浙江大學排水工程講義

第二部分排水工程一、排水系統(tǒng)概論1.排水系統(tǒng)的主要組成部分1.1.1城市污水排水系統(tǒng)的主要組成部分（1）室內污水管道系統(tǒng)及設備。其作用是收集生活污水，并將其排至室外居住小區(qū)污水管道中去。在住宅及公共建筑內，各種衛(wèi)生設備既是人們用水的容器，也是承受污水的容器，它們又是生活污水排水系統(tǒng)的起端設備。生活污水從這里經水封管、支管、豎管和出戶管等室內管道系統(tǒng)流入室外居住小區(qū)管道系統(tǒng)。在每一出戶管與室外居住小區(qū)管道相接的連接點設檢查井，供檢查和清通管道之用。（2）室外污水管道系統(tǒng)。分布在地面下的依靠重力流輸送污水至泵站、污水廠或水體的管道系統(tǒng)稱室外污水管道系統(tǒng)。它又分為居住小區(qū)管道系統(tǒng)及街道管道系統(tǒng)。A．居住小區(qū)污水管道系統(tǒng)。敷設在居住小區(qū)內，連接建筑物出戶管的污水管道系統(tǒng)，稱居住小區(qū)污水管道系統(tǒng)。它分為接戶管、小區(qū)支管和小區(qū)干管。接戶管是指布置在建筑物周圍接納建筑物各污水出水管的污水管道。小區(qū)污水支管是指布置在居住組團內與接戶管連接的污水管道，一般布置在組團內道路下。小區(qū)污水干管是指在居住小區(qū)內，接納各居住組團內小區(qū)支管流來的污水的污水管道，一般布置小區(qū)道路或市政道路下。居住小區(qū)污水排入城市排水系統(tǒng)時，其水質必須符合《污水排入城市下水道水質標準》。居住小區(qū)污水排除口的數(shù)量和位置，要取得城市市政部門同意。B．街道污水管道系統(tǒng)。敷設在街道下，用以排除居住小區(qū)管道流來的污水。在一個市區(qū)內它由城市支管、干管、主干管等組成。支管是承受居住小區(qū)干管流來的污水或集中流量排出的污水。在排水區(qū)界內，常按分水線劃分成幾個排水區(qū)域。在各排水流域內，干管是匯集輸送由支管流來的污水，也常稱流域干管。主干管是匯集輸送由兩個或兩個以上干管流來的污水管道。市郊干管是從主干管把污水輸送至總泵站、污水處理廠或通至水體出口的管道，一般在污水管到系統(tǒng)設置區(qū)范圍之外。C．管道系統(tǒng)上的附屬構筑物。有檢查井、跌水井、倒虹管，等等。（3）污水泵站及壓力管道。污水一般以重力流排除，但往往由于受到地形等條件的限制而發(fā)生困難，這時就需要設置泵站。泵站分為局部泵站、中途泵站和總泵站等。壓送從泵站出來的污水至高地自流管道或至污水廠的承壓管段，稱壓力管道。（4）污水廠。供處理和利用污水、污泥的一系列構筑物及附屬構筑物的綜合體稱污水處理廠。在城市常稱污水廠，在工廠中常稱廢水處理站。城市污水廠一般設置在城市河流的下游地段，并與居民點或公共建筑保持一定的衛(wèi)生防護距離。若采用區(qū)域排水系統(tǒng)時，每個城鎮(zhèn)就不需要單獨設置污水廠，將全部污水送至區(qū)域污水廠進行統(tǒng)一處理。（5）出水口及事故排出口。污水排入水體的渠道和出口稱出水口，它是整個城市污水排水系統(tǒng)的終點設備。事故排出口是指在污水排水系統(tǒng)的中途，在某些易于發(fā)生故障的組成部分前面，例如在總泵站的前面，所設置的輔助性出水渠，一旦發(fā)生故障，污水就通過事故排出口直接排入水體。1.1.2工業(yè)廢水排水系統(tǒng)的主要組成部分

