排水工程(上)重點總復(fù)習(xí)

排水工程（上）

總復(fù)習(xí)排水系統(tǒng)概論本節(jié)重點排水體制的概念排水體制的分類及各排水體制的特點排水系統(tǒng)的體制及選擇對生活污水、工業(yè)廢水和降水所采取的不同排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱做排水系統(tǒng)的體制（簡稱排水體制）。排水體制一般分為合流制和分流制兩種類型。合流制排水體制直排式合流制截流式合流制分流制排水系統(tǒng)完全分流制不完全分流制污水管道系統(tǒng)設(shè)計本節(jié)重點污水設(shè)計流量的計算污水管段的設(shè)計流量的計算方法污水設(shè)計流量的確定生活污水工業(yè)污水生活污水設(shè)計流量居住區(qū)生活污水設(shè)計流量

Q1——居住區(qū)生活污水設(shè)計流量（L/s）

n——居住區(qū)生活污水定額（L/cap·d）

N——設(shè)計人口數(shù)

KZ

——生活污水量總變化系數(shù)

公共建筑生活污水設(shè)計流量常作為集中污水量單獨計算Q1’工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水

設(shè)計流量工業(yè)廢水設(shè)計流量Q3：工業(yè)廢水設(shè)計流量（L/s）m：生產(chǎn)工程中每單位產(chǎn)品的廢水量（L/單位產(chǎn)品）M：產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量KZ：總變化系數(shù)T：每日生產(chǎn)時數(shù)（h）地下水滲入量地下水位較高的地區(qū)，通常需考慮地下水的滲入量。一般取污水量的10～20％城市污水設(shè)計總流量Q=Q1+Q1’+Q2+Q3+Q4污水管道的水力計算

計算目的：合理的、經(jīng)濟(jì)的選擇管道的斷面尺寸、坡度和埋深。污水管道中污水的流動特點靠重力流動一般液體的流動規(guī)律按均勻流計水力計算的設(shè)計規(guī)定設(shè)計原則不沖刷不淤積不溢流通風(fēng)基本公式流量公式：Q=A?v流速公式：曼寧公式：設(shè)計充滿度：在設(shè)計流量下，污水在管道中的水深和管道直徑的比值。引起污水中懸浮物沉淀的決定性因素。設(shè)計流速：與設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相應(yīng)的水流平均流速。最小流速：保證管內(nèi)不致發(fā)生淤積的流速

≥0.6m/s最大流速：保證管道不被沖刷損壞的流速

≤10m/s（金屬管道）

≤5m/s（非金屬管道）最小管徑在街坊和廠區(qū)內(nèi)：DN≥200mm在街道下：DN≥300mm最小設(shè)計坡度：相應(yīng)于管道內(nèi)流速為最小流速的管道坡度埋設(shè)深度埋深：管道內(nèi)壁底到地面的距離。覆土厚度：管道外壁頂部到地面的距離。最小覆土厚度：必須防止管道內(nèi)的污水冰凍或土壤凍漲而損壞管道。必須防止管壁因地面負(fù)荷而受到破壞。必須滿足街坊污水連接管銜接的要求。最大埋深：干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰?guī)r地層：≤5m污水管道水力計算的步驟在街坊平面圖上布置污水管道，并對街坊編號，計算其面積。劃分設(shè)計管段，計算設(shè)計流量從上游管段開始對主干管進(jìn)行列表計算設(shè)計管段的設(shè)計流量Q設(shè)計=q1+q2+q3q1：本段流量q2:轉(zhuǎn)輸流量q3:集中流量本段流量本管段服務(wù)區(qū)的全部污水量。q1=F?q0?KZF:設(shè)計管段服務(wù)的街坊面積（ha)q0:比流量(L/s?ha)q0=(n?p)/86400KZ:生活污水量總變化系數(shù)轉(zhuǎn)輸流量：從上游管段或旁側(cè)管段流來的污水量。集中流量：從工業(yè)企業(yè)或其它大型的公共建筑物流來的污水量。污水管道的銜接原則盡可能提高下游管段高程，以減小埋深避免在上游管段中出現(xiàn)回水造成淤積

方法水面平接管頂平接水面平接適用于等管徑相接或小管徑接大管徑

管頂平接適用于小管徑接大管徑

跌水連接適用于地面坡度很大的地區(qū)控制點的確定定義對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點位置離出水口最遠(yuǎn)點具有相當(dāng)深度的工廠排出口低洼地區(qū)的管道起點城市污水回用工程定義城市污水再利用系統(tǒng)：城市污水經(jīng)處理后，達(dá)到回用要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的供水系統(tǒng)。再生水：污水經(jīng)一級、二級處理及深度處理后供作回用的水。用途工業(yè)用水生活雜用水景觀河道用水農(nóng)業(yè)灌溉用水地下水回灌用水城市污水回用系統(tǒng)及其組成城市污水回用系統(tǒng)污水收集系統(tǒng)再生水廠再生輸配水系統(tǒng)回用水管理系統(tǒng)排水工程投資估算目的以貨幣形式反映工程造價方法排水工程投資估算綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)法適用范圍規(guī)劃、建設(shè)項目建議書、設(shè)計任務(wù)書、可行性研究報告。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：直接費、間接費及其它費用、利稅雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計本節(jié)重點暴雨強(qiáng)度雨水管渠設(shè)計流量的計算方法雨水管渠的主要設(shè)計內(nèi)容收集基礎(chǔ)資料確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式確定設(shè)計參數(shù)劃分排水流域雨水管渠的定線計算設(shè)計流量和進(jìn)行管渠的水力計算繪制管渠的平面圖及縱剖面圖暴雨強(qiáng)度指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位時間的平均降雨深度。工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積表示q(L/ha?s)。暴雨強(qiáng)度公式q:設(shè)計暴雨強(qiáng)度（L/s?ha)P:設(shè)計重現(xiàn)期（a）t：降雨歷時（min）A1、c、b、n：地方參數(shù)極限強(qiáng)度法原理

