。,2. 污水主干管的走向與數(shù)目取決于污水廠和出水口的位置和數(shù)目,3. 污水干管一般沿城市道路布置。通常設(shè)在污水量較大或地下管線較少的一側(cè)人行道、綠化帶或慢車道下。 道路超過(guò)40m，可考慮在道路兩側(cè)各設(shè)一條污水管。,排水系統(tǒng)的布置形式-正交式,1.城市邊界 2.排水流域分界線 3.干管 正交式（干管與河流垂直）,排水系統(tǒng)的布置形式-截流式,1.城市邊界 2.排水流域分界線 3.干管 4.主干管 5.污水廠 6.出水口,排水系統(tǒng)的布置形式-平行式,1.城市邊界 2.排水流域分界線

5、3.干管 4.污水廠 5.出水口,排水系統(tǒng)的布置形式-分區(qū)式,1.城市邊界 2.排水流域分界線 3.干管 4.泵站 5.污水廠,排水系統(tǒng)的布置形式-分散式,1.城市邊界 2.干管 3.主干管 4.污水廠,排水系統(tǒng)的布置形式-環(huán)繞式,1.城市邊界 2.排水流域分界線 3.干管 4.主干管 5.污水廠 6.出水口,支管定線,街坊狹長(zhǎng)或地形有傾斜時(shí)：低側(cè)式,地形平坦且面積較大：圍坊式,建筑已定和街坊管道自成體系：穿坊式,低 側(cè) 式,圍 坊 式,穿 坊 式,排水泵站的布置,中途泵站：位置根據(jù)溝道的最大合理埋深決定,終點(diǎn)泵站：一般設(shè)在污水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物之前,局部泵站：比較低洼地區(qū)，高樓地下室，地下鐵道和

6、其他地下建筑物中,泵站設(shè)置地點(diǎn),中途泵站,終點(diǎn)泵站,局部泵站,雨水管渠布置,雨水管渠系統(tǒng)組成：雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物。 城市雨水管渠規(guī)劃布置得主要內(nèi)容： 確定排水流域和排水方式； 進(jìn)行雨水管渠定線； 確定雨水泵房、雨水調(diào)節(jié)池、雨水排放口的位置。,雨水管渠系統(tǒng)布置考慮因素,充分利用地形，就近排入水體。 盡量避免設(shè)置雨水泵站。 結(jié)合街區(qū)及道路規(guī)劃布置。 雨水管渠采用明確和暗管相結(jié)合的形式。 雨水出口的設(shè)置。 調(diào)蓄水體的布置。 考慮設(shè)置排洪溝。,廢水綜合治理和區(qū)域排水系統(tǒng),廢水綜合治理應(yīng)當(dāng)對(duì)廢水進(jìn)行全面規(guī)劃和綜合治理。和許多因素有關(guān)： 合理的生產(chǎn)布局和城市區(qū)域功能規(guī)劃 合理利用水頭

7、、土壤等自然環(huán)境的自凈能力 嚴(yán)格控制廢水和污染物的排放量 做好區(qū)域性綜合治理及建立區(qū)域排水系統(tǒng),9.1 污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算,污水量定額與城市用水量定額之間有一定的比例關(guān)系，稱為排放系數(shù)。 一般，生活污水和工業(yè)廢水約為用水量6080%。但由于地下水和地面雨水從接口、裂隙進(jìn)入，使實(shí)際污水量增大。 居民生活污水定額和綜合生活污水定額應(yīng)根據(jù)用水定額，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素確定。 工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量按有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。 工業(yè)企業(yè)廢水量根據(jù)工藝特點(diǎn)確定,9.1.1 設(shè)計(jì)污水量定額,9.1.2 污水量的變化,Kd日變化系數(shù)，最大日污水量與平均日污水量的比值 Kh時(shí)變化系數(shù)，最

