第五章-市政工程之城市排水工程

1、城市排水工程水體污染巢湖水體污染水體污染巢湖水體污染水體污染太湖水體污染水體污染造紙廠廢水排放水體污染造紙廠廢水排放水體污染生活廢水排放水體污染生活廢水排放城市降水北京內澇城市降水北京內澇城市降水北京內澇城市降水武漢內澇城市降水武漢內澇城市降水合肥內澇城市降水合肥內澇 一、排水工程規(guī)劃（一）排水工程規(guī)劃的任務 根據(jù)城市自然環(huán)境和用水狀況，合理確定規(guī)劃期內污水處理量、污水處理設施的規(guī)模與容量、降水排放設施的規(guī)模與容量；科學布局污水處理廠等各種污水處理與收集設施、排澇泵站等雨水排放設施以及各級雨、污水管網；制定水環(huán)境保護、污水利用等對策與措施。 排水系統(tǒng)：將城市污水、降水有組織地排除與處理的工程設

2、施。2.城市分區(qū)規(guī)劃中的主要內容估算分區(qū)的雨、污水排放量；按照確定的排水體制劃分排水系統(tǒng)；確定排水干管的位置、走向、服務范圍、控制管徑以及主要工程設施的位置和用地范圍；3.城市詳細規(guī)劃中的主要內容對污水排放量和雨水量進行具體的統(tǒng)計、計算；對排水系統(tǒng)的布局、管線走向、管徑進行計算、復核，確定管線平面位置、主要控制點標高；對污水處理工藝提出初步方案。（二）排水工程規(guī)劃的主要內容1.總規(guī)中的主要內容確定排水制度；劃分排水區(qū)域，估算雨、污水總量，制定不同地區(qū)污水排放標準；進行排水管渠系統(tǒng)規(guī)劃布局，確定雨、污水主要泵站數(shù)量、位置及水閘位置；確定污水處理廠數(shù)量、分布、規(guī)模、處理等級以及用地范圍；確定排水干

3、管渠的走向和出口位置；提出污水綜合利用措施。概論污水管道系統(tǒng)設計雨水管道系統(tǒng)設計合流制管渠系統(tǒng)設計排水管渠要求及附屬構筑物-排水工程概念、內容、作用、排水體制、排水 系統(tǒng)的布置形式等-污水管道的設計步驟及 注意事項、設計舉例-雨水管道的設計步驟及 注意事項、設計舉例-合流制管道的使用條件、 水力計算、改造途徑等 -排水管渠斷面形式、接口、基礎、附屬構筑物等 重點一、排水工程的發(fā)展歷史河南省淮陽的古城下，發(fā)掘出公元前2800年埋下 的陶制排水管，比公元前2500年埃及發(fā)現(xiàn)的排水溝 早300年河北省易縣出土了戰(zhàn)國后期的圓形陶制排水管陜西西安出土秦代五角形陶制排水渠，在皇宮內出 現(xiàn)了明渠和暗渠相結合

4、的排水系統(tǒng)唐代長安建造了較為完整的雨水排水系統(tǒng)江蘇揚州發(fā)現(xiàn)了唐代建造的多功能的排水渠明、清時代的北京城，排水管渠系統(tǒng)比較發(fā)達一、排水工程的發(fā)展歷史（續(xù)）在近代我國排水工程發(fā)展緩慢，建國前全國103個 城市建有排水設施，管線總長6034.8km，全國只 有上海、南京建有城市污水處理廠，日處理能力 為4萬噸。1921年上海北區(qū)污水廠，是我國最早的 活性污泥法水廠。建國后，排水工程事業(yè)發(fā)展較快，城市下水道普 及率達60%以上。至2006年，全國排水管道總長26 萬km，城市污水處理廠814座，日處理能力6310 萬噸，全國污水處理率達57%，集中處理率達 44%。國內大城市排水系統(tǒng)簡介上海市排水系統(tǒng)

