bA排水工程(污水管道系統(tǒng))

1、第7章 污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)資料的調(diào)查設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)圖紙的繪制一、設(shè)計(jì)資料的調(diào)查及方案確定設(shè)計(jì)資料調(diào)查 設(shè)計(jì)任務(wù)資料：有關(guān)的法令、法規(guī)、制度；城市的總 體規(guī)劃及其他基礎(chǔ)設(shè)施情況 自然資料： 地形資料，包括地形圖、等高線(xiàn)氣象資料，包括氣溫、風(fēng)向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質(zhì)資料，包括地下水位、地耐力、地震等級(jí)工程資料： 道路、通訊、供水、供電、煤氣等 林西縣排水總平面圖一、設(shè)計(jì)資料的調(diào)查及方案確定設(shè)計(jì)資料調(diào)查 設(shè)計(jì)任務(wù)資料：有關(guān)的法令、法規(guī)、制度；城市的總 體規(guī)劃及其他基礎(chǔ)設(shè)施情況 自然資料： 地形資料，包括地形圖、等高線(xiàn)氣象資料，包括氣溫

2、、風(fēng)向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質(zhì)資料，包括地下水位、地耐力、地震等級(jí)工程資料： 道路、通訊、供水、供電、煤氣等 一、設(shè)計(jì)資料的調(diào)查及方案確定（續(xù)）設(shè)計(jì)方案確定 包括排水體制的選擇、排水系統(tǒng)的布置形式，應(yīng)通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)的方案 二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量 指污水管道及其附屬構(gòu)筑物能保證通過(guò)的最大流量，設(shè)計(jì)流量包括生活污水量和工業(yè)廢水量。 生活污水設(shè)計(jì)流量 居住區(qū)生活污水 公共建筑生活污水 工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水 工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量 二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)1）（1）居住區(qū)生活污水量計(jì)算 1243600zn n kq鬃=式中：q1居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流

3、量，l/s； n居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（l/(d.人)），按室 外排水設(shè)計(jì)規(guī)范選用，歐洲的典型值為 200（l/(d.人)），美國(guó)的典型值為250450 （l/(d.人)）； n設(shè)計(jì)人口數(shù)，按規(guī)劃部門(mén)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料提供 的參數(shù)選用； kz總變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與平 均日平均時(shí)污水量的比值 居住區(qū)生活污水排水定額衛(wèi)生設(shè)備情況室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備，但無(wú)淋浴設(shè)備室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備，并有淋浴和集中熱水供應(yīng)分 區(qū)一二三四五生活污水每人每日排水定額（l）55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-1

4、8565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分區(qū)包括：黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古的全部，遼寧的大部分，河北、山西、陜西偏北的一小部分，寧夏偏東 的一部分； 第二分區(qū)包括：北京、天津、河北、山東、山西、山西的大部分，甘肅、寧夏、遼寧的南部，河南北部，青海偏東和江蘇偏北的一小部分； 第三分區(qū)包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江蘇的大部分，福建北部、湖南、湖北的東部，河南南部； 第四分區(qū)包括：廣東、臺(tái)灣的南部，廣西的大部分，福建、云南的南部； 第五分區(qū)包括：貴州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陜西和甘肅在秦嶺以南的地區(qū)，廣西偏北的一小部分二、污

5、水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)1）（1）居住區(qū)生活污水量計(jì)算 1243600zn n kq鬃=式中：q1居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量，l/s； n居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（l/(d.人)），按室 外排水設(shè)計(jì)規(guī)范選用，歐洲的典型值為 200（l/(d.人)），美國(guó)的典型值為250450 （l/(d.人)）； n設(shè)計(jì)人口數(shù)，按規(guī)劃部門(mén)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料提供 的參數(shù)選用； kz總變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與平 均日平均時(shí)污水量的比值 kd日變化系數(shù)，是最大日污水量與平均日污水量的比值 kh時(shí)變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與最大日平均時(shí) 污水量的比值 kz=kd kh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)（