承認(rèn)降雨強(qiáng)度隨降雨歷時的增長而減小的規(guī)律性匯水面積的增長與降雨歷時成正比匯水面積隨降雨歷時的增長較降雨強(qiáng)度隨降雨歷時增長而減小的速度更快

當(dāng)t<τ0時，部分匯流。t增大，q減小，F(xiàn)增大，Q增大；當(dāng)t=τ0時，全面積匯流；當(dāng)t>τ0時，t增大，F(xiàn)不變，q減小，Q減小極限強(qiáng)度理論的內(nèi)容當(dāng)匯水面積上最遠(yuǎn)點的雨水達(dá)集流點時，全面積匯流，雨水管渠的流量最大。當(dāng)降雨歷時等于匯水面積上最遠(yuǎn)點的雨水達(dá)集流點的集流時間時，雨水管道的雨量最大。雨水管渠設(shè)計流量的確定雨水管渠設(shè)計流量計算公式（極限強(qiáng)度法）：

Q=Ψ?q?F式中：Q——雨水設(shè)計流量(L/s)Ψ——徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1；

F——匯水面積(ha)q——設(shè)計暴雨強(qiáng)度(L/(s·ha))假設(shè)條件降雨在整個匯水面積上的分布是均勻的降雨強(qiáng)度在選定的降雨時段內(nèi)均勻不變匯水面積隨集流時間增長的速度為常數(shù)

集水時間的確定t=t1+mt2t1:地面集水時間

t2:管內(nèi)雨水流行時間

m:折減系數(shù)地面集水時間t1的確定

影響因素：

地形坡度、地面鋪砌、地面種植情況、水流路程、道路縱坡和寬度、暴雨強(qiáng)度等。《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：一般采用t1=5～15min。

管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定

L：各管段的長度(m)；v：各管段滿流時的水流速度(m/s)；60：單位換算系數(shù)，1min=60s折減系數(shù)m值的確定

按極限強(qiáng)度法計算的重力流雨水管道存在空隙容量。折減系數(shù)m實際是蘇林系數(shù)與管道調(diào)蓄利用系數(shù)兩者的乘積?！妒彝馀潘O(shè)計規(guī)范》建議：暗管m=2.0，明渠m=1.2。在陡坡地區(qū)，暗管m=1.2~2.0。徑流系數(shù)的確定影響因素：地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面鋪砌、降雨歷時、暴雨強(qiáng)度、暴雨雨型等

平均徑流系數(shù)區(qū)域綜合徑流系數(shù)一般市區(qū)的綜合徑流系數(shù)取Ψ=0.5～0.8，郊區(qū)取Ψ=0.4～0.6

設(shè)計重現(xiàn)期的確定影響因素：匯水面積的地面建設(shè)性質(zhì)、地形特點、匯水面積和氣象特點等。

重現(xiàn)期一般選用0.5～3a，對于重要地區(qū)，一般選用2～5a。在同一個排水系統(tǒng)中可采用同一個設(shè)計重現(xiàn)期或不同的設(shè)計重現(xiàn)期。

特殊情況雨水設(shè)計流量的計算當(dāng)匯水面積的輪廓形狀很不規(guī)則，即匯水面積呈畸形增長時（包括幾個相距較遠(yuǎn)的獨立區(qū)域雨水的交匯）；匯水面積地形坡度變化較大或匯水面積各部分徑流系數(shù)有顯著差異時，就可能發(fā)生管道的最大流量不是發(fā)生在全部面積參與徑流時，而發(fā)生在部分面積參與匯流時。

處理方法：計算各種可能情況下的雨水設(shè)計流量，取最大值徑流調(diào)節(jié)設(shè)置調(diào)節(jié)池可供利用的調(diào)節(jié)池有：天然洼地、谷塘或池塘，以及人工修建的調(diào)節(jié)池。雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計和計算設(shè)計充滿度管道設(shè)計充滿度按滿流考慮明渠超高≥0.20m

街道邊溝超高≥0.03m雨水管渠水力計算的設(shè)計參數(shù)