5、上海市排水體制是合流制與分流制并存，規(guī)劃排水系統(tǒng)341個。已建和在建的排水系統(tǒng)中，有67個合流制排水系統(tǒng)，114個分流制排水系統(tǒng)。中心城污水管網的普及率約為64。上海市已建成的污水處理設施普遍存在設施利用效率不高的問題。主要原因是收集系統(tǒng)不完善。 上海城區(qū)鋪設排水管道已有相當長的歷史。舊的管道系統(tǒng)建設標準低，均采用剛性接口，管道接口技術比較落后。在越來越重視和控制點源污染的時候，雨水徑流的非點源污染變得越來越嚴重。污染物質未加處理直接排入河道中，極大地污染了河道。國內大城市排水系統(tǒng)簡介北京市排水系統(tǒng)北京市城市排水系統(tǒng)分為合流制與分流制兩大類。北京市形成了9個大小不等的污水系統(tǒng)。同時修建了一些雨

6、水干溝。北京市建造污水截流工程后仍有大量污水溢流入河，關鍵問題在于污水截流工程中的截流設施。北京市的污水截流則不是在合流溝出口處設截流井，而是在各個污水支管進合流溝干管(溝)處設截流井。國內大城市排水系統(tǒng)簡介廣州市排水系統(tǒng)目前正在同時推進四個污水治理項目的建設，城市污水處理的能力在2005年達到162萬噸/天。廣州市排水體制的混亂和脆弱既有城市發(fā)展歷史的原因，又有污水處理和城市排水系統(tǒng)建設長期嚴重滯后的原因。 污水系統(tǒng)的直接排放和通過合流制及雨污混接方式的污水排放是造成城市水體環(huán)境惡化的主要原因。 污水廠及管道系統(tǒng)規(guī)劃建設不配套。一方面，污水主干管建設滯后于支管建設；另一方面，主干管建設滯后于

7、污水處理廠的建設。 合流制中心管道淤積情況嚴重，在清掏不及時的情況下，遇暴雨則出現(xiàn)“水增階”。 國內大城市排水系統(tǒng)簡介深圳市排水系統(tǒng)深圳特區(qū)共建成4座污水處理廠，設計平均日處理污水56萬m3，設計污水處理率應達到60，但實際還達不到30。深圳特區(qū)市政排水管網以分流制為主，但存在雨污合流現(xiàn)象。污水管網沒有統(tǒng)一管理，住宅區(qū)排水系統(tǒng)與市政排水系統(tǒng)銜接混亂，污水管道質量問題多國內大城市排水系統(tǒng)的特點歷史欠賬多，弱點明顯涉及地域大，問題復雜雨污合流多，污染較大水系破壞重，排澇困難發(fā)展不均衡，混接較多綜合利用少，有待加強經濟實力強，發(fā)展較快發(fā)達國家城市排水系統(tǒng)簡介美國1980年美國污水處理率達到70%。

8、美國主要大城市的排水體制均為分流制，在已建的合流拱溝中都搞了污水和雨水的完整的截流設施。美國發(fā)現(xiàn)污水、雨水分開排放后，雨水管道的初期雨水和在道路上造成逕流的小雨水也嚴重污染水體，認為不僅在合流制管道中要截流初期雨水進行處理，而完全分流制的雨水管的污濁雨水也應當截流到污水處理廠進行處理 。發(fā)達國家城市排水系統(tǒng)簡介日本日本的排水體系基本是采用分流制。 日本的排水管道密度一般在2030 km/km2，高的地區(qū)可達50 km/km2 。從1965年起日本就開始有計劃地處理和利用雨水，截止1993年，使用雨水作為雜用水的設施日本共有28處，使用水量為500萬噸/天。1992年日本頒布了“第二代城市下水總

9、體規(guī)劃”，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施。發(fā)達國家城市排水系統(tǒng)簡介德國德國的排水系統(tǒng)是分流制和合流制并存的 。德國是歐洲極力主張進行雨水利用的國家之一。德國城市雨水利用技術已進入標準化、產業(yè)化階段，并逐步向集成化綜合化方向發(fā)展。 德國的雨水系統(tǒng)包括屋面雨水集蓄和屋頂花園利用系統(tǒng)、雨水截污和滲透系統(tǒng)發(fā)達國家城市排水系統(tǒng)發(fā)展趨勢發(fā)展基礎好綜合利用多環(huán)保理念強城鄉(xiāng)差距小二、排水工程的概念與內容排水工程的概念：指為保護環(huán)境而建設的一整套用于收集、輸送、 處理和利用污水的工程設施 排水工程的內容：一是污水的收集、輸送部分排水管網二是污水的處理、利用部分污水處理三、排水工程的作用保