6、kz）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)2）（2）公共建筑生活污水量計(jì)算 224 3600hs n kq鬃=式中：q2公共建筑生活污水設(shè)計(jì)流量，l/s； s公共建筑生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（l/(d.人)），一般按 室內(nèi)給水排水和熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的參 數(shù)選用，排水量大的建筑也可以通過(guò)調(diào)查或參 考相近建筑選用。 kh時(shí)變化系數(shù)，是最大日最大時(shí)污水量與最大日 平均時(shí)污水量的比值 二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)3）（3）工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計(jì)算 1112221122336003600ab ka b kc dc dqt+=+

7、式中：q3工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水設(shè)計(jì)流量，l/s； a1一般車(chē)間最大班職工人數(shù)，人； a2熱車(chē)間最大班職工人數(shù)，人； b1一般車(chē)間職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，為25(l/(人.班)； b2熱車(chē)間職工生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，為35(l/(人.班)； k1一般車(chē)間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以3.0計(jì)； k2熱車(chē)間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以2.5計(jì)； c1一般車(chē)間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； c2熱車(chē)間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； d1一般車(chē)間的淋浴污水量標(biāo)準(zhǔn)，為40(l/(人.班)； d2熱車(chē)間的淋浴污水量標(biāo)準(zhǔn)，為60(l/(人.班)； t每班工作時(shí)數(shù)，h。 二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)4）（4）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量

8、計(jì)算 43600zm m kqt鬃=式中：q4工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量，l/s； m生產(chǎn)過(guò)程中每單位產(chǎn)品的廢水量標(biāo)準(zhǔn)， l/單位產(chǎn)品； m產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量； t每日生產(chǎn)時(shí)數(shù)； kz總變化系數(shù)，與工業(yè)企業(yè)性質(zhì)有關(guān)。 二、污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算（續(xù)5）q=q1+q2+q3+q4+q滲 q滲指地下水滲入量，一般以單位管道延長(zhǎng)米或單位服務(wù)面積公頃計(jì)算，日本規(guī)定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按每人每日最大污水量的10%-20%。三、污水管道的水力計(jì)算污水管道內(nèi)水質(zhì)特點(diǎn)： 污水管道內(nèi)水流特點(diǎn) 重力流非滿(mǎn)流近似均勻流排水管網(wǎng)理論與計(jì)算周玉文、趙洪賓著三、污水管道的水力計(jì)算（續(xù)1）水力計(jì)算的基本公式 式中：q流量，m3/s； 過(guò)水?dāng)嗝婷?/p>

9、積，m2； v流速，m/s； r水力半徑（過(guò)水?dāng)嗝娣e與濕周的比值），m； i水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； c流速系數(shù)，或謝才系數(shù)。c值一般按曼寧公式計(jì)算，即qvw=vcr i=鬃161crn=n管壁粗糙系數(shù) 三、污水管道的水力計(jì)算（續(xù)2）污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度（h/d）設(shè)計(jì)流速（v）最小管徑（d）最小設(shè)計(jì)坡度（i）設(shè)計(jì)充滿(mǎn)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(mǎn)流h/d 1時(shí)，非滿(mǎn)流室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，最大充滿(mǎn)度為：管徑（d）或暗渠高（h） （mm） 最大充滿(mǎn)度（h/d） 2003003504505009001000 0.55(0.

10、60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80) hd為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)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。設(shè)計(jì)流速與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿(mǎn)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)；國(guó)外很多專(zhuān)家認(rèn)為最小流速為0.6-0.75m/s，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。*國(guó)內(nèi)一些城市污水管道長(zhǎng)

11、期運(yùn)行的情況說(shuō)明，超過(guò)上述最高限值，并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。最小管徑1、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。2、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(chēng)為不計(jì)算管段。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；管徑400mm 的最小設(shè)計(jì)坡度為0.0015。三、污水管道的

12、水力計(jì)算（續(xù)3）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有哪些？冰凍線(xiàn)的要求地面荷載滿(mǎn)足街坊管連接要求地面管道溫度與地層深度關(guān)系圖 哈爾濱建筑大學(xué)與東北院部分研究結(jié)論： 1、東北寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)冬季生活污水水溫在4-15度之間，以地表水為給水水源所排出的生活污水水溫在4-10度之間，以地下水為水源排出的生活污水水溫在8-15之間。2、出戶(hù)管及起始端污水支管容易發(fā)生冰凍，主要是因?yàn)榱髁啃?，坡度小，容易產(chǎn)生沉積堵塞而發(fā)生冰凍。加大污水管坡度，可使容易冰凍的污水支管不發(fā)生冰凍。3、污水管埋深必須避開(kāi)有嚴(yán)重破壞能力的凍脹層或?qū)雒泴蛹右蕴幚?。粗砂和砂礫層冰

