污水管道系統(tǒng)設計（精品）

第二章污水管道系統(tǒng)的設計〔一〕教學要求熟練掌握污水管道的設計計算過程〔二〕教學內容1、污水設計流量2、污水管道的設計參數(shù)3、污水管道的水力計算〔三〕重點污水管道的水力計算1

污水管道系統(tǒng)是收集、輸送污水的管道及其附屬構筑物，其設計是在城市及工業(yè)企業(yè)總體規(guī)劃和城市排水工程總體規(guī)劃的根底上進行的。污水管道系統(tǒng)設計的主要任務和內容是：1，設計根底數(shù)據(jù)確實定〔面積、人口、定額、標準等〕2，確定污水排水區(qū)界，劃分排水流域3，布置污水排水管道系統(tǒng)〔管道定線〕4，污水管道的水力計算〔確定管道的斷面尺寸、設置坡度、埋深等〕5，污水管道系統(tǒng)上附屬構筑物確實定與設計6，確定管道在街道路橫斷面上的位置，繪制管道平面圖和縱剖面圖等2污水管道系統(tǒng)的設計步驟

設計資料的調查設計方案的確定設計計算設計圖紙的繪制以下分別就這幾個步驟的具體內容和方法進行說明3第一節(jié)設計資料的調查及方案確定設計資料調查

設計任務資料：有關的法令、法規(guī)、制度；城市的總體規(guī)劃及其他根底設施情況自然資料：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

4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，應通過技術、經濟比較，確定最優(yōu)的方案主要步驟有：1，形成設計方案〔多個〕2，方案的技術經濟比較和評價排水工程涉及社會、經濟、環(huán)境等諸多方面，應對各方案進行綜合評價與比較3，選擇最選方案作為設計方案5第二節(jié)污水設計流量確實定污水設計流量——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

6一、生活污水設計流量〔1〕居住區(qū)生活污水設計流量按下式計算式中：Q1——居住區(qū)生活污水設計流量，L/s；n——居住區(qū)生活污水量標準〔L/(d.人)〕，按?室外排水設計標準?選用N——設計總人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計資料提供的參數(shù)選用；KZ——總變化系數(shù)，是最大日最大時污水量與平均日平均時污水量的比值也即居住區(qū)生活污水設計流量為最高日最大時流量，公式中的各個參數(shù)分別介紹如下：7

1，居住區(qū)生活污水量標準n居住區(qū)每人每日所排出的平均污水量稱為生活污水量標準或定額按實際污水量資料來確定〔最好〕無實際污水量資料時，也可按實際統(tǒng)計的生活用水量或生活用水量定額的某一百分比來計算〔給排水系統(tǒng)完善地區(qū)按90%，一般地區(qū)按80%〕資料都沒有時，可按?居住區(qū)生活污水排水定額?進行選取8居住區(qū)生活污水排水定額衛(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給分區(qū)一二三四五生活污水每人每日排水定額〔L〕55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分區(qū)包括：黑龍江、吉林、內蒙古的全部，遼寧的大局部，河北、山西、陜西偏北的一小局部，寧夏偏東的一局部；第二分區(qū)包括：北京、天津、河北、山東、山西、山西的大局部，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局部；第三分區(qū)包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江蘇的大局部，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，廣西的大局部，福建、云南的南部；第五分區(qū)包括：貴州的全部、四川、云南的大局部，湖南、湖北的西部，陜西和甘肅在秦嶺以南的地區(qū)，廣西偏北的一小局部9

某些公共建筑的污水量比較大，如公共浴室、洗衣房、醫(yī)院、飯店、學校等，設計時常將其作為集中流量單獨計算，這些公共建筑物內的生活污水量標準可參照?室內給水排水和熱水供給設計標準?中推薦值選用，也可以通過調查，參考相近的已建成建筑的污水量標準選用。居住區(qū)生活污水設計也可按比流量計算比流量是指排水區(qū)單位面積上的平均日污水流量〔L/S·104m2〕，該值與人口密度和生活污水量標準有關。其他排水量較大的建筑〔工業(yè)企業(yè)〕生活污水量也應單獨計算，作為集中流量。10

2，設計人口數(shù)N指排水對象在排水系統(tǒng)設計效勞期結束時的規(guī)劃人口數(shù)。居住區(qū)的設計人口數(shù)一般用人口密度p與排除污水的面積F的乘積表示人口密度表示人口的分布情況，指單位面積上的居民數(shù)，用cap/104m2表示假設所用的地區(qū)面積包括街道、公園、水體等在內時，人口密度稱為總人口密度。假設所用的地區(qū)面積是居住區(qū)內的建筑面積，那么稱為居住區(qū)人口密度。在規(guī)劃或初步設計時，一般用總人口密度計算污水量，而在施工設計時，那么用居住區(qū)人口密度計算。11