10、護環(huán)境免受污染，使城市免受污水之害 和洪水之災促進工農業(yè)生產，保證城市可持續(xù)性發(fā)展保護人民的身體健康與正常生活四、排水系統(tǒng)的體制（*）污水的概念與分類：在使用過程中受到了不同程度的污染，改變 了原來的化學成分和物理性質的水，叫污水。按來源分生活污水工業(yè)廢水降水（降雨和降雪）城市污水四、排水系統(tǒng)的體制（續(xù)1）污水的最終出路有三：一是排放水體二是灌溉農田三是重復使用自然復用間接復用直接復用1.3 排水管網系統(tǒng)的體制 排水系統(tǒng)的體制是指在一個地區(qū)內收集和輸送廢水的方式，簡稱排水體制（制度）。 它有合流制和分流制兩種基本方式。 1.3.1 合流制 所謂合流制是指用同一種管渠收集和輸送生活污水、工業(yè)廢水

11、和雨水的排水方式。 根據(jù)污水匯集后的處置方式不同，又可把合流制分為下列三種情況： （）直排式合流制： 管道系統(tǒng)的布置就近坡向水體，分若干排出口，混合的污水未經處理直接排入水體，我國許多老城市的舊城區(qū)大多采用的是這種排水體制。 特點：對水體污染嚴重，系統(tǒng)簡單。這種直排式合流制系統(tǒng)目前不宜采用。 （）截流式合流制 ： 這種系統(tǒng)是在沿河的岸邊鋪設一條截流干管，同時在截流干管上設置溢流井，并在下游設置污水處理廠。 晴天和初降雨時污水污水處理廠排入水體或再利用 當混合污水的流量截流干管的輸水能力， 特點：比直排式有了較大的改 進，但在雨天時，仍有部 分混合污水未經處理而直 接排放，成為水體的污染 源而使

12、水體遭受污染。 適用于對老城市的舊合流制 的改造 （）完全合流制 是將污水和雨水合流于一條管渠，全部送往污水處理廠進行處理。特點: 衛(wèi)生條件較好,在街道下，管道綜合也比較方便，但工程量較大，初期投資大，污水廠的運行管理不便。因此，采用者不多。1.3.2 分流制 所謂分流制是指用不同管渠分別收集和輸送生活污水、工業(yè)廢水和雨水的排水方式。 排除生活污水、工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng);排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。 根據(jù)雨水的排除方式不同，分流制又分為下列兩種情況：（）完全分流制 既有污水管道系統(tǒng)，又有雨水管渠系統(tǒng) 生活污水工業(yè)廢水污水廠排入水體或再利用雨水排入水體雨水排水系統(tǒng)污水排水系統(tǒng)特點：

13、比較符合環(huán)境保護的要求，但對城市管渠的一次性投資較大。適用于新建城市。污水管道雨水管道出水口（）不完全分流制 這種體制只有污水排水系統(tǒng)，沒有完整的雨水排水系統(tǒng)。各種污水通過污水排水系統(tǒng)送至污水廠，經過處理后排 如城鎮(zhèn)的地勢適宜，不易積水時，或初建城鎮(zhèn)和小區(qū)可采用不完全分流制，先解決污水的排放問題，待城鎮(zhèn)進一步發(fā)展后，再建雨水排水系統(tǒng)，完成完全分流制的排水系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)的逐步發(fā)展。 入水體；雨水沿道路邊溝，地面明渠和小河，然后進入較大的水體。原有渠道雨水渠道污水管道（3）半分流制： 既有污水排水系統(tǒng)，又有雨水排水系統(tǒng)。 初降雨水污水廠排入水體或再利用后續(xù)雨水排入水體雨水排