工業(yè)廢水排水系統(tǒng)，由以下幾個主要部分組成：（1）車間內部管道系統(tǒng)和設備。主要用于收集各生產設備排出的工業(yè)廢水，并將其排送至車間外部的廠區(qū)管道系統(tǒng)中。（2）廠區(qū)管道系統(tǒng)。敷設在工廠內，用以收集并輸送各車間排出的工業(yè)廢水的管道系統(tǒng)。廠區(qū)工業(yè)廢水的管道系統(tǒng)，可根據(jù)具體情況設置若干個獨立的管道系統(tǒng)。（3）廢水泵站站及壓力管道。。（4）廢水處理理站。是回收和和處理廢水與污污泥的場所。在管道系統(tǒng)上，，同樣也設置檢檢查井等附屬構構筑物。在接入入城市排水管道道前宜設置檢測測設施。1.1.3雨雨水排水系統(tǒng)的的主要組成部分分（1）建筑物的的雨水管道系統(tǒng)統(tǒng)和設備。主要要是收集工業(yè)、、公共或大型建建筑的屋面雨水水，并將其排入入室外的雨水管管渠系統(tǒng)中去。。（2）居住小區(qū)區(qū)或工廠雨水管管渠系統(tǒng)。（3）街道雨水水管渠系統(tǒng)。（4）排洪溝。。（5）出水口。。收集屋面的雨水水用雨水斗或天天溝，收集地面面的雨水用雨水水口。地面上的的雨水經雨水口口流入居住小區(qū)區(qū)、廠區(qū)或街道道的雨水管渠系系統(tǒng)。雨水排水水系統(tǒng)的室外管管渠系統(tǒng)基本上上和污水排水系系統(tǒng)相同。同樣樣，在雨水管渠渠系統(tǒng)也設有檢檢查井等附屬構構筑物。雨水一一般既不處理也也不利用，直接接排入水體。此此外，因雨水徑徑流較大，一般般應盡量不設或或少設水泵站，，但在必要時也也要設置，如上上海、武漢等城城市設置了雨水水泵站用以抽升升部分雨水。合流制排水系統(tǒng)統(tǒng)的組成部分與與分流制相似，，同樣有室內排排水設備、室外外居住小區(qū)以及及街道管道系統(tǒng)統(tǒng)。住宅和公共共建筑的生活污污水經庭院或街街坊管道流入街街道管道系統(tǒng)。。雨水經雨水口口進入合流管道道。在合流管道道系統(tǒng)的截留干干管外設有溢流流井。2、排水系統(tǒng)的的規(guī)劃設計原則則和任務2.1規(guī)劃設計計原則（1）排水工程程的規(guī)劃與設計計應符合區(qū)域規(guī)規(guī)劃以及城市和和工業(yè)企業(yè)的總總體規(guī)劃，并應應與城市和工業(yè)業(yè)企業(yè)中其他單單項工程建設密密切配合，互相相協(xié)調。如，總體規(guī)劃中中的設計規(guī)模、、設計期限、建建筑界限、功能能分區(qū)布局等是是排水工程規(guī)劃劃設計的依據(jù)。。又如城市和工工業(yè)企業(yè)的道路路規(guī)劃、地下設設施規(guī)劃、豎向向規(guī)劃、人防工工程規(guī)劃等單項項工程規(guī)劃對排排水工程的規(guī)劃劃設計都有影響響，要以全局觀觀點出發(fā)，合理理解決，構成有有機的整體。（2）排水工程程的規(guī)劃與設計計，要與鄰近區(qū)區(qū)域內的污水和和污泥的處理和和處置協(xié)調。一一個區(qū)域的污水水系統(tǒng)，可能影影響臨近區(qū)域，，特別是影響下下游區(qū)域的環(huán)境境質量，故在確確定規(guī)劃區(qū)的處處理水平的處置置方案時，必須須在較大區(qū)域范范圍內綜合考慮慮。根據(jù)排水規(guī)劃，，有幾個區(qū)域同同時或幾乎同時時修建時，應考考慮合并起來處處理和處置的可可能性，即實現(xiàn)現(xiàn)區(qū)域排水系統(tǒng)統(tǒng)。因為它的經經濟效益可能更更好，但施工期期較長，實現(xiàn)較較困難。