3，總變化系數(shù)Kz一年中最大日污水量與平均日污水量的比值，稱為日變化系數(shù)，用Kd表示。最大日中，最大時污水量與平均時污水量的比值，稱為時變化系數(shù)，用Kh表示。最大日最大時污水量與平均日平均時污水量的比值稱為總變化系數(shù)，即Kz顯然有：KZ=KdKhKz與平均流量之間有一定的關系，平均流量越大，Kz就越小，我國Kz取值范圍為〔1.3~2.3)12

生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）總變化系數(shù)（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.4〉10001.3下表為我國?室外排水設計標準?〔GBJ14-87〕采用的對應于不同平均流量時的Kz值Kz也可按下式進行計算求得：Kz=2.7Q0.11式中,Q為平均日平均時流量(L/S)當Q≤5L/S時,Kz=2.3;當Q≥1000L/S時,Kz=1.313〔2〕工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計算式中：Q2——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——熱車間的淋浴污水量標準，為60(L/(人.班))；

T——每班工作時數(shù)，h。3600360022112221112DCDCTKBAKBAQ+++=14

二、工業(yè)廢水設計流量計算

式中：Q3——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。TKMmQZ36003=m也稱單位產品的廢水量定額,設計時根據(jù)工業(yè)企業(yè)的類別、生產工藝特點等情況，按相關標準選用15

行業(yè)冶金工業(yè)化學工業(yè)紡織工業(yè)食品工業(yè)皮革工業(yè)造紙工業(yè)Kz（Kh）1.0~1.11.3~1.51.5~2.01.5~2.01.5~2.01.3~1.8工業(yè)廢水在一日內的變化一般較小，其日變化系數(shù)Kd=1，那么Kz=Kh。Kh可根據(jù)一天的實測值計算，也可按行業(yè)類型、工藝生產特點參考如下數(shù)據(jù)選擇：16三、城市污水設計總流量Q=Q1+Q2+Q3+Q滲Q滲指地下水滲入量，一般以單位管道延長米或單位效勞面積公頃計算，日本規(guī)定采用經驗數(shù)據(jù)，按每人每日最大污水量的10%-20%。在我國不計算這局部流量，但在污水管道設計時，留有足夠的空間而Q1中應計入公共設施的集中流量公共設施排水量應根據(jù)公共設施的不同性質，按?建筑給水排水設計標準?(GB50015-2003)的規(guī)定進行計算。上式計算時是假定各種污水在同一時間出現(xiàn)最大流量而簡單累加計算的，不太合理，最好是可以求得種污水的日排放過程線，再將過程線累加，得到總污水排放過程線，并求出最大時污水量。17(1)(2)=(1)*(2)

設計污水管道系統(tǒng)時，應分別列表計算各居住區(qū)生活污水、工業(yè)廢水和工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水流量，然后綜合得出污水流量綜合表。如表2-3、表2-4、表2-5及表2-6所示。18

由表2-3得出由表2-6得到19

20

【例2-1】某中等城市一屠宰廠每天宰殺活牲畜260t，廢水量定額為10m3/t，工業(yè)廢水的總變化系數(shù)為1.8，三班制生產，每班8h。最大班職工人數(shù)800cap，其中在污染嚴重車間工作的職工占總人數(shù)的40%，使用淋浴人數(shù)按該車間人數(shù)的85%計；其余60%的職工在一般車間工作，使用淋浴人數(shù)按30%計。工廠居住區(qū)面積為10ha,人口密度為600cap/ha。各種污水由管道聚集輸送到廠區(qū)污水處理站，經處理后排入城市污水管道，試計算該屠宰廠的污水設計總流量。21

【解】該屠宰廠的污水包括居民生活污水、工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水、工業(yè)廢水三種，因該廠區(qū)公共設施情況未給出，故按綜合生活污水計算。1．綜合生活污水設計流量計算查綜合生活用水定額，河北位于第二分區(qū)，中等城市的平均日綜合用水定額為110～180L/(cap?d)，取165L/(cap?d)。假定該廠區(qū)給水排水系統(tǒng)比較完善，那么綜合生活污水定額為165×90%=148.5L/(cap?d)，取為150L/(cap?d)。居住區(qū)人口數(shù)為600*10=6000cap。那么綜合生活污水平均流量為：L/s。用內插法查總變化系數(shù)表，得Kz=2.24。于是綜合生活污水設計流量為:Q1=10.4×2.24=23.30L/s。4.103600246000150=××22

2．工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設計流量計算由題意知：一般車間最大班職工人數(shù)為800*60%=480人，使用淋浴的人數(shù)480*30%=144人；污染嚴重車間最大班職工人數(shù)為800*40%=320人，使用淋浴的人數(shù)為320*85%=272人。所以工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設計流量為：Q2=

+

=+=8.35L/s23

3．工業(yè)廢水設計流量計算該廠區(qū)污水設計總流量為:Q=Q1+Q2+Q3=23.3+8.35+54.2=85.85L/STKMmQZ36003××==sLsm/2.54/0542.03600248.1260103==×××24第三節(jié)、污水管道的水力計算1,污水管道內水質特點：污水管道內水流特點重力流非滿流近似均勻流污水管道中的污水含有一定數(shù)量的有機物和無機物,或漂浮或懸浮于水中隨水流一起流動,也有局部在管底沿著管底移動或淤積,但這些物質的量很少,可認為污水流動符合一般液體的流動規(guī)律25