13、凍時(shí)，水向下流，不具有凍脹性。 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(xiàn)以上0.15m；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。 國(guó)外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)確定。無(wú)養(yǎng)護(hù)資料時(shí)，采用如下數(shù)值：管徑小于500mm，管底在冰凍線(xiàn)上0.3m；管徑大于500mm，為0.5m。三、污水管道的水力計(jì)算（續(xù)3）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有哪些？冰凍線(xiàn)的要求地面荷載滿(mǎn)足街坊管連接要求地面管道h=h+il+z1-z2+h式中：h街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m； h街坊污水管起點(diǎn)的最小埋深，0.60

14、.7m； z1街道污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m； z2街坊污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m； i街坊污水管和連接支管的坡度； l街坊污水管和連接支管的總長(zhǎng)度，m； h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。 三、污水管道的水力計(jì)算（續(xù)4）污水管道水力計(jì)算的方法1、需要確定的參數(shù) 流量q、管徑d、坡度i、流速v、充滿(mǎn)度h/d和埋深h。2、確定方法 首先根據(jù)已知資料，計(jì)算出流量q，根據(jù)q值可初步確定管徑d；然后，根據(jù)q、d值，求i、h/d、v值。在這三個(gè)未知數(shù)中，還需知道一個(gè)參數(shù)，才能求得另外兩個(gè)，此時(shí)可以在三個(gè)參數(shù)中先假設(shè)一個(gè)值，比如流速為最小流速，或是坡度為最小坡度，或是充滿(mǎn)度滿(mǎn)足一

15、定要求等，之后進(jìn)行查表或查圖，就可得出其余兩個(gè)未知數(shù)；最后要進(jìn)行校核，若得出的兩個(gè)參數(shù)滿(mǎn)足其規(guī)定的要求，則計(jì)算完成，若不滿(mǎn)足要求，則需調(diào)整假設(shè)值，甚至管徑d，重新進(jìn)行計(jì)算。 例1 已知n=0.014,d=300mm,i=0.004,q=30l/s,求v和h/d。例1 已知n=0.014,d=300mm, h/d =0.55,q=32l/s,求v和i 。四、污水管道的設(shè)計(jì)確定排水區(qū)界，劃分排水流域管道定線(xiàn)控制點(diǎn)確定和泵站的設(shè)置地點(diǎn)設(shè)計(jì)管段及設(shè)計(jì)流量的確定污水管道的銜接污水管道在街道上的位置確定排水區(qū)界，劃分排水流域排水區(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

16、同排水區(qū)域。（通常根據(jù)等高線(xiàn)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。）管道定線(xiàn)在總平面圖上確定污水管道的位置和走向。管道定線(xiàn)的影響因素地形污水廠(chǎng)和出水口的位置所采用的排水體制管道定線(xiàn)時(shí)注意事項(xiàng)主干管布置在堅(jiān)硬密實(shí)土壤中盡量少穿河流、鐵路、山谷和高地避免與地下構(gòu)筑物交叉不宜敷設(shè)在繁忙、狹窄的街道下集中流量盡量排入上游控制點(diǎn)確定和泵站設(shè)置地點(diǎn)對(duì)管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點(diǎn)，通常在管道起點(diǎn)或最低最遠(yuǎn)點(diǎn)。泵站設(shè)置地點(diǎn)中途泵站局部泵站總泵站設(shè)計(jì)管段及設(shè)計(jì)流量 兩個(gè)檢查井之間，設(shè)計(jì)流量不變，且采用同樣的管徑和坡度的管段，稱(chēng)為一個(gè)設(shè)計(jì)管段。 一般檢查井的設(shè)置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的