（3）排水工程程規(guī)劃與設計，，應處理好污染染源治理與集中中處理的關系。。城市污水應以以點源治理與集集中處理相結合合，以城市集中中處理為主的原原則加以實施。。工業(yè)廢水符合排排入城市下水道道標準的應直接接排入城市污水水排水系統(tǒng)，與與城市污水一并并處理。個別工工廠或車間排放放的含有毒、有有害物質的應進進行局部除害處處理，達到排入入城市下水道標標準后排入城市市污水排水系統(tǒng)統(tǒng)。生產廢水達達到排放水體標標準的可就近排排入水體或雨水水道。（4）城市污水水是可貴的淡水水資源，在規(guī)劃劃中要考慮污水水經再生后回用用的方案。城市市污水回用于工工業(yè)用水是缺水水城市解決水資資源短缺和水環(huán)環(huán)境污染的可行行之路。（5）如設計排排水區(qū)域內尚需需考慮給水和防防洪問題時，污污水排水工程應應與給水工程協(xié)協(xié)調，雨水排水水工程應與防洪洪工程協(xié)調，以以節(jié)省總投資。。（6）排水工程程的設計應全面面規(guī)劃，按近期期設計，考慮遠遠期發(fā)展有擴建建的可能。并應應根據(jù)使用要求求和技術經濟的的合理性因素，，對近期工程作作出分期建設的的安排。排水工工程的建設費用用很大，分期建建設可以更好地地節(jié)省初期投資資，并能更快地地發(fā)揮工程建設設的作用。分期期建設應首先建建設最急需的工工程設施，使它它能盡早地服服務于最迫切需需要的地區(qū)和建建筑物。（7）對于城市市和工業(yè)企業(yè)原原有的排水工程程在進行改建和和擴建時，應從從實際出發(fā)，在在滿足環(huán)境保護護的要求下，充充分利用和發(fā)揮揮其效能，有計計劃、有步驟地地加以改造，使使其逐步達到完完善和合理化。。2.2排水系統(tǒng)統(tǒng)的任務它的主要任務是是規(guī)劃設計、收收集、輸送、處處理和利用各種種污水的一整套套工程設施和構構筑物，即排水水管道系統(tǒng)和污污水廠的規(guī)劃與與設計。二、污水管道系統(tǒng)統(tǒng)的設計1、污水設計流量量的計算污水設計流量：污污水管道及其附屬屬構筑物能保證通通過的污水最大流流量稱為污水設計計流量。污水設計流量包括括生活污水和工業(yè)業(yè)廢水兩類。1.1生活污水設設計流量（1）居住區(qū)生活活污水設計流量（2）工業(yè)企業(yè)生生活污水及淋浴污污水的設計流量1.2工業(yè)廢水設設計流量1.3地下水滲入入量1.4城市污水設設計總流量計算2、污水管道的水水力計算2.1水力計算基基本公式2.2設計充滿度度2.3設計流速2.4最小管徑2.5埋設深度2.6水力計算方方法2.7設計計算舉舉例3、城市污水回用用系統(tǒng)組成城市污水回用系統(tǒng)統(tǒng)一般由污水收集集系統(tǒng)、再生水廠廠、再生水輸配系系統(tǒng)和回用水管理理等部分組成。（1）污水收集系系統(tǒng)：是收集輸送送回用原水的管道道系統(tǒng)。污水收集集一般靠城市排水水水管網進行，管管道不宜采用明渠渠。排水系統(tǒng)可采采用分流制或合流流制，將回用原水水從回用水源以最最佳路線輸送至再再生水廠。（2）再生水廠：：它是以回用為目目的對污水進行再再生處理的污水處處理廠。其處理工工藝流程，應通過過試驗或僅深度處處理。深度處理是是進一步去除常規(guī)規(guī)二級處理不能完完全去除的污水中中雜質的凈化過程程，通常由混凝、、沉淀（澄清）、、過濾、活性類吸吸附、離子交換、、反滲透、電滲析析、氨吹脫、臭氧氧氧化、消毒等單單元技術組合而成成。