2,水力計算的根本公式式中：Q——流量，m3/s；ω——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n——管壁粗糙系數(shù)流量公式:流速公式263,污水管道水力計算的設計數(shù)據(jù)污水管道水力計算的設計數(shù)據(jù)有:

設計充滿度〔h/D〕設計流速〔v〕最小管徑〔D〕最小設計坡度〔i〕27(1)設計充滿度〔h/D〕——指設計流量下，管道內的有效水深與管徑的比值。h/D=1時，滿流h/D<1時，非滿流我國污水管道設計按不滿流進行設計,?室外排水設計標準?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）200~300350~450500~900≥10000.550.650.700.75hD28規(guī)定最大設計充滿度主要原因有：1、預留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊，為未預見水量的增長留有余地，防止污水溢出影響環(huán)境；〔淋浴污水和短時突然增大的污水量、滲入污水管道內的雨水量和地下水量〕2、有利于管道內的通風，及時去除管內有害氣體；3、便于管道的疏通和維護管理。29〔2〕設計流速——與設計流量和設計充滿度相應的污水平均流速，即在設計充滿度下通過設計流量時的水流平均流速。污水管內的流速應保證不淤不沖刷。最小設計流速：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，我國根據(jù)試驗結果和運行經驗確定最小流速為0.6m/s。最大設計流速：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10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。當污水中含有金屬、礦物固體雜質、重油雜質時，最小流速應適當加大30〔3〕最小管徑為防止管徑過小時，堵塞次數(shù)的快速增多，使維護工作量和費用大大增加，規(guī)定污水管在：

居住區(qū)和廠區(qū)內最小管徑為200mm，街道下最小管徑為300mm。管徑小：節(jié)省管材，管道投資??；但坡度大，埋深大，工程量大；易于堵塞，維護費用大。管徑大：管材耗用多，投資大；但坡度小，埋深小，工程量??；不易堵塞，養(yǎng)護費用少。31

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于最小管徑，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，這樣的管段稱為不計算管段。在實際設計時，一般是按最小管徑、最小流速〔對應于最小坡度〕、最大充滿度時的流量，除以單位面積上的污水設計流量〔即污水比流量〕，即可算出對應的最大效勞面積，當設計管段的效勞面積小于這一面積時，即可不進行任何水力計算，而直接采用最小管徑和相應的最小設計坡度。這可以大大減少設計中的計算工作量。在這些不計算管段中，由于管內流速會低于最小設計流速，易淤積，有條件時，應設置沖洗井。32〔4〕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，最小設計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。規(guī)定：管徑200mm的最小設計坡度為0.004；管徑

300mm的最小設計坡度為0.003；管徑400mm

的最小設計坡度為0.0015。33

4、污水管道的埋設深度管道的埋設深度有兩個意義：從降低工程造價的出發(fā)，管道的埋設深度越小越好，但覆土厚度有一個最小限值，這個限值稱為最小覆土厚度，管道的覆土厚度不能小于最小覆土厚度。污水管道的覆土厚度應同時滿足三個方面的要求：一是覆土厚度二是埋設深度〔見右圖〕覆土厚度地面管道埋設深度34

1，必須防止管內污水結冰上凍或因土壤凍脹而損壞管道。我國有關單位研究的局部結論：〔1〕東北寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)冬季生活污水水溫在4-15度之間，以地表水為給水水源所排出的生活污水水溫在4-10度之間，以地下水為水源排出的生活污水水溫在8-15度之間。我國污水管內污水不會結冰〔2〕出戶管及起始端污水支管容易發(fā)生冰凍，主要是因為流量小，坡度小，容易產生沉積堵塞而發(fā)生冰凍。加大污水管坡度，可使容易冰凍的污水支管不發(fā)生冰凍。〔3〕污水管埋深必須避開有嚴重破壞能力的凍脹層或對凍脹層加以處理。粗砂和砂礫層冰凍時，水向下流，不具有凍脹性。35?室外排水設計標準?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0.15m；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。國外標準規(guī)定：污水管道最小埋深，應根據(jù)當?shù)氐酿B(yǎng)護經驗確定。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0.3m；管徑大于500mm，為0.5m。36

2，必須防止管壁因地面荷載而破壞車行道下污水管道的最小覆土厚度不宜小于0.7m，在非車行道下時，如滿足其他要求，可適當減小。3，必須滿足與居住區(qū)連接管銜接的要求街道污水管的起點埋深不能小于居住區(qū)污水管終點的埋深，而居住區(qū)污水管的起點埋深不能小于建筑物出戶管的埋深。如下圖。一般出戶管的最小覆土厚度為0.5~0.7m，所以居住區(qū)污水管的起點最小覆土厚度一般為0.6~0.7m，從而可計算街道污水管的起點最小覆土埋深。如下:37H=h+IL+Z1-Z2+Δh式中：H——街道污水管網起點的最小埋深，m；