14、水系統(tǒng)雨水跳躍井特點：可以更好地保護水 環(huán)境，但工程費用較大，目前使用不多。適用于污染較嚴重地區(qū)。 既有分流制，又有合流制，這種體制可稱為混合制。 1.3.3 混合制 合流制和分流制的比較環(huán)保方面：全部截流式合流制對環(huán)境的污染最?。徊糠纸?留式合流制雨天時部分污水溢流入水體，造成 污染；分流制在降雨初期有污染。 造價方面：合流制管道比完全分流制可節(jié)省投資20%40%， 但合流制泵站和污水處理廠投資要高于分流制， 總造價看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投資少、見效快，在新建地 區(qū)適于采用。 維護管理：合流制污水廠維護管理復雜。晴天時合流制管 道內易于沉淀，在雨天時沉淀物易被雨

15、水沖走， 減小了合流制管道的維護管理費。 1.4 排水體制的選擇合流制僅有一條管渠系統(tǒng)，對地下建筑相互間的矛盾較小，占地少，施工方便。分流制管線多，對地下建筑的豎向規(guī)劃矛盾較大。（2）從環(huán)境保護方面看：直排式合流制不符合衛(wèi)生要求，新建的城鎮(zhèn)和小區(qū)已不再采用；完全合流制排水系統(tǒng)衛(wèi)生條件較好，但工程量大，初期投資大，污水廠的運行管理不便，特別是在我國經濟實力還不雄厚的城鎮(zhèn)和地區(qū)，更是無法采用；（1）從城市規(guī)劃方面看： 在老城市的改造中，常采用截流式合流制，充分利用原有的排水設施，與直排式相比，減小了對環(huán)境的危害，但仍有部分混合污水通過溢流井直接排入水體。分流制排水系統(tǒng)的管線多，但衛(wèi)生條件好，有利于

16、環(huán)境保護，雖然初降雨水對水體有污染，但它比較靈活，比較容易適應社會發(fā)展的需要，一般又能符合城鎮(zhèn)衛(wèi)生的要求，所以在國內外得到推薦應用，而且也是城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)體制發(fā)展的方向；不完全分流制排水系統(tǒng)，初期投資少，有利于城鎮(zhèn)建設的分期發(fā)展，在新建城鎮(zhèn)和小區(qū)可考慮采用這種體制；半分流制衛(wèi)生情況比較好，但管渠數(shù)量多，建造費用高，一般僅在地面污染較嚴重的區(qū)域（如某些工廠區(qū)等）采用。（3）從投資方面看： 分流制比合流制高。合流制只敷設一條管渠，其管渠斷面尺寸與分流制的雨水管渠相差不大，管道總投資較分流制低20%40%，但合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。由于管道工程的投資占給排水工程總投資的70%80%，

17、所以總的投資分流制比合流制高。 如果是初建的城鎮(zhèn)和小區(qū)，初期投資受到限制時，可以考慮采用不完全分流制，先建污水管道而后建雨水管道系統(tǒng)，以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)發(fā)展，且工期短，見效快，隨著工程建設的發(fā)展，逐步建設雨水排水系統(tǒng)。（4）從排水系統(tǒng)的管理上看： 合流制管道系統(tǒng)在晴天時只是部分流，流速較低，容易產生沉淀，據(jù)經驗，管中的沉淀物易被暴雨水流沖走，這樣以來合流制管道系統(tǒng)的維護管理費用可以降低，但是，流入污水廠的水量變化較大，污水廠運行管理復雜。 分流制管道系統(tǒng)可以保證管內的流速，不致發(fā)生沉淀，同時，污水廠的運行管理也易于控制。 新建的城鎮(zhèn)和小區(qū)宜采用分流制和不完全分流制；老城鎮(zhèn)可采用截流式合

18、流制；在干旱少雨地區(qū)；或街道較窄地下設施較多而修建污水和雨水兩條管線有困難的地區(qū)，也可考慮采用合流制。 排水系統(tǒng)體制的選擇，應根據(jù)城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、當?shù)亟涤昵闆r和排放標準、原有排水設施、污水處理和利用情況、地形和水體等條件，在滿足環(huán)境保護的前提下，全面規(guī)劃，按近期設計，考慮遠期發(fā)展，通過技術經濟比較，綜合考慮而定。 五、排水系統(tǒng)的組成部分城市生活污水排水系統(tǒng)工業(yè)廢水排水系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)五、排水系統(tǒng)的組成部分城市生活污水排水系統(tǒng)的組成部分室內污水管道系統(tǒng)與設備室外污水管道系統(tǒng)污水處理廠出水口事故排出口污水泵站或壓力管道手盆、便器、水封管、立管、出戶管街坊管道、街道污水管道、附屬構筑物等室內污水