8、大日最大時(shí)污水量與最大日平均時(shí)污水量的比值 KZ 總變化系數(shù)，最高日最高時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值,KZ=Kd Kh,污水量變化可以用變化系數(shù)和變化曲線來(lái)描述。,（1）居民生活污水量變化系數(shù),生活污水量總變化系數(shù),污水平均日流量（L/s）,總變化系數(shù)（KZ）,5,2.3,15,2.0,40,1.8,70,1.7,100,1.6,200,1.5,500,1.4,1000,1.3,（2）工業(yè)廢水量變化系數(shù) 和產(chǎn)品種類和生產(chǎn)工藝有關(guān) （3）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量變化系數(shù) 生活污水：一般車間3.0，高溫車間2.5。 淋浴污水：近似均勻排水。,9.1.3 污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算,（1）居民生活污

9、水設(shè)計(jì)流量 q1i居民平均日生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(cap.d) N1i 人口數(shù)，cap； KZ1 總變化系數(shù) 注意：q1i按平均日污水量定額，按平均日用水量定額的8090%確定。,（2）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量 q2i 廢水量定額，m3/萬(wàn)元、 m3/產(chǎn)量單位或m3/ 生產(chǎn)設(shè)備單位.d； N2i 最高日產(chǎn)值，萬(wàn)元/d，或產(chǎn)量，產(chǎn)品單位/d，或生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量，生產(chǎn)設(shè)備單位； T2i 最高日生產(chǎn)小時(shí)數(shù)，h； f2i 生產(chǎn)用水重復(fù)利用率； K2i 時(shí)變化系數(shù)。,（3）工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計(jì)算,q3ai職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn),一般車間25(L/(人.班),熱車間35(L/(人.班)； N3ai 最高日生活用

10、水總?cè)藬?shù)； T3ai 最高日每班工作小時(shí)數(shù)，h； Kh3ai生活污水量時(shí)變化系數(shù)，一般車間3.0，熱車間2.5； q3bi職工淋浴用水量標(biāo)準(zhǔn)，一般車間40(L/(人.班，熱車間60(L/(人.班)； N3bi 最高日淋浴用水總?cè)藬?shù),（4）公共建筑污水設(shè)計(jì)流量,q4i 各公共建筑最高日污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(用水單位.d）； N4i 用水單位數(shù)； T4i 最高日排水小時(shí)數(shù)，h； Kh4i 污水量時(shí)變化系數(shù)。,（5）城市污水設(shè)計(jì)總流量,已知某城鎮(zhèn)最高日排放污水量Q1，平均日排放污水量Q2，最高日最高時(shí)排放污水量為Q3，日變化系數(shù)Kd，時(shí)變化系數(shù)Kh，總變化系數(shù)Kz，求排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為多少？,解：設(shè)計(jì)流

11、量Q=Q3 Q=Q1*Kh Q=Q2*Kz Q=Q2*Kd*Kh,9.2 管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算,連接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。 一般檢查井的設(shè)置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉(zhuǎn)彎、或在直管段管徑長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)（3070m）。 水流為重力流，需滿足一定水力坡度。 管道埋深太大時(shí)設(shè)提升泵站（平坦地區(qū)，反坡）； 坡度較大，設(shè)置跌水井。,9.2.1 污水管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與管段,污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)任務(wù)：計(jì)算不同地點(diǎn)污水流量、各管段污水流量，確定管徑、埋深和銜接方式等。,管段：污水管網(wǎng)中流量和坡度不變的管道。 管段設(shè)計(jì)流量：管段上游端匯入的污水量和該管段收集的污水量。 節(jié)點(diǎn)：管段的上游端和下游端。,節(jié)

12、點(diǎn)流量： 該節(jié)點(diǎn)下游本段沿線污水流量（生活污水） 集中流量（工業(yè)廢水、工業(yè)生活污水與淋浴污水、公建污水）,9.2.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量,9.2.3 管段設(shè)計(jì)流量,本段流量： 式中： q1設(shè)計(jì)管段的本段流量，L/s； F設(shè)計(jì)管段服務(wù)的街坊面積，公頃； KZ生活污水量總變化系數(shù)； q0單位面積的本段平均流量，比流量，L/s.公 頃,式中：n污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(人.d)； p人口密度，人/公頃。,污水管道水力計(jì)算,過(guò)水?dāng)嗝鍭=A（D，h/D） 水力半徑R=R(D,h/D) 設(shè)為均勻流，采用謝才公式計(jì)算水頭損失，將曼寧公式代人并轉(zhuǎn)換： 由流量和流速關(guān)系得：,h,D,（1）水力計(jì)算公式（參見(jiàn)：3.3 非滿流管