h——居住區(qū)污水管起點的最小埋深，0.6~0.7m；

Z1——街道污水管起點檢查井處地面標高，m；

Z2——居住區(qū)污水管起點檢查井處地面標高，m；

I——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，m；

Δh——連接支管與街道污水管的管內底高差，m。

38

對每一個具體的管道，根據(jù)上述要求可以分別得到三個管底埋深或者覆土厚度，取這三個值中最大的一個值作為該管道的最小覆土厚度。管道的埋深除考慮最小覆土厚度的要求外，還應考慮最大埋深，因為埋深越大，造價越高，施工也越困難。管道埋深允許的最大值稱最大允許埋深。一般在枯燥土壤中，最大埋深不超過7~8m，在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。395、污水管道水力計算的方法1、水力計算中需要確定的參數(shù)流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2、確定方法首先根據(jù)資料，計算出流量Q，根據(jù)Q值可初步確定管徑D；然后，根據(jù)Q、D值，求I、h/D、v值。在這三個未知數(shù)中，還需知道一個參數(shù)，才能求得另外兩個，此時可以在三個參數(shù)中先假設一個值，比方流速為最小流速，或是坡度為最小坡度，或是充滿度滿足一定要求等，之后進行查表或查圖，就可得出其余兩個未知數(shù)；最后要進行校核，假設得出的兩個參數(shù)滿足其規(guī)定的要求，那么計算完成，假設不滿足要求，那么需調整假設值，甚至管徑D，重新進行計算。40例1：n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。例3：n=0.014,D=300mm,h/D=0.55,Q=32L/s,求v和I。例2：n=0.014,D=400mm,v=0.9m/s,Q=41L/s,求I和h/D。P38頁：41第四節(jié)污水管道的設計確定排水區(qū)界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點設計管段及設計流量確實定污水管道的銜接污水管道在街道上的位置繪制管道平面布置圖和管道縱剖面圖污水管道設計的內容42一、確定排水區(qū)界，劃分排水流域——排水區(qū)界是污水排水系統(tǒng)設置的界限。但凡采用完善衛(wèi)生設備的建筑區(qū)都應設置污水管道?！潘畢^(qū)界由城鎮(zhèn)總體規(guī)劃確定其規(guī)模——排水流域是指在排水區(qū)界內，按照一定要求所劃分的相對獨立的不同排水區(qū)域?！谂潘畢^(qū)界內按地形和城鎮(zhèn)的豎向規(guī)劃劃分排水流域：——在丘陵或地形有明顯起伏地區(qū)，通常以分水線作為流域的分界線，在地形平坦地區(qū)〔無明顯分水線〕可按照面積的大小確定排水流域。43

劃分排水流域的目的，就是讓各污水干管合理分擔污水流量，使管道在最大合理埋深的情況下，讓盡可能多的污水能以重力流的方式接入并被排除。以下圖為某市的排水流域劃分情況。44

整個城區(qū)〔排水區(qū)界〕被天然河流分割成四個自然區(qū)，可依此劃分出四個排水流域，I，Ⅲ流域用一條排水干管將污水送入河北污水處理廠；II、Ⅳ流域由兩條干管集合后將污水送入河南污水處理廠45二、管道定線和平面布置——在城鎮(zhèn)總平面圖上確定污水管道的位置和走向，稱為污水管道的定線管道定線一般是按照先大后小的順序進行的：即先確定污水排出口的位置及污水處理廠的廠址位置，據(jù)此再擬定污水主干管的位置和走向，然后再確定各排水流域干管的走向和位置，再在各流域內確定各支管的位置和走向。定線時應遵循的主要原那么就是：應盡可能在管線較短、埋深較淺的情況下，使最大區(qū)域內的污水能依靠重力流排出46

管道定線時主要考慮的因素有：地形及城鎮(zhèn)建筑布局；采用的排水體制；污水處理廠和出水口的位置和數(shù)量；水文地質條件、道路情況、地下管線和建筑物的位置、工業(yè)企業(yè)和排水量較大的建筑物的分布等。1，地形地形為影響管道布置的主要因素：a〕充分利用地形，按地形的變化的總趨勢確定管道的布置形式〔正交式、截流式等〕即：污水排水系統(tǒng)的總體布置形式是由地形變化的總趨勢特點決定的。確定總體布置形式后要認真研究管線的走向：管線短、埋深小、少提升47

b)居住區(qū)的地形及建筑布局影響支管的布置形式：當街區(qū)面積不大，街區(qū)污水管網宜采用集中出水方式，支管采用低邊式布置，即支管布置在排水街區(qū)位置較低一邊的街道下。如以下圖中〔1〕當街區(qū)面積較大且平坦時，宜在街區(qū)的四周的街道敷設污水支管，稱周邊式布置。如以下圖中的〔2〕圖中〔3〕中街區(qū)內的污水管網組成一個系統(tǒng)后再穿過其他街區(qū)，并與所穿街區(qū)的污水管網相連，稱為穿坊式布置。48