17、地方、轉(zhuǎn)彎的地方、或在直管段管徑長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)（3070m）。 設(shè)計(jì)流量本段流量轉(zhuǎn)輸流量集中流量1234abcdq10zqf qk=鬃式中：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，即比流量，l/s.公 頃 可用下式求得。086400n pq=式中：n污水量標(biāo)準(zhǔn)，l/(人.d)； p人口密度，人/公頃。污水管道的銜接銜接的原則：盡可能地提高下游管段的高程，減 小埋深，降低造價(jià)；避免上游管段 回水淤積。銜接的方式水面平接管頂平接跌水連接污水管道在街道上的位置 與其他管線(xiàn)、構(gòu)筑物有一定的距離與其他管線(xiàn)、構(gòu)筑物有一定的距離

18、 與給水管相交時(shí)，設(shè)于給水管下方與給水管相交時(shí)，設(shè)于給水管下方 盡量避免敷設(shè)在機(jī)動(dòng)車(chē)道下，設(shè)在人行道下盡量避免敷設(shè)在機(jī)動(dòng)車(chē)道下，設(shè)在人行道下 五、污水管道的設(shè)計(jì)舉例原始資料： 給定某市的街坊平面圖，如下頁(yè)圖。居住區(qū)街坊人口密度為350人/公頃，污水量標(biāo)準(zhǔn)為120l/(人.d)，火車(chē)站和公共浴室的設(shè)計(jì)污水量分別為3l/s和4l/s，工廠(chǎng)甲和工廠(chǎng)乙的工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量分別為25l/s與6l/s。生活污水及經(jīng)過(guò)局部處理的工業(yè)廢水全部送至污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理。工廠(chǎng)甲廢水排出口的管底埋深為2.0m 平面圖管道定線(xiàn)街坊面積計(jì)算街坊編號(hào)1234567891011街坊面積（公頃）1.211.702.081.982

19、.202.201.432.211.962.042.40街坊編號(hào)1213141516171819202122街坊面積（公頃）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊編號(hào)2324252627街坊面積（公頃）1.802.202.042.40劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量管道的水力計(jì)算繪制圖紙（平面圖和管道縱剖面圖）水力計(jì)算注意問(wèn)題 控制點(diǎn)選擇 管道坡度與地面坡度 設(shè)計(jì)流速與設(shè)計(jì)管徑 注意水頭損失 旁側(cè)支管連接六、國(guó)外污水管道的設(shè)計(jì)方法介紹常規(guī)設(shè)計(jì)方法給水量60%80%排水量查曲線(xiàn)最小流量最大流量校核自?xún)袅魉僭O(shè)計(jì)流量乘系數(shù)（考慮地下水和雨水）設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度一

20、般按滿(mǎn)流，也有非滿(mǎn)流情況：小管0.5，其他0.75真空管網(wǎng)：真空閥井、中繼真空泵站和真空管道 壓力式管網(wǎng)：研磨潛力泵、壓力支管和壓力干管 七、城市污水回用工程污水回用意義污水回用目標(biāo)與水質(zhì)污水回用處理技術(shù)地球上水的總量1.361018m3淡水儲(chǔ)量?jī)H為3.51016m3不足全球總水量的3%易開(kāi)發(fā)利用的淡水儲(chǔ)量為4.01015m3，占淡水的11%世界水資源概況世界水資源研究所：全世界有26個(gè)國(guó)家2.32 億人口面臨缺水的威脅 聯(lián)合國(guó)發(fā)出警報(bào)：世界范圍內(nèi)的缺水問(wèn)題將嚴(yán)重制約本世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并有可能導(dǎo)致國(guó)家和地區(qū)間發(fā)生沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)我國(guó)水資源現(xiàn)狀n 人均水資源占有量人均水資源占有量2200立方米立方米n 約為世界平均水平的約為世界平均水平的1/4n 排名世界第排名世界第112位位n 每年因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失約每年因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失約 20003000億元億元解決水資源缺乏的途徑n 海水淡化海水淡化n 修建水庫(kù)，貯存雨水修建水庫(kù)，貯存雨水n 長(zhǎng)距離引水長(zhǎng)距離引水n 開(kāi)發(fā)地下水開(kāi)發(fā)地下水n 節(jié)約用水節(jié)約用水n 污水回用污水回用污水回用對(duì)象由于生活污水水量大且流量穩(wěn)定，成為