排水管網 第二章

1、排水管網Pipe System of Water Drainage 第二章第二章 污水管道系統(tǒng)設計污水管道系統(tǒng)設計u設計基礎數(shù)據設計基礎數(shù)據(包括設計地區(qū)的面積、設計人口數(shù)，包括設計地區(qū)的面積、設計人口數(shù)，污水定額，防洪標渡等污水定額，防洪標渡等)的確定的確定u污水管道系統(tǒng)的平面布置；污水管道系統(tǒng)的平面布置；u污水管道設計流量計算和水力計算；污水管道設計流量計算和水力計算；u污水管道系統(tǒng)上某些附屬構筑物，如污水中建泵污水管道系統(tǒng)上某些附屬構筑物，如污水中建泵站、倒虹管、管橋等的設計計算：站、倒虹管、管橋等的設計計算：u污水管道在街道橫斷面上位置的確定；污水管道在街道橫斷面上位置的確定；u繪制污

2、水管道系統(tǒng)平面圖和縱剖面圖。繪制污水管道系統(tǒng)平面圖和縱剖面圖。2.1 2.1 設計資料的調查及方案確定設計資料的調查及方案確定一、設計資料調查及方案確定一、設計資料調查及方案確定設計任務資料：有關的法令、法規(guī)、制度；城市的 總體規(guī)劃及其他基礎設施情況 自然資料： 地形資料，包括地形圖、等高線氣象資料，包括氣溫、風向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質資料，包括地下水位、地耐力、地震等級工程資料： 道路、通訊、供水、供電、煤氣等 設計方案確定：設計方案確定： 包括排水體制的選擇、排水系統(tǒng)的布置形式。2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算二、污水設計流量的計算污水設計流

3、量 指污水管道及其附屬構筑物能保證通過的最大流量，設計流量包括生活污水量和工業(yè)廢水量。 生活污水設計流量 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)廢水設計流量 2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算（1）居民生活污水設計流量 式中：Q1居住生活污水設計流量，L/s； n居住生活污水量標準（污水定額 L/(d.人)），按室 外排水設計規(guī)范選用，歐洲的典型值為 200（L/(d.人)），美國的典型值為250450 （L/(d.人)）； N設計使用年限所服務的人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據統(tǒng)計資料提供；KZ總變化系數(shù)。3600241ZKNnQ2.2 2.2 污水設計流

4、量的計算污水設計流量的計算1)污水定額包括 居民生活污水定額綜合生活污水定額居民生活污水定額和綜合生活污水定額可由手冊查得，也由用水定額來確定（80%-90%）。2)設計人口數(shù)計算污水管道服務的設計人口：計算污水管道服務的設計人口：常用人口密度p與服務面積F相乘得到?？側丝跀?shù)：總人口數(shù)：按規(guī)劃部門根據統(tǒng)計資料提供人口密度人口密度p:p:總人口數(shù)/總服務面積衛(wèi)生設備情況室內有給水排水衛(wèi)生設備，但無淋浴設備室內有給水排水衛(wèi)生設備和淋浴設備室內有給水排水衛(wèi)生設備，并有淋浴和集中熱水供應分 區(qū)一二三四五生活污水每人每日排水定額（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-1

5、8065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分區(qū)包括：黑龍江、吉林、內蒙古的全部，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

6、秦嶺以南的地區(qū)，廣西偏北的一小部分居住區(qū)生活污水排水定額2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算3)總變化系數(shù)注意：注意：污水管網是最高日最高時污水排放流量進行設計，用水量是按最高日用水定額和時變化系數(shù)確定的，而污水量是按平均日污水量和相應的總變化系數(shù)確定的。日變化系數(shù)Kd在設計年限內，最高日污水量與平均日 污水量的比值 。KZ=Kd Kh時變化系數(shù)Kh在設計年限內，最高日最高時污水量與 該日平均時污水量的比值 ?？傋兓禂?shù)Kz在設計年限內，最高日最高時污水量與 平均日平均時污水量的比值 。2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算經驗數(shù)值表 經驗計算公式 居民生活污水總