小區(qū)支管小區(qū)干管小區(qū)干管小區(qū)支管街道支管49

2，污水廠和出水口的位置和數(shù)量決定污水主干管的位置和走向：主干管必須通向污水廠。3，排水體制決定排水系統(tǒng)的組成〔有幾套排水管道系統(tǒng)〕，采用分流制時，兩套系統(tǒng)應相互協(xié)調。4，地質條件：a)主干管應布置在堅硬密實的土壤中〔主干管截面大，重量也大，根底應力大〕，盡量防止穿越高地〔穿越會增加開挖方量〕、基巖淺露地帶〔開挖施工難度大〕或基質土壤不良地帶〔地基處理費用大〕50

b)盡量防止與河道、山谷、鐵路、各種地下建筑交叉。必須交叉時宜垂直交叉〔縮短交叉局部的管長〕，可采用倒虹管或管橋穿過河道、山谷等。5，道路及交通情況：干管不宜布置在交通繁忙而狹窄的街道下；道路較寬時〔超過40米〕，可在道路兩邊平行布置兩條污水管，分別收集道路兩邊支管接入的污水，減少連接支管的數(shù)目和交叉〔即減少穿越道路的管道〕6，有較大集中流量排出的建筑物處應盡量作為管段的起點，這樣管道直徑大，敷設坡度可以減小，可以降低管道的埋深。51

管道定線一般應形成多個方案，作經濟技術比較后選出最優(yōu)的方案作為設計方案。排水管道系統(tǒng)的布置方案確定后，即組成了污水管道平面布置圖。初步設計時，該圖應包括干管和主干管的位置、走向和主要的泵站、污水廠、出水口等的位置。技術設計時，應包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水廠、出水口的具體位置和技術參數(shù)。52

管道定線說明:(1)先確定出水口和污水廠的位置和數(shù)量;(2)按確定的污水廠的位置確定污水干管的走向和位置

(3)按干管的位置確定支管的位置和走向53三、控制點確定和泵站設置地點——對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點，稱為控制點。各條管道的起點就是這條管道的控制點，因其埋深控制著這整條管道的埋深。而整個系統(tǒng)的控制點可能是：〔1〕離出水口最遠的一個管道的控制點；〔2〕深度較深的工廠污水排出口〔即工廠污水管總出口與城市污水管道的連接點〕〔3〕地形低洼區(qū)域內的污水管道的起點54

在污水排水系統(tǒng)中，污水泵站按作用一般分為：〔1〕中途泵站：當管道埋深接近最大埋深時，用來提高低游管道的管位的污水泵站；〔2〕局部泵站：用于將局部低洼地區(qū)的污水提升到地勢較高地區(qū)的污管道中，或者是將高層建筑的地下室、地鐵等各種建筑產生的污水提升到附近的城市污水管道中〔3〕終點泵站〔總泵站〕：用于將污水管道系統(tǒng)終點處的污水提升到污水處理構筑物內。各種泵站的設置位置示意見以下圖泵站的具體設置位置要考慮泵站對環(huán)境的影響、站址處的地質條件、電源位置、施工條件等，還應征詢規(guī)劃、環(huán)保、城建等部門的意見。55

管位561，設計管段及其劃分——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計算管段，稱為設計管段。這里的兩個檢查井之間，不是指兩個相鄰的檢查井之間，如以下圖1-2管段按要求設置有四個檢查井，但1-2之間流量沒有變化，管徑和坡度也沒有變化，就可以作為一個設計管段，而不必分為三個設計管段四、設計管段及設計流量1257一般檢查井的設置位置有：管道的起點和終點、集中流量匯入的地方、有旁側管道接入處、管徑變化的地方、轉彎的地方、管道變坡處或在直管段上每隔一段距離處〔按標準要求〕。12345678集中流量設計管段的起迄點處的檢查井應編號而管道的起迄點、有集中流量和管道接入的點、變坡和轉彎點都應作為設計管段的起點或者終點。58

2，設計管段的設計流量每一個設計管段的設計流量可能包括以下幾種流量：〔1〕本段流量q1：由本設計管段的效勞區(qū)上流來的污水量?！?〕轉輸流量q2：從上游管段或者旁側管段流來的污水量?！?〕集中流量q3：從工業(yè)企業(yè)或其他大型公共建筑流來的污水量。ABCD1234q359

假定本段流量都是從設計管段的起點進入的。本段設計流量其實就是指效勞區(qū)面積上的生活污水設計流量，而集中流量就是效勞區(qū)內的工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水和工業(yè)廢水的總設計流量。向下游轉輸時，集中流量直接向下游轉輸不發(fā)生變化，而本段流量向下游管段轉輸時，轉輸下去的是平均流量。60式中：q1——設計管段的本段流量，L/s；F——該設計管段效勞的排水面積，公頃；KZ——生活污水量總變化系數(shù)；q0——單位面積的本段平均流量，即比流量，L/s.公頃可用下式求得。式中：n——污水量標準，L/(人.d)；

