城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃

1、城市工程系統(tǒng)規(guī)劃城市規(guī)劃1101第二節(jié) 城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃返回一、城市污水量預測和計算二、城市污水管網(wǎng)布置三、城市污水管網(wǎng)的水力計算第四章 城市排水工程系統(tǒng)規(guī)劃第二節(jié) 城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃城市污水系統(tǒng)主要包括污水管道系統(tǒng)和污水廠兩個部分，城市污水管道系統(tǒng)規(guī)劃的主要內(nèi)容有：排水流域的劃分；污水管道的定線和平面位置；城市污水和工業(yè)廢水流量的確定；污水管道的水力計算；污水管道在道路上的位置確定等。一、城市污水量預測和計算城市污水量包括：城市生活污水量和部分工業(yè)廢水量，與城市性質(zhì)、發(fā)展規(guī)模、經(jīng)濟生活水平、規(guī)劃年限等有關。依據(jù)用水量乘以污水排除率預測污水量排污區(qū)域的用水量污水排除率依據(jù)單耗指標預測污水

2、量單耗指標確定（根據(jù)規(guī)劃預測的用水量）變化系數(shù)（城市污水排放系數(shù)、城市生活污水排放系數(shù)、城市工業(yè)廢水排放系數(shù)）返回前進污水排放系數(shù)是在一定的計算時間（年）內(nèi)的污水排放量與用水量（平均日）的比值。按城市污水性質(zhì)不同，污水排放系數(shù)可分為：城市污水排放系數(shù)城市綜合生活污水排放系數(shù)和城市工業(yè)廢水排放系數(shù)，當城市供水量排水量統(tǒng)計分析資料缺乏時，城市分類污水排放系數(shù)可根據(jù)城市居住公共設施和分類工業(yè)用地的布局，結合以下因素，按表4-1表4-2的規(guī)定確定。城市污水的排水率返回前進返回前進城市中工業(yè)單位排污與城市污水處理廠排污分別執(zhí)行下列標準：工業(yè)單位排污執(zhí)行污水綜合排放標準GB8978-1996，造紙、船舶、

3、海洋石油、紡織、肉類、合成氨、鋼鐵、航天、兵器、磷肥、燒堿行業(yè)除外。排入GB3838類水域（劃定的保護區(qū)和游泳區(qū)除外）執(zhí)行一級標準（類水域：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)）；排入GB3838、類水域執(zhí)行二級標準（類水域主要適用于一般工業(yè)用水及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)，類水域主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域）；排入設置二級污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的污水，執(zhí)行三級標準。城市污水處理廠排污執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002一級標準分為A標準和B標準，城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、

4、水庫等封閉或半封閉水域時，執(zhí)行一級標準中A標準；排入GB3838地表水類功能水域執(zhí)行一級標準的B標準。二級標準為出水排入GB3838、類水域時執(zhí)行；三級標準為非重點控制流域和非水源保護區(qū)的建制鎮(zhèn)的污水處理廠，根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟條件和水污染控制要求，采用一級強化處理工業(yè)時執(zhí)行。但必須預留二級處理設施的位置，分期達到二級標準。城鎮(zhèn)生活污水排放量 指城鎮(zhèn)居民每年排放的生活污水。用人均系數(shù)法測算。測算公式為：城鎮(zhèn)生活污水排放量=城鎮(zhèn)生活污水排放系數(shù)市鎮(zhèn)非農(nóng)業(yè)人口365 （一）生活污水設計流量1、居民區(qū)生活污水設計流量按下式計算： Q1=（nNKz）/（243600） 式中 Q1-居住區(qū)生活污水設計流量（L/

5、s） n-居住區(qū)生活污水定額L/(capd) N-設計人口數(shù)； Kz-生活污水量變化系數(shù)； cap-“人”的計量單位。居住區(qū)生活污水定額和綜合生活污水定額或綜合生活用水定額。居住生活污水定額是指居民每人每天日常生活中洗滌，沖廁，洗澡等產(chǎn)生的污水量。綜合生活污水定額指居民生活污水和公共污水（包括娛樂場所賓館浴室商業(yè)網(wǎng)點學校和機關辦公室等地方）排出污水兩部分的總和。居民生活污水定額和綜合生活污水定額應根據(jù)當?shù)夭捎玫挠盟~，結合建筑內(nèi)部給排水設施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素確定。 2. 設 計 人 口指污水排水系統(tǒng)設計期限終期的規(guī)劃人口數(shù)，是計算污水設計流量的基本數(shù)據(jù)。該值是由城鎮(zhèn)（地區(qū)）的總體規(guī)