7、變化系數(shù)的確定： 污水平均日流量（L/s）總變化系數(shù) （KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.4 10001.32.3 Qd5L/S1.3 Qd5L/S5L/SQd1000L/S11. 07 . 2dQ（2）公共建筑生活污水量計算 3600242hKNSQ式中：Q2公共建筑生活污水設計流量，L/s； S公共建筑生活污水量標準（L/(d.人)），一般按 室內給水排水和熱水供應設計規(guī)范推薦的參 數(shù)選用，排水量大的建筑也可以通過調查或參 考相近建筑選用; Kh時變化系數(shù)，是最大日最大時污水量與最大日 平均時污水量的比值 。2.2 2.2 污水設計流量的計算污水

8、設計流量的計算（3）工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計算 3600360022112221113DCDCTKBAKBAQ式中：Q3工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水設計流量，L/s； A1一般車間最大班職工人數(shù)，人； A2熱車間最大班職工人數(shù)，人； B1一般車間職工生活污水量標準，為25(L/(人.班)； B2熱車間職工生活污水量標準，為35(L/(人.班)； K1一般車間生活污水量時變化系數(shù)，以3.0計； K2熱車間生活污水量時變化系數(shù)，以2.5計； C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； C2熱車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，人； D1一般車間的淋浴污水量標準，為40(L/(人.班)； D2熱車間的

9、淋浴污水量標準，為60(L/(人.班)； T每班工作時數(shù)，h。 2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算（4）工業(yè)廢水設計流量計算 TKMmQZ36004式中：Q4工業(yè)廢水設計流量，L/s； m生產過程中每單位產品的廢水量標準， L/單位產品； M產品的平均日產量； T每日生產時數(shù)； KZ總變化系數(shù)，與工業(yè)企業(yè)性質有關。 2.2 2.2 污水設計流量的計算污水設計流量的計算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米或單位服務面積公頃計算，日本規(guī)定采用經驗數(shù)據，按每人每日最大污水量的10%-20%。城鎮(zhèn)居住區(qū)生活污水設計流量計算表城鎮(zhèn)中生產污水設計流量

10、計算表各工廠生活污水及淋浴污水設計流量計算表城鎮(zhèn)污水總流量綜合表一、污水管道內水質特點：一、污水管道內水質特點： 2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算（1）重力流；）重力流；（2）非滿流；）非滿流；（3）近似均勻流。）近似均勻流。污水管道內水流特點污水管道內水流特點 ：2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算二、水力計算的基本公式 式中：Q流量，m3/s； 過水斷面面積，m2； v流速，m/s； R水力半徑（過水斷面積與濕周的比值），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算，即vQIRCv611RnCn管壁粗糙

11、系數(shù) 2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算19三、污水管道水力計算的設計數(shù)據：三、污水管道水力計算的設計數(shù)據：設計充滿度（h/D）設計流速（v）最小管徑（D）最小設計坡度（i）2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算20設計充滿度（h/D）h/D =1時，滿流h/D 1時，非滿流室外排水設計規(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） 2003003504505009001000 0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80) hD21為什么污水管道應按非滿管流設計？1、預留一定的過水能力，防止水

12、量變化的沖 擊，為未預見水量的增長留有余地；2、有利于管道內的通風；3、便于管道的疏通和維護管理。22設計流速設計流速與設計流量和設計充滿度相應的污水平均流速。最小設計流速：最小設計流速：是保證管道內不發(fā)生淤積的流速，與是保證管道內不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質有關；國外很多專家認為最小流速為污水中所含雜質有關；國外很多專家認為最小流速為0.6-0.75m/s，我國根據試驗結果和運行經驗確定最小我國根據試驗結果和運行經驗確定最小流速為流速為0.6m/s。雜質水的生產管道適當加大，明渠為。雜質水的生產管道適當加大，明渠為0.4m/s。最大設計流速：最大設計流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，