p——人口密度，人/公頃。1.本段設計流量q1的計算：61

2．轉輸流量q2

轉輸流量是指從上游管段和旁側管段流來的污水量。3．集中流量q3

集中流量是指從工業(yè)企業(yè)或其它大型公共設施流來的污水量。設計管段的設計流量是上述本段流量、轉輸流量和集中流量三者之和。62

例：如以下圖所示，各面積上的平均污水流量分別為：QA=100L/S；QB=120L/S；QC=100L/S；QD=140L/S，2點處的集中流量q3=70L/S。試求1-2，2-3，3-4管段的設計流量各為多少？ABCD1234q363五、污水管道的銜接污水管道在檢查井內的銜接原那么為：不同的計算管段之間存在連接，也就是管道的銜接，管道在連接處需要設置檢查井，上下游管道在檢查內進行銜接，在管道的管徑、坡度、高程、方向發(fā)生改變時、有旁側管道接入時，都需要設置這樣的檢查井進行銜接?！?〕盡可能地提高低游管段的高程，減小埋深，降低造價；〔2〕防止上游管段回水淤積。64

上述兩個原那么是相互矛盾的，因而是相互制約的。污水管道在檢查井內的銜接方式有兩種：水面平接：在檢查井內，上游管段末端水位與下游管段的起點水位相同，如以下圖〔1〕管頂平接：在檢查井內，上游管段的末端管頂與下游管段起點處管頂標高相同，如以下圖〔2〕65

水面平接可減小下游管段的埋深，但有可能在上游管段內造成回水，設計時，只要下游管段在起點處的管內底標高不高于上游管段末端處的管內底標高，即應采用水面平接，以降低下游管道的埋深，降低工程造價。管頂平接，會增加下游管段的埋深，當采用水面平接時，出現(xiàn)下游管段起點處的管內底標高高于上游管段末端處的管內底標高時，必須采用管頂平接。即在任何情況下，設計計算時，不允許出現(xiàn)下游管段起點處的水面標高和管內底標高高于上游管段末端處的水面標高和管內底標高。66

當管道的坡度小于地面的坡度時，埋深會逐漸減少,直到覆土厚度不滿足大于最小覆土厚度的要求，此時為了保證下游管道的最小覆土厚度，并不使上游管道埋深過大，可以采用跌水連接，如以下圖?！鱄67

在支管〔小管徑管道〕與干管〔大管徑管道〕交匯時(即連接時)：〔1〕支管管底高于干管管底時，在支管上設跌水井后再接入干管，以維持干管較好的水流條件；〔2〕干管管底高于支管管底時，在交匯處干管設跌水井，以便支管能夠接入。68六、污水管道在街道上的位置城市道路下的各種管線〔雨、污、水、電、煤〕的布置應綜合規(guī)劃，統(tǒng)一安排，污水管與其他管線、構筑物之間應保持有一定的距離〔見174頁附錄2-3〕地下管線應盡量布置在人行道、非機動車道或綠化帶下，不得已時，可考慮將埋深大，修理次數(shù)少的污水、雨水管布置在車行道下。與給水管相交時，設于給水管下方管線布置的順序為，從道路規(guī)劃紅線向道路中心線方向依次為：電力電纜、電信電纜、煤氣管道、熱力管道、給水管道、污水管道、雨水管道當在布置各種管線發(fā)生矛盾時，解決的原那么是：新建的管道要讓已建成的管道；臨時管道要讓永久性管道、小管徑管道要讓大管道、壓力管道要讓重力流管道、可彎管道讓不可彎、維修次數(shù)少的讓檢修次數(shù)多的69

下面是各種管道在道路下的位置圖70

5071

72第五節(jié)污水管道的設計舉例原始資料：

給定某市的街坊平面圖，如下頁圖。居住區(qū)街坊人口密度為350人/公頃，污水量標準為120L/(人.d)，火車站和公共浴室的設計污水量分別為3L/s和4L/s，工廠甲和工廠乙的工業(yè)廢水設計流量分別為25L/s與6L/s。生活污水及經過局部處理的工業(yè)廢水全部送至污水處理廠進行處理。工廠甲廢水排出口的管底埋深為2.0m

73平面圖浴74

設計的步驟與方法：1，確定排水區(qū)界劃分排水流域區(qū)界：即設計任務規(guī)定的排水區(qū)范圍排水流域的劃分：該小區(qū)地勢由北向南傾斜，無明顯的起伏及洼地，無明顯分水線，面積不大，作為一個排水流域設計2，污水管道的定線先確定污水排出口的位置和方向：該小區(qū)的地勢北高南低，河流由西向東流，所以污水排出口宜設置在小區(qū)的東南角，這樣污水主干管有兩種可能的布置方案。見圖。75管道定線方案1方案276在平面圖上布置污水管道(采用的方案)污水廠77

3，劃分設計管道，并對設計管段起迄點的檢查井進行編號，劃分各設計管段的效勞區(qū)并進行編號。結果如以下圖所示。分別計算各設計管段的效勞區(qū)面積，并列入街區(qū)面積計算表中〔如表所示〕.劃分設計管段時,各管段的起迄點、有集中流量匯入的點，有旁側管道接入的點處均需要劃分為設計管段的起迄的。78三、劃分設計管段，計算設計流量污水廠1234561、劃分設計管段1234567891011121314151617181978910111213141516171819202122232425262779街坊編號并計算街坊面積污水廠12345671213182780計算街坊面積并填入下表街坊編號1234567891011街坊面積（公頃）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊編號1213141516171819202122街坊面積（公頃）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊編號2324252627街坊面積（公頃）1.802.201.382.042.40街坊面積〔見教材表2-11〕81