城市污水的再再生水廠可采用一一級處理、二級處處理、混凝沉淀（（澄清）、過濾和和消毒等基本工藝藝流程，當有試驗驗依據(jù)或回用水水水質有特殊要求時時、也可采用其它它工藝。再生水廠宜靠近回用水水源收集區(qū)或用戶戶集中地區(qū)，以便便于原水收集和縮縮短輸水距離。也也可設在城市污水水處理廠內、工業(yè)業(yè)區(qū)內、或某一特特定用戶內。再生生水廠規(guī)模應超過過計劃回用水量的的20％以上。（3）再生水輸配配系統(tǒng)：應建成獨獨立系統(tǒng)?？尚陆ńㄔ偕艿?，或利利用原有給水管道道輸送再生水；而而新建給水管道、、再生水輸水管道道應防止微生物腐腐蝕，一般以非金金屬管為宜，當采采用金屬管道時，，應做好防腐處理理。再生水的配水水系統(tǒng)由用戶自行行設置。（4）用戶的用水水管理：應根據(jù)用用水設施的要求確確定。當用于工業(yè)業(yè)冷卻時，一般包包括水質穩(wěn)定處理理、菌藻處理和進進一步改善水質的的其它特殊處理。。當用于生活雜用用或景觀河道補充充水時，可直接使使用，不需再進一一步處理。三、排水管渠系統(tǒng)統(tǒng)1、暴雨強度1.1降雨量1.2降雨歷時1.3暴雨強度1.4降雨面積和和匯水面積1.5降雨的頻率率和重現(xiàn)期1.6暴雨強度公公式2、雨水管渠設計計流量計算2.1計算公式2.2徑流系數(shù)ψψ2.3設計重現(xiàn)期期P2.4集水時間t3、雨水管渠系統(tǒng)統(tǒng)設計和計算3.1水力計算（1）設計充滿度度（2）設計流速（3）最小管徑和和最小設計坡度（4）最小埋深和和最大埋深3.2水力計算方方法3.3設計步驟（1）劃分排水流流域和管道定線（2）劃分設計管管段（3）劃分并計算算各設計管段的匯匯水面積（4）確定各排水水流域平均徑流系系數(shù)數(shù)值（5）確定設計重重現(xiàn)期P、地面集集水時間t1（6）求單位面積積徑流量q0（7）列表進行雨雨水干管的設計流流量和水力計算。。3.4設計計算舉舉例3、合流制管渠系系統(tǒng)的使用條件和和布置特點3.1使用條件（1）排水區(qū)域內內有一處或多處水水源充沛的水體，，其流量和流速都都足夠大，一定量量的混合污水排入入后對水體造成的的污染危害程度在在允許的范圍以內內。（2）街坊和街道道的建設比較完善善，必須采用暗管管渠排除雨水，而而街道橫斷面又較較窄，管渠的設置置位置受到限制時時，可考慮選用合合流制。（3）地面有一定定的坡度傾向水體體，當水體高水位位時，岸邊不受淹淹沒。污水在中途途不需要泵汲。顯然，上述條件的的第一條是主要的的，也就是說，在在采用合流制管渠渠系統(tǒng)時，首先應應滿足環(huán)境保護的的要求，即保證水水體所受的污染程程度在允許范圍內內，只有在這種情情況下才可根據(jù)當當?shù)爻鞘薪ㄔO及地地形條件合理地選選用合流制管渠系系統(tǒng)。3.2布置特點點（1）管渠的布置置應使所有服務面面積上的生活污水水、工業(yè)廢水和雨雨水都能合理的排排入管渠，并能以以可能的最短距離離坡向水體。（2）沿水體岸邊邊布置與水體平行行的截流干管，在在截流干管的適當當位置上設置溢流流井，使超過截留留干管設計輸水能能力的那部分混合合污水能順利地通通過溢流井就近排排入水體。（3）必須合理的的確定溢流井的數(shù)數(shù)目和位置，以便便盡可能減少對水水體的污染、減小小截流干管的尺寸寸和縮短排放渠道道的長度。從對水水體的污染情況看看，合流制管渠系系統(tǒng)中的初雨水雖雖被截流處理，但但溢流的混合污水水總比一般雨水臟臟，為改善水體衛(wèi)衛(wèi)生、保護環(huán)境，，溢流井的數(shù)目宜宜少，且其位置盡盡可能設置在水體體的下游。