13、與是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關；金屬管道的最大流速為管道材料有關；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬非金屬管道的最大流速為管道的最大流速為5m/s。*國內一些城市污水管道長期運行的情況說明，超過上述最高限值，并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。23最小管徑1、為什么要規(guī)定最小管徑？、為什么要規(guī)定最小管徑？ 街坊管最小管徑為街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為街道管最小管徑為300mm。2、什么叫不計算管段？、什么叫不計算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計算查得的管徑小在管道起端由于流量較小，通過水力計算查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進行其他的水力計于最小

14、管徑，對于這樣的管段可不用再進行其他的水力計算，而直接采用最小管徑和相應的最小坡度，這樣的管段算，而直接采用最小管徑和相應的最小坡度，這樣的管段稱為不計算管段。有適當沖洗水源時，可考慮設沖洗井。稱為不計算管段。有適當沖洗水源時，可考慮設沖洗井。24最小設計坡度相應于最小設計流速的坡度為最小設計坡度，最相應于最小設計流速的坡度為最小設計坡度，最小設計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。小設計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。規(guī)定：規(guī)定：管徑管徑200mm的最小設計坡度為的最小設計坡度為0.004；管徑；管徑 300mm的最小設計坡度為的最小設計坡度為0.003；管徑；管徑400mm 的最小設計坡度為的最小

15、設計坡度為0.0015。（1）（2）（3）25四、污水管道的埋設深度兩個意義：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區(qū)連接管連接要求覆土厚度埋設深度地面管道覆土厚度埋設深度26 室外排水設計規(guī)范室外排水設計規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活污水管規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設在冰凍線以上道，管底可埋設在冰凍線以上 ；有保溫措施或水；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。溫較高的管道，距離可以加大。污水管道的埋設深度規(guī)范要求：0.15m埋設深度管道冰凍線0.15m地面 國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應根據當?shù)氐酿B(yǎng)護經國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應根據當?shù)氐酿B(yǎng)護經

16、驗確定。無養(yǎng)護資料時，采用如下數(shù)值：管徑小于驗確定。無養(yǎng)護資料時，采用如下數(shù)值：管徑小于500mm，管底在冰凍線上管底在冰凍線上0.3m；管徑大于管徑大于500mm，為為0.5m。27防止地面荷載破壞管道的要求：動荷載動荷載靜荷載靜荷載 0.7m28H=h+IL+Z1-Z2+h（0.6-0.7）滿足街坊管連接要求：式中：式中：H街道污水管網起點的最小埋深，街道污水管網起點的最小埋深，m； h街坊污水管起點的最小埋深，街坊污水管起點的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m； Z2街坊污水管起點檢查井檢查井處地面標高，街坊污水

17、管起點檢查井檢查井處地面標高，m； I街坊污水管和連接支管的坡度；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度，街坊污水管和連接支管的總長度，m； h連接支管與街道污水管的管內底高差，連接支管與街道污水管的管內底高差，m。 五、污水管道水力計算的方法五、污水管道水力計算的方法2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算例例1 已知：已知：n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求求v和和h/D。五、污水管道水力計算的方法五、污水管道水力計算的方法2.3 2.3 污水管道的水力計算污水管道的水力計算例例1 已知：已知：n=0.014,D=300mm

18、,I=0.004,Q=30L/s,求求v和和h/D。2.4 2.4 污水管道設計污水管道設計（1）確定排水區(qū)界與劃分排水流域；）確定排水區(qū)界與劃分排水流域；（4）設計管段及設計流量的確定；）設計管段及設計流量的確定；（2）管道定線；）管道定線；（5）污水管道的銜接；）污水管道的銜接；（3）控制點確定和泵站的設置地點；）控制點確定和泵站的設置地點；主要內容：主要內容：（1 1）劃分排水區(qū)界與排水流域）劃分排水區(qū)界與排水流域排水區(qū)界是污水排水系統(tǒng)規(guī)劃的界限。排水區(qū)界是污水排水系統(tǒng)規(guī)劃的界限。排水流域是指在排水區(qū)界內，按照一定排水流域是指在排水區(qū)界內，按照一定要求所劃分的不同排水區(qū)域。要求所劃分的不