6、劃確定的。 在計算污水管道服務的設計人口時常用人口密度和服務面積相乘得到。 人口密度表示人口分布的情況，是指住在單位面積上的人口數(shù)，以cap/ha表示。若人口密度所用的地區(qū)面積包括街道公園運動場水體等，該人口密度稱為總?cè)丝诿芏?。若所用的面積只是街區(qū)內(nèi)的建筑面積時，該人口密度稱作街區(qū)人口密度。在規(guī)劃或初步設計時，計算污水量是根據(jù)總?cè)丝诿芏扔嬎恪６诩夹g設計或施工圖設計時，一般采用街區(qū)人口密度計算。 3. 變 化 系 數(shù)污水量的變化情況常用變化系數(shù)表示。變化系數(shù)有日變化系數(shù)、時變化系數(shù)、和總變化系數(shù)： 日變化系數(shù)Kd = 最高日污水量 / 平均日污水量 時變化系數(shù)Kh = 最高日最高時污水量 /

7、最高日平均時污水量 總變化系數(shù)Kz = KdKh污水量變化系數(shù)隨污水量的大小而不同。污水量越大，其變化幅度越小，變化系數(shù)較下；反之則變化系數(shù)較大。綜合污水量的總變化系數(shù)可按當?shù)貙嶋H綜合生活污水量變化資料采用，沒有測定資料時，可按表43、表44取值變化系數(shù)返回4. 工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水的設計流量 工業(yè)區(qū)內(nèi)生活污水量，沐浴污水量的確定，符合現(xiàn)行國家標準建筑給水排水設計規(guī)范GB50015-2003的有關規(guī)定。一般按下式計算：Q2 = (A1B1K1 + A2B2K2) / 3600T + (C1D1 + C2D2) /3600淋浴時間以60min計。（二）工業(yè)廢水設計流量計算 工業(yè)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水

8、量和變化系數(shù)的確定，應根據(jù)工藝特點，并與國家現(xiàn)行的工業(yè)用水量有關規(guī)定相協(xié)調(diào)。工業(yè)廢水設計流量一般按下式計算:Q3= mMK2 / 3600T (4-3)式中 Q3-工業(yè)廢水設計流量（L/s） m -生產(chǎn)過程中每單位產(chǎn)品的廢水 量（L/單位產(chǎn)品） M -產(chǎn)品的平均日流量 T -每日生產(chǎn)數(shù)（h） K2 -總變化系數(shù) 生產(chǎn)單位產(chǎn)品或加工單位數(shù)量原料所排出的平均廢水量，也稱作生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品的廢水量定額。工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量隨各行業(yè)類型，采用的原材料，生產(chǎn)工藝特點和管理水平有很大差異。近年來，隨著國家對水資源開發(fā)利用和保護的日益重視，有關部門正在制定各工業(yè)的工業(yè)用水量等規(guī)定，排水工程設計時應與之協(xié)調(diào)

9、。（三）地下水滲入量 在地下水位較高地區(qū)，因當?shù)赝临|(zhì)，管道及借口材料，施工質(zhì)量等因素的影響，一般均存在地下水滲入現(xiàn)象，設計污水管道系統(tǒng)時宜適當考慮地下水滲入量。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)程（指針）規(guī)定采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)：每人每日最大污水量的10%-20%。（四）城市污水設計總流量計算根據(jù)室外給水設計規(guī)范GB50013-2006，城鎮(zhèn)旱流污水設計流量，應按下列公式計算： Qdr = Qd + Qm （4-4）式中 Qdr-截留井以前的旱流流水設計流量（L/s） Qd- 設計綜合生活污水量（L/s） Qm- 設計工業(yè)廢水量（L/s）以上Qd為Q1與Q2之和，Qm即為Q