13、渠水力計(jì)算）,5個(gè)水力參數(shù)q、D、h、I、v, 已知其中3個(gè)才能求出另2個(gè)，水力計(jì)算很復(fù)雜。 非滿流水力計(jì)算簡(jiǎn)化方法： （1）水力計(jì)算圖表 （2）借助滿流水力計(jì)算公式并通過(guò)一段的比例變換進(jìn)行計(jì)算,流量,坡度,充滿度,流速,水力學(xué)算圖,5個(gè)水力參數(shù)q、D、h、I、v, 已知其中3個(gè)才能求出另2個(gè) 水力計(jì)算時(shí)，一般q已知 ？ ? ? ? 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)一些設(shè)計(jì)參數(shù)作了相應(yīng)規(guī)定,9.3 污水管道設(shè)計(jì)參數(shù),污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)充滿度（h/D）,設(shè)計(jì)流速（v）,最小管徑（D）,最小設(shè)計(jì)坡度（i）,（1）設(shè)計(jì)充滿度（h/D）,指設(shè)計(jì)流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。,h/D =1時(shí)，滿

14、流,h/D 1時(shí)，非滿流,室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為：,管徑（D）或暗渠高（H） （mm）,最大充滿度（h/D）,200300 350450 500900 1000,0.55 0.65 0.70 0.75,h,D,為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定？,1、預(yù)留一定的過(guò)水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預(yù)見(jiàn)水量的增長(zhǎng)留有余地； 2、有利于管道內(nèi)的通風(fēng)； 3、便于管道的疏通和維護(hù)管理。,（2）設(shè)計(jì)流速,與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的污水平均流速。,最小設(shè)計(jì)流速：是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；我國(guó)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定最小流速為0.6m/s。,最大設(shè)計(jì)流速：是保證管道不被

15、沖刷破壞的流速，與管道材料有關(guān)；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。,（3）最小管徑,為什么要規(guī)定最小管徑？ 街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。 什么叫不計(jì)算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過(guò)水力計(jì)算查得的管徑小于最小管徑，對(duì)于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計(jì)算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管段稱為不計(jì)算管段。,（4）最小設(shè)計(jì)坡度,相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的坡度為最小設(shè)計(jì)坡度，最小設(shè)計(jì)坡度是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。,（1）,（2）,（3）,規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004； 管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。,

16、設(shè)計(jì)充滿度一定時(shí)，管徑越大，最小設(shè)計(jì)坡度越小。,（5）污水管道的埋設(shè)深度,管道的埋設(shè)深度有兩個(gè)意義：,覆土厚度,埋設(shè)深度,決定污水管道最小覆土厚度的因素：,冰凍線的要求,地面荷載,滿足街坊管連接要求,地面,管道,滿足地面荷載要求：車行道下最小覆土厚度0.7m 滿足防冰凍要求： 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。 滿足街坊污水連接管銜接要求：,從以上三個(gè)因素出發(fā)，可以得到三個(gè)不同的覆土厚度，最大值就是這一溝段的允許最小覆土厚度。,最大埋深 根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法決定。 在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超

17、過(guò)78m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過(guò)5m。,銜接原則： （1）盡可能提高下游溝段的高程，以減少埋深，從而降低造價(jià)，在平坦地區(qū)這點(diǎn)尤其重要； （2）避免在上游溝段中形成回水而造成淤積； （3）不允許下游溝段的溝底高于上游溝段的溝底。,（6）污水管道的銜接,一般情況下， 異管徑溝段采用溝頂平接。 同管徑溝段采用水面平接。,特殊情況， 同管徑，坡度變陡，溝頂平接。 下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），溝底平接。,9.4 污水管道水力計(jì)算,分析設(shè)計(jì)地區(qū)的地形等實(shí)際情況 考慮規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)參數(shù),管道坡度的確定,盡可能與地面坡度平行，減小管道埋深； 保證合理的設(shè)計(jì)流速，不淤積和沖刷。 在保證流速和充滿度的前提下： 管徑大，坡度?。?管徑小，坡度大。