19、同排水區(qū)域。（1）地形（等高線：分水線等）；）地形（等高線：分水線等）；（2）地面的大型障礙物或鐵路；）地面的大型障礙物或鐵路；（3）面積大小。）面積大小。劃劃分分依依據據（2 2）管道定線和平面布置的組合）管道定線和平面布置的組合管道定線的影響因素管道定線的影響因素地形地形污水廠和出水口的位置污水廠和出水口的位置所采用的排水體制所采用的排水體制定線的定義：定線的定義：在總平面圖上確定管道的在總平面圖上確定管道的位置位置和和走向走向。按總體規(guī)劃、實際情況，進行方案比較；按總體規(guī)劃、實際情況，進行方案比較；利用地形，就近排入水體，管線最短、埋深最?。焕玫匦?，就近排入水體，管線最短、埋深最?。粎f(xié)

20、調好與其他管道關系、銜接問題；協(xié)調好與其他管道關系、銜接問題；考慮施工、運行和維護方便；考慮施工、運行和維護方便；近遠期相結合，盡可能安排分期實施。近遠期相結合，盡可能安排分期實施。順序：排水區(qū)域順序：排水區(qū)域 、體制、干管、體制、干管 、支管；、支管；原原則則（2 2）選擇污水廠和出水口的位置）選擇污水廠和出水口的位置污水廠位置的選擇：污水廠位置的選擇：污水廠在河流下游，越過所有水源，與居民區(qū)污水廠在河流下游，越過所有水源，與居民區(qū)300米以上的衛(wèi)生防護距離，不被洪水淹沒，在米以上的衛(wèi)生防護距離，不被洪水淹沒，在夏季主導風向的下風向。夏季主導風向的下風向。出水口位置的選擇：越過所有水源，與居

21、民區(qū)出水口位置的選擇：越過所有水源，與居民區(qū)保持衛(wèi)生防護距離，在夏季主導風向的下風向。保持衛(wèi)生防護距離，在夏季主導風向的下風向。形形式式平形式；平形式；正交式。正交式。（2 2）管道定線和平面布置的組合）管道定線和平面布置的組合管道定線時注意事項管道定線時注意事項主干管布置在堅硬密實土壤中主干管布置在堅硬密實土壤中盡量少穿河流、鐵路、山谷和高地盡量少穿河流、鐵路、山谷和高地避免與地下構筑物交叉避免與地下構筑物交叉敷設沿道路且不宜在繁忙、狹窄的街道下敷設沿道路且不宜在繁忙、狹窄的街道下集中流量盡量排入管道上游集中流量盡量排入管道上游平面圖 支管布置與定線支管布置與定線支管定線的影響因素支管定線的

22、影響因素地形街道建筑特征用戶排水方便支管管路的布置形式支管管路的布置形式底邊式布置圍坊式（周邊式）布置穿坊式布置（3 3）控制點、提升區(qū)域和泵站的位置）控制點、提升區(qū)域和泵站的位置對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點，通常在管道對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點，通常在管道起點或最低最遠點。起點或最低最遠點。泵站設置地點中途泵站中途泵站局部泵站局部泵站總泵站總泵站控制點控制點（4）設計管段及設計流量的確定）設計管段及設計流量的確定 兩個檢查井之間，設計流量不變，且采用同樣的管徑和坡度的管段，稱為一個設計管段。 一般檢查井的設置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉彎的地方、或在直管段管徑長度較長時（3070m）。 1 1、設計管段、設計管段分分類類 本段流量本段流量集中流量集中流量1234ABCDQ 工廠等工廠等5轉輸流量轉輸流量2 2、設計管段的設計流量、設計管段的設計流量從管段沿線街坊流來的污水量從管段沿線街坊流來的污水量從上游管段和旁側管段流來的污水量從上游管段和旁側管段流來的污水量從工業(yè)企業(yè)或其它大型公建來的污水量從工業(yè)企業(yè)或其它大型公建來的污水量（4）設計管段及設計流量的確定）設計管段及設計流量的確定ZKqFq01式中：q1設計管段的本段流量，L/s； F