4，計算各管段的設計流量:根據(jù)面積計算表，及排水規(guī)劃〔各面積的污水排水方向〕，確定各設計管段的匯水面積，列入計算表中。各管段的設計流量分別按照：本段生活污水設計流量、集中流量、轉輸流量〔含轉輸?shù)纳钗鬯骄髁亢娃D輸?shù)募辛髁俊尺M行計算。并把結果列于水力計算表中。如下表?干管水力計算表?和?主干管水力計算表?本例中：生活污水比流量為350×12086400=0.486L/S·haq0=82計算各管段的設計流量污水干管設計流量計算表〔見教材P48表2-12〕管段編號居住區(qū)生活污水量Q1本段流量街區(qū)編號街區(qū)面積〔ha〕比流量q0(L/(s·ha)流量q1(L/s)轉輸流量q2(L/s)合計平均流量q1+q2(L/s)總變化系數(shù)Kz生活污水設計流量Q1(L/s)集中流量q3本段流量(L/s)轉輸流量(L/s)設計流量(L/s)1234567891012111~225.0025.008~91.41？1.412.3？3.24？3.249~103.18？3.182.37.31？7.3110~24.88？4.882.311.2311.232~3242.200.486？1.07？4.885.952.213.0925.0038.093~4251.380.4860.675.956.622.214.5625.0039.5611~123.003.00…比流量q0=〔120×350〕÷86400=0.48683

84

5、水力計算在進行水力計算時,是按各設計管段確定的流量,自上而下依此對各管段進行水力計算,確定各管段的h/D、D、v、i等水力要素，并通過地面標高計算各設計管段在檢查井處的埋深，校核覆土厚度，確定是否要設置跌水井或者需要設置泵站提升。以本例為例按如下步驟進行:85管段編號管段長度L(m)設計流量q(L/s)管段直徑D(mm)管段坡度I(‰)管內流速v(m/s)充滿度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)標高(m)地面水面管內底埋設深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171、首先將管段的編號、長度、設計流量、上下端地面標高等數(shù)據(jù)填入下表中1~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.00……………1〕首先計算管段的地面坡度，作為確定管道坡度和管徑時的參考。管段1~2的地面坡度為〔86.20－86.10〕÷110=0.00092〕選擇管徑〔根據(jù)管徑選擇圖〕，流量為25L/s的最大管徑為300mm,在管徑選擇圖上，對應的坡度為2.01‰。查300mm水力計算圖可以得出v=0.61m/s,充滿度為h/D=55.75%.2、確定1~2管段的管徑、坡度〔流速、充滿度〕3003.000.70513、進行1~2管段的銜接設計:計算管段起點1點的管底標高：86.20-2.00=84.20m0.1530.330水深h=0.30×0.51=0.153m。84.20上端水面標高=84.20+0.153=84.353m84.3532.00管段的降落量=I×L=0.003×110=0.330m可求出下端的管內底、水面標高、埋設深度83.87084.0232.23調整坡度為3.00‰，管徑不變。查300mm水力計算圖可以得出v=0.70m/s,充滿度為h/D=51%.符合要求，填入下表

86管段編號管段長度L(m)設計流量q(L/s)管段直徑D(mm)管段坡度I(‰)管內流速v(m/s)充滿度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)標高(m)地面水面管內底埋設深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.00……………1〕首先計算管段的地面坡度，作為確定管道坡度和管徑時的參考。管段2~3的地面坡度為〔86.10－86.05〕÷250=0.00022〕選擇最大管徑〔根據(jù)管徑選擇圖〕，流量為38.09L/s的最大管徑為350mm,在管徑選擇圖上，對應的坡度為1.54‰。查350mm水力計算圖可以得出v=0.61m/s,充滿度為h/D=62.7%，不符合要求，調整v=0.70m/s,重新查表計算,得坡度為2.32‰,充滿度為h/D=55.0%,填入下表4、確定2~3管段的管徑、坡度〔流速、充滿度〕3003.000.70515、進行2~3管段的銜接設計:1~2管段與2~3管段的管徑不相同，應采用管頂平接。0.1530.33水深h=0.35×0.55=0.193m。84.20上端管內底標高=84.17－0.35=83.82m84.3532.00管段的降落量=I×L=0.00232×250=0.58m可求出下端的管內底標高=83.82－0.58=83.24m83.87084.0232.233502.320.7055.0管頂平接即1~2管段終點的管頂標高與2~3管段起點的管頂標高相同?！?~3管段上端的管頂標高=1~2管段末段的管頂標高即83.870+0.3=84.17m)84.0130.19383.8283.24同理，可求出下端的水面標高=84.013－0.58=83.433m83.433最后求出管段上下端的埋深2.282.810.5887管段編號管段長度L(m)設計流量q(L/s)管段直徑D(mm)管段坡度I(‰)管內流速v(m/s)充滿度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)標高(m)地面水面管內底埋設深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.003003.000.7051.00.1530.3384.2084.3532.0083.8784.0232.233502.320.7055.084.0130.19383.8283.2483.4332.282.813502.240.7057.583.4330.20183.2320.4930.5882.9482.7392.8183.2616、確定3~4管段的管徑、坡度〔流速、充滿度〕1〕首先計算管段的地面坡度，作為確定管道坡度和管徑時的參考。管段3~4的地面坡度為〔86.05－86.00〕÷170=0.00032〕選擇最大管徑〔根據(jù)管徑選擇圖〕，流量為39.56L/s的最大管徑為350mm,在管徑選擇圖上，對應的坡度為1.50‰。查350mm水力計算圖可以得出v=0.60m/s,充滿度為h/D=66.1%，不符合要求，重新調整計算。調整v=0.70m/s,重新查表計算得坡度為2.24‰充滿度為h/D=57.5%