10、3。城市污水總的設計流量是居住區(qū)生活污水，工業(yè)企業(yè)生活污水和工業(yè)廢水設計流量三部分之和。在地下水位較高地區(qū)，還應加入地下水滲入量。因此，城市污水設計總流量一般為： Q=Q1+Q2+Q3+ Q4 (4-5) 上述求污水總的設計流量的方法是假定排出的各種污水，都在同一時間內(nèi)出現(xiàn)最大流量的。污水管道設計是采用這種簡單累加法來計算流量的，但在設計污水泵站和污水廠時，如果也采用各項污水最大流量之和最為設計依據(jù)，將很不經(jīng)濟。因此，早城市排水工程規(guī)劃規(guī)范GB50318-2000中規(guī)定，城市污水最宜根據(jù)城市綜合用水量（平均日）乘以城市綜合生活污水排放系數(shù)確定。城市工業(yè)廢水量最宜根據(jù)城市工業(yè)用水量（平均日）乘以

11、城市工業(yè)廢水排放系數(shù)，或由城市污水量減去城市綜合生活污水量確定。二、城市污水管網(wǎng)布置定線：在進行城市污水管道的規(guī)劃設計時，先要在在城市總平面圖上進行管道系統(tǒng)的平面布置。 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的位置；擬定污水干管及主干管的路線；確定需要抽升的排水區(qū)域和設置泵站的位置。返回（一）污水管網(wǎng)布置形式污水管道平面布置，一般按先確定主干管，再確定干管，最后確定支管的順序進行。在總體規(guī)劃中，只決定污水主干管、干管的走向與平面位置。在詳細規(guī)劃中，還要覺得污水支管的走向及位置。1、污水干管的布置形式 按干管與地形等高線的關系分為平行式和正交式。 正交式：正交式布置是干管與地形

12、等高線垂直相交，而主干管與等高線平行敷設，適應地形平坦略向一邊傾斜的城市。平行式：平行式布置是污水干管與等高線平行，而主干管則與等高線基本垂直，適應城市地形坡度很大時，可以減少管道的埋深，避免設置過多的跌水井，改善干管的水力條件。2、污水支管的布置形式污水支管的平面布置取決于地形、建筑特征和用戶接管的方便 支管 低邊式，圍坊式，穿坊式圍坊式 用于地勢平坦的大面積街坊低邊式 地形傾斜明顯，街坊面積不大的情況穿坊式 管線較短，用于集中規(guī)劃的新區(qū)（二）污水管道布置原則盡可能在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域上的污水自流排出。定線時應充分利用地形，在整個排水區(qū)域較低的地方，如集水線或河岸低處敷設

13、主干管及干管。地形較復雜時，宜布置成幾個獨立的排水系統(tǒng)。污水主干管的走向與數(shù)目應根據(jù)污水廠和出水口的位置與數(shù)目確定。若區(qū)域內(nèi)幾個城鎮(zhèn)合建污水廠，則需建造相應的區(qū)域污水管道系統(tǒng)。盡可能采用重力流形式，避免提升。選擇最適當?shù)亩ň€位置，減小管道埋深，節(jié)約管道長度。管道應減少與河流、山谷、鐵路及各種地下構筑物相交叉，并考慮地質(zhì)條件的影響。污水干管一般沿城市道路布設。道路寬度大于40米時，可以考慮在道路兩側(cè)各設一條污水管。污水干管最好以排放大量工業(yè)廢水的工廠（和污水量大的公共建筑）為起端，以較快發(fā)揮效用和保證良好的水力條件。管線布置不要繞彎，并避免在平坦地段布置流量小而長度大的管道。管線布置考慮城市的遠

14、、近期規(guī)劃及分期建設的安排，與規(guī)劃年限相一致。對不同重要性的管道，其設計年限應有差異。污水管道的敷設重力管道，首先保證其平面和垂直方向的布置不影響其它管道最大埋深（不超過7-8m，干燥；不超過5m，多水）最小覆土厚度（管底在冰凍線以上0.15m；0.7m；支管起點 0.6-0.7m）合理選擇控制點返回返回三、城市污水管網(wǎng)的水力計算 在完成了污水管道系統(tǒng)的平面布置后，便可進行污水管道的水力計算。污水管道水力計算的目的，在于合理經(jīng)濟地選擇管道管徑、坡度和埋深。（一）管道水力計算的基本公式 污水管道中污水流動的特點重力流均勻流：水流運動中過水斷面的每一條流線上的流速大小，方向沿流程不變。管道水力學的