19、管道系統(tǒng)及設備衛(wèi)生設備和廚房設備、存水彎（水封）、支管、豎管、出流管 室外污水管道系統(tǒng)污水泵站城市污水處理廠城市污水廠的分類：小型污水處理廠：日處理能力5萬噸中型污水處理廠：日處理能力為5-10萬噸大型污水處理廠：日處理能力10萬噸出水口工業(yè)廢水排水系統(tǒng)的組成部分車間內部管道系統(tǒng)與設備污水泵站或壓力管道廠區(qū)管道系統(tǒng)廢水處理站雨水收集系統(tǒng)與設備街坊或廠區(qū)雨水管道系統(tǒng)街道雨水管道系統(tǒng)出水口排洪溝雨水泵站雨水口、天溝、雨水斗雨水排水系統(tǒng)的組成部分建筑物的雨水管道系統(tǒng)及設備六、排水系統(tǒng)的布置(*)排水系統(tǒng)的布置原則 充分利用地形、地勢，就近排入水體，以減小管道埋深、降低工程造價 排水系統(tǒng)布置的影響因素

20、地形地勢土壤情況河流情況氣候情況城市總體規(guī)劃六、排水系統(tǒng)的布置(*)6.1 污水管道系統(tǒng)的平面布置6.2 排水系統(tǒng)布置的影響因素 6.3 排水系統(tǒng)的布置原則與形式 排水管網布置原則 排水管網布置形式6.1 污水管道系統(tǒng)的平面布置6.1.1確定排水區(qū)界，劃分排水流域； 6.1.2選擇污水廠出水口位置；6.1.3擬訂污水干管和總干管的路線；6.1.4確定需要提升的排水區(qū)域和設置泵站的位置 6.1.1確定排水區(qū)界，劃分排水流域 排水區(qū)界是指排水系統(tǒng)設置的邊界，它決定于區(qū)域、城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃的建筑界限。 排水流域的劃分是在排水區(qū)界內根據(jù)具體情況進行的。6.1.2選擇污水廠出水口位置 污水廠和出水口要

21、設在城市的下風向，水體的下游，離開居住區(qū)和工業(yè)區(qū)。應通過環(huán)境影響評價最終確定。 污水廠和出水口的位置和數(shù)目會影響污水主干管的數(shù)目和走向。 6.1.3擬訂污水干管和總干管的路線 確定污水管道系統(tǒng)的路線，又稱為污水管道系統(tǒng)的定線 。 定線原則： 盡可能以最短距離敷設，盡量避免穿越山谷、河流、鐵路和高等級公路。 污水管道定線注意事項（1）定線時應充分利用地形。（2）管道定線時，應考慮地質條件因素。 （3）管道定線時應盡量避免或減少與各種地下構筑物交叉。（4）在一般情況下，污水管道沿道路敷設。在無道路的場地，管道不應直接穿過，而必須沿道路繞過它。（5）污水干管一般不宜在交通繁忙而狹窄的街道下。（6）管

22、道定線還應考慮居住區(qū)和工業(yè)企業(yè)的遠近期規(guī)劃以及分期建設的安排。（7）盡量減少污水泵站的數(shù)量。 正交式： 在地勢向水體適當傾斜的地區(qū)，各排水流域的干管可以最短距離沿與水體垂直相交的方向布置。特點： 干管長度短，管徑小，較經濟，污水排出也迅速。由于污水未經處理就直接排放，會使水體遭受嚴重污染，影響環(huán)境。適用：雨水排水系統(tǒng)。 截流式： 沿河岸再敷設主干管，并將各干管的污水截流送至污水廠，是正交式發(fā)展的結果。特點： 減輕水體污染，保護環(huán)境。適用：分流制污水排水系統(tǒng)。（3）平行式： 在地勢向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，可使干管與等高線及河道基本上平行，主干管與等高線及河道成一傾斜角敷設。 特點：保證干管較