設(shè)計流速最小流速：

管道≥0.75m/s

明渠≥0.40m/s最大流速：管道：金屬管道≤10m/s

非金屬管道≤5m/s最小管徑及最小設(shè)計坡度雨水管道：DNmin=300

imin=0.003雨水口連接管：DNmin=200

imin=0.010最大埋深

干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰?guī)r地層：≤5m管道銜接方式管頂平接立體交叉道路排水盡量縮小匯水面積取用較高的排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)雨水口的布設(shè)位置要便于攔截徑流管道布置應(yīng)于其它市政管道綜合考慮適當(dāng)加大管道斷面設(shè)置排水及降低地下水位的措施排洪溝的設(shè)計與計算設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)一般以洪峰流量計算的設(shè)計頻率表示根據(jù)城市、工廠的性質(zhì)，規(guī)模大小、受淹后損失和修復(fù)難易等因素綜合考慮確定一般設(shè)計重現(xiàn)期為10～100a設(shè)計洪峰流量洪水調(diào)查法：深入現(xiàn)場，勘察洪水位的痕跡，推出它發(fā)生的頻率，選擇和測量河槽斷面。推理公式法地區(qū)性經(jīng)驗公式排洪溝的水力計算排洪能力計算矩形斷面

梯形斷面

水力要素計算已知Q、i渠道斷面已知Q或v、n、渠道斷面i已知渠道斷面、n、iQ水力計算合流制管渠系統(tǒng)的設(shè)計本節(jié)重點合流制排水管渠的設(shè)計流量計算截流倍數(shù)的定義舊合流制系統(tǒng)的改造途徑第一個溢流井中上游管渠的設(shè)計流量

Q=Qs+Qi+QrQs：生活污水設(shè)計流量Qi

：工業(yè)廢水設(shè)計流量Qr：雨水設(shè)計流量合流制排水管渠的設(shè)計流量實際工程中，若Qs+Qi＜5％Qr，則Qs、Qi可不計。：生活污水平均流量：工業(yè)廢水最大班平均流量—旱流流量溢流井下游管渠的設(shè)計流量雨水設(shè)計流量Qr’：溢流井下游排水面積上的雨水設(shè)計流量n0：截流倍數(shù)，溢流時截流的雨水與旱流流量之比。與污水水量、水質(zhì)以及總變化系數(shù)，水體的衛(wèi)生要求、水文、氣象等有關(guān)。規(guī)范規(guī)定取用1～5，通常采用n0＝3。溢流井下游管渠的設(shè)計流量合流制排水管渠的水力計算

水力計算內(nèi)容

合理確定溢流井的位置和數(shù)目溢流井上游合流管渠的計算截流干管和溢流井的計算晴天旱流情況校核計算方法溢流井上游合流管渠的計算與雨水管渠的計算基本相同按滿流進(jìn)行計算合流制雨水重現(xiàn)期一般比同一情況下雨水設(shè)計重現(xiàn)期提高10～25％設(shè)計參數(shù)的選擇充滿度流速管徑埋深同雨水管道≥0.2～0.5m/s對于平底管道宜在溝底做低水流槽旱流流速舊合流制改造途徑改合流制為分流制－比較徹底的改造方法改直排式合流制為截流式合流制對溢流混合污水進(jìn)行適當(dāng)處理修建全部處理的污水處理廠

排水管渠的材料、接口及基礎(chǔ)常用管材鋼管或鑄鐵管混凝土管或鋼筋混凝土管陶土管磚砌溝渠聚氯乙烯塑膠硬質(zhì)管（PVC管）其它管材玻璃纖維筋混凝土管、丙烯晴管、丁二烯管、苯乙烯管、構(gòu)架管、加筋熱固性樹脂管、強(qiáng)化塑料管排水管道的接口水泥沙漿抹帶接口鋼絲網(wǎng)水泥沙漿抹帶接口石棉瀝青卷材接口預(yù)制套管接口橡膠圈接口混凝土或鑄鐵內(nèi)套環(huán)石棉水泥接口瀝青油氈、石棉水泥接口或麻辮（塑料圈）石棉水泥接口承插式鑄鐵管油麻石棉水泥接口

常用的管道基礎(chǔ)砂土基礎(chǔ)弧形素土基礎(chǔ)、砂墊層基礎(chǔ)混凝土帶形基礎(chǔ)混凝土枕基

排水管渠系統(tǒng)上的構(gòu)筑物雨水口雨水口的設(shè)置布設(shè)位置匯水點截水點十字路口處應(yīng)根據(jù)雨水徑流情況布置雨水口。檢查井設(shè)置條件

a、管道方向轉(zhuǎn)折處

b、管道坡度改變處

c、管道斷面（尺寸、形狀、材質(zhì)），基礎(chǔ)、接口變更處。

d、管道交匯處

e、直線管道上每隔一定距離處

f、特種用途處

跌水井設(shè)有消能設(shè)施的檢查井設(shè)置條件

a、當(dāng)排水管的跌落水頭大于1m并處于下列情況時，宜設(shè)跌水井。管道中的流速過大，需要加以調(diào)節(jié)處管道垂直陡峭地形的等高線布置，按照設(shè)計坡度將要露出地面處支管接入高程較低的干管處（支管跌落）或干管接納高程較低的支管處（上游干管跌落）管道遇地下障礙物，必須跌落通過處當(dāng)淹沒