15、兩個基本公式（均勻流）：流量公式 Q 流速公式 C RJQ 設計管段的設計流量（ms）；設計管段的過水斷面面積（m）；過水斷面的平均流速（ms）；R 水力半徑（過水斷面面積與濕周的比值）（m）；J 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 1/n R1/6n管壁粗糙系數(shù)，由管渠材料定，可查表。函數(shù)關系 ： Q f1（D,h/D, ） 1/n R2/3 1/2 f2(n,D,h/D, )六個水利要素中，Q、n已知，其余未知，當選定管材和管徑后，若已知其余任意兩個因素，可查水力計算圖和水力計算表確定另外兩個。陶土管 鋼筋混凝土管 鋼管鑄鐵管干砌塊石渠道漿砌塊石渠道（二

16、）管渠的斷面和銜接 排水管渠的斷面形式： 常用管渠的斷面形式有圓形、半橢圓形、馬蹄形、矩形梯形及蛋型等。圓形具有水力條件好，能適應流量變化，并且便于預制和運輸，受力條件好，用材省等優(yōu)點，運用廣泛。 排水管道的斷面形式須滿足靜力學、水力學及經(jīng)濟和養(yǎng)護管理上的要求。 污水管道在管徑坡度高程方向發(fā)生變化及支管接入的地方都需設檢查井，其中在考慮檢查井內(nèi)上下流管道銜接時應遵循以下原則：(1) 盡可能提高下游管段的高程，以減少埋設，降低造價；(2) 避免上游管段中形成回水而造成淤積；(3) 不允許下游管段的管底高于上游管段的管底。排水管渠的銜接方法： 主要有水面平接、管頂平接、管底平接（特殊情況） 城市污

17、水管道一般采用管頂平接法。無論采用哪種銜接方法，下游管段的水面和管底部都不應該高于上游管段的水面和管底。水面平接；污水管道水力計算，上、中、下游管段的高程相同。 特點：為了避免上游管段回水。在平坦地區(qū)，為減少管道埋深，異管徑的管段有時也采用水面平接。管頂平接；污水管道水力計算，上、中、下游管段的管頂內(nèi)壁位于同一高程。 特點：可以避免上游管段回水，但增加了下游管段的埋深，管頂平接一般用于不同口徑管道的銜接。 城市污水管道一般都采用管頂平接法。在坡度較大的地段，污水管道可采用階梯連接或跌水井連接。（三）污水管道水力計算的設計數(shù)據(jù)1. 設 計 充 滿 度 污水管道是按不滿流的情況進行設計的。在設計流

18、量下，管道中的水深h和管徑D的比值稱為設計充滿度（圖413）。設計充滿度有一個最大的限值，及規(guī)范中規(guī)定的最大設計充滿度（表46）。明渠的 超高（渠中最高設計 水面至渠頂?shù)母叨龋?應不小于0.2m。 2. 設 計 流 速 設計流速指管渠在設計充滿度情況下，排泄設計流量時的平均流速。為防止管道因積而堵塞或因沖刷而損壞，規(guī)范對設計流速規(guī)定了最低限制，即最小設計流速（又稱自凈流速或不淤流速）及最高限值，即最大設計流速（表46）。就整個污水管道系統(tǒng)來講，各設計管段的設計流速從上游到下游最好是逐漸增加的。 3. 最 小 管 徑 一般污水管道系統(tǒng)的上游部分流量很小，若根據(jù)流量計算，管徑也將很小。管徑過小極易

19、堵塞。另外，采用較大管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。因此規(guī)定了一個允許的最小管徑。若按計算所得的管徑小于最小管徑，則采用最小管徑。規(guī)范中最小管徑作了規(guī)定（表47）。 4. 最 小 設計 坡 度 坡度和流速之間存在著一定的關系，同最小設計流速相應的坡度是最小設計坡度（表47）。相同直徑的管道，如果充滿度不同，可以有不同的最小設計坡度。 當設計流量很小而采用最小管徑的設計管段稱為不計算管段。由于這種管段不進行水力計算，沒有設計流速，因此直接規(guī)定管道的最小設計坡度（表47）。 返回（四）污水管道水力計算的方法 污水管道系統(tǒng)水平面布置完成后，即可劃分設計管段，計算每個管段的設計流量，以便進行水力計算。水力計算的任務是計算的任務是計算各設計管段的管徑、坡度、流速、充滿度和井底高程。 污水管道中，任意兩個檢查井間的連續(xù)管段，如果流量基本不變，管道坡度不變，則可選擇相同的管徑。這種管段稱為設計管段，作為水力計算中的一個計算單元。通常根據(jù)管道平面布置圖，以街坊污水支管及工廠污水出水管等接入干管的位置作為起迄點，劃分設計管段。管段的起訖點須設置檢查井。