23、好的水力條件，避免因干管坡度過大以至于管內流速過大，使管道受到嚴重沖刷或跌水井過多。適用：地形坡度大的地區(qū)。 分區(qū)式： 在地勢高低相差很大的地區(qū)，當污水不能靠重力流至污水廠時采用。分別在高地區(qū)和低地區(qū)敷設獨立的管道系統(tǒng)。高地區(qū)的污水靠重力流直接流入污水廠，而低地區(qū)的污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水廠。優(yōu)點：能充分利用地形排水，節(jié)省電力。適用：個別階梯地形或起伏很大的地區(qū)。分散式： 當城鎮(zhèn)中央部分地勢高，且向周圍傾斜，四周又有多處排水出路時，各排水流域的干管常采用輻射狀布置，各排水流域具有獨立的排水系統(tǒng)。 特點： 干管長度短，管徑小，管道埋深淺，便于污水灌溉等，但污水廠和泵站（如需設置時）的數(shù)量

24、將增多。適用：在地勢平坦的大城市(6) 環(huán)繞式： 可沿四周布置主干管，將各干管的污水截流送往污水廠集中處理，這樣就由分散式發(fā)展成環(huán)繞式布置。特點：污水廠和泵站（如需設置時）的數(shù)量少?；ㄍ顿Y和運行管理費用小。6.1.4確定需要提升的排水區(qū)域和設置泵站的位置 在管道定線時，應選擇適當?shù)亩ň€位置，使之能盡量節(jié)省埋深，又可少建泵站。 污水泵站一般分為中途泵站和終點泵站，有時也有局部泵站。 5確定污水管道在街道下的具體位置 由于污水管道為重力流管道，其埋深大，連接支管多，使用過程中難免滲漏損壞。所有這些都增加了污水管道的施工和維修難度，還會對附近建筑物和構筑物的基礎造成危害，甚至污染生活飲用水。 因此

25、，污水管道與建筑物應有一定間距，與生活給水管道交叉時，應敷設在生活給水管的下面。(1)覆土厚度：管底可埋在冰凍線以上0.15m，最小覆土厚度不宜小于0.7m，最大不宜大于6m，理想為1-2m(2)埋設深度：干燥土壤中，最大埋深不超過78m；多水、流砂、石灰?guī)r地層中，不超過5m。控制點應采取措施來減少管道的埋深，如增加管道的強度，填土提高地面高程以保證最小覆土厚度。 管線綜合規(guī)劃時，所有地下管線都應盡量設置在人行道、非機動車道和綠化帶下，只有在不得已時，才考慮將埋深大，維修次數(shù)較少的污水、雨水管道布置在 機動車道下。 各種管線在平面上布置的次序一般是，從建筑規(guī)劃線向道路中心線方向依次為：電力電纜

26、 通信電纜 燃氣 管道 給水管道熱力管道雨水管道 污水管道。若各種管線布置時發(fā)生沖突，處理的原則是：未建讓已建的，臨時讓永久的，小管讓大管，壓力管讓無壓管，可彎管讓不可彎管。七、工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)與城市排水系統(tǒng)的關系工業(yè)企業(yè)排出的廢水應采取的措施改革生產工藝，進行技術革新，力求把有害物質消除在生產過程之中，做到不排或少排廢水 盡量采用循環(huán)或重復利用系統(tǒng)，以減小廢水排放量 回收廢水中的有用物質，節(jié)省能源、創(chuàng)造財富 盡量以廢治廢 七、工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)與城市排水系統(tǒng)的關系(續(xù)1）工業(yè)廢水排入城市排水系統(tǒng)應考慮的問題 盡量考慮直接將工業(yè)廢水排入城市排水系統(tǒng)，在污水處理廠統(tǒng)一進行處理 工業(yè)廢水排入后，不應影響排水管渠和污水處理廠的正常運行，對某些廢水應進行預處理 工業(yè)廢水排入后，不應對養(yǎng)護人員造成危害 當城市污