從經濟濟上講，為了減小小截流干管的尺寸寸，溢流井的數(shù)目目多一點好，這可可使混合污水及早早溢入水體，降低低截流干管下游的的設計流量。但是，溢流井過多，，會增加溢流井和和排放渠道的造價價，特別在溢流井井離水體較遠、施施工條件困難時更更是如此。當溢流流井的溢流堰口標標高低于水體最高高水位時，需在排排放渠道上設置防防潮門、閘門或排排澇泵站，為減少少泵站造價和便于于管理，溢流井應應適當集中，不宜宜過多。（4）在合流制管管渠系統(tǒng)的上游排排水區(qū)內，如果雨雨水可沿地面的街街道邊溝排泄，則則該區(qū)域可只設置置污水管道。只有有當雨水不能沿地地面排泄時，才考考慮布置合流管渠渠。目前，我國許多城城市的舊市區(qū)多采采用合流制，而在在新建區(qū)和工礦區(qū)區(qū)則一般多采用分分流制，特別是當當生產污水中含有有毒物質，其濃度度又超過允許的衛(wèi)衛(wèi)生標準時，則必必須采用分流制，，或者必須預先對對這種污水單獨進進行處理到符合要要求后，再排入合合流制管渠系統(tǒng)。。4、排水管渠系統(tǒng)統(tǒng)的管理和養(yǎng)護4.1管理和養(yǎng)護護的任務排水管渠在建成通通水后，為保證其其正常工作，必須須經常進行養(yǎng)護和和管理。排水管渠渠內常見的故障有有：污物淤塞管道道；過重的外荷載載、地基不均勻沉沉陷或污水的侵蝕蝕作用，使管渠損損壞、裂縫或腐蝕蝕等。管理養(yǎng)護的的任務是：（1）驗收排水管管渠；（2）監(jiān)督督排水管渠渠使用規(guī)則則的執(zhí)行；；（3）經常常檢查、沖沖洗或清通通排水管渠渠，以維持持其通水能能力；（4）修理理管渠及其其構筑物，，并處理意意外事故等等。排水管渠系系統(tǒng)的管理理養(yǎng)護工作作，一般由由城市建設設機關專設設部門（如如養(yǎng)護工程程管理處））領導，按按行政區(qū)劃劃設養(yǎng)護管管理所，下下設若干養(yǎng)養(yǎng)護工程隊隊（班），，分片負責責。整個城城市排水系系統(tǒng)的管理理養(yǎng)護組織織一般可分分為管渠系系統(tǒng)、排水水泵站和污污水廠3部部分。工廠廠內的排水水系統(tǒng)，一一般由工廠廠自行負責責管理和養(yǎng)養(yǎng)護。在實實際工作中中，管渠系系統(tǒng)的管理養(yǎng)護護應實行崗崗位責任制制，分片包包干，以充充分發(fā)揮養(yǎng)養(yǎng)護人員的的社會主義義積極性。。同時，可可根據(jù)管渠渠中沉積污污物可能性性的大小，，劃分若干干養(yǎng)護等級級，以便對對其中水力力條件較差差，排入管管渠的臟物物較多，易易于淤塞的的管渠段，，給予重點點養(yǎng)護。實實踐證明，，這樣可以以大大提高高養(yǎng)護工作作的效率，，是保證排排水管渠系系統(tǒng)全線正正常工作行行之有效的的辦法。4.2排水水管渠的清清通（1）水力力清通水力清方法法是用水對對管道進行行沖洗。可可以利用管管道內污水水自沖，也也可利用自自來水或河河水。用管管道內污水水自沖時，，管道本身身必須具有有一定的流流量，同時時管內淤泥泥不宜過多多（20％％左右）。。用自來水水沖洗時，，通常從消消防龍頭或或街道集中中給水栓取取水，，或或用水車將將水送到沖沖洗場內，，一般在街街坊內的污污水支管，，每沖洗一一次需水約約2000－3000kg。。（2）機械械清通當管渠淤塞塞嚴重，淤淤泥已粘結結密實，水水力清通的的效果不好好時，需要要采用機械械清通方法法。首先用用竹片穿過過需要清通通的管渠段段，竹片一一端系上