。符合要求，填入上表7、進行3~4管段的銜接設計:2~3管段與3~4管段的管徑相同，應采用水面平接。水面平接即2~3管段終點的水面標高與3~4管段起點的水面標高相同。〔3~4管段上端的水面標高為83.433m)水深h=0.350×0.575=0.201m。上端管內底標高=83.433

－0.201=83.232m管段的降落量=I×L=0.00224×220=0.493m下端水面標高=83.433－0.493=82.94m下端管內底標高=83.232－0.493=82.739m88

如上,依次向下游逐段確定各設計管段的D，v，i，h/D等參數(shù)；一般情況下，下游管段的管徑不能小于上游管段的管徑，可不變或比上游管徑大50~100mm；在計算各管段上端、下端的水面、管底標高及其埋深時，要認真分析確定控制點，控制點確定的好，可以使各管段方便地接入，也可使整個系統(tǒng)的埋深較低。具體確實定方法見以下圖。89

水面及管內底標高計算示意由起點處的地面高程減起點埋深，得到起點處的管內底標高。由起點處的管內底標高加起點處的水深，得到起點處的水面標高，分別減去1~2管段的降落量，得到2點處的水面標高和管內底標高再按照連接方式，采用水面平接時，2點上端的水面標高就是2點下端的水面標高，再減去2-3管段內的水深，就得到2點下端的管內底標高；采用管頂平接時，用2點上端的管內底標高加上管徑得到2點處的管頂標高，也是2點下端的管頂標高，再減去2-3管段的管徑就得到2點下端的管內底標高，再加上2-3管段內的水深，可得到2點下端的水面標高。。。。依次向下游計算。各點處的埋深是等于各點處的地面標高減去管內底標高，而地面高程減管內頂標高可以得到覆土厚度〔計算時忽略管壁厚度〕2點上端2點下端2點上端2點下端地面線起點埋深Dh90

流量取自流量計算表=充滿度*管徑控制點埋深，初始時須確定水面及管內底標高計算如上圖說明91

在設計中要注意：1，必須細致研究管道系統(tǒng)的控制點2，管道的敷設坡度與地面坡度之間的關系問題：在保證流速不小于最小流速的前提下，盡可能減小埋深。3，水力計算要自上而下依次進行，一般情況下，下游管段的流速和管徑均不宜小于上游管段，只有當管道的坡度由大突然變小〔差異較大時〕，下游流速可以減小，而當管道坡度由小突然變大〔差異較大時〕，管徑才可以減小。92

4，地面坡度過大時，應考慮設跌水連接；5，檢查井底部在直線管段上要嚴格采用直線，在管道轉彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部水頭損失。6，注意管道交匯時的連接。7，結合縱剖面圖分析判斷計算的正確性與合理性。8，初步設計時，只進行主要干管和主干管的水力計算。技術設計和施工圖設計時，要進行所有管段的水力計算。93第六節(jié)污水管道的平面圖和縱剖面圖的繪制1，污水管道的平面圖〔布置圖〕常用比例：1︰5000或者1︰10000；圖上要素：地形、地物、河流、風玫瑰或指北針，污水管道的走向及管道參數(shù)、各設計管段起迄點處的檢查井位置、泵站及位置、交叉建筑物〔如倒虹吸〕的位置、污水處理廠的位置及出水口的位置、圖例等。管線要用粗線表示。見以下圖所示。94繪制管道的平面圖和縱剖面圖污水廠12345612345678910111213141516171819789101112131415161718192021222324252627D=300I=3.00‰L=11095

96

2，污水管道的縱剖面圖縱部面圖，反映管道沿線的高程等信息。用單線表示原地面或設計地面高程線；用雙線表示管道高程線；用雙豎線表示檢查井〔不按橫向比例〕圖上有高程標尺，下方有一表，表中列出檢查井的編號、設計管段長度、管內底標高、埋設深度、地面標高、管徑及坡度、管材及接口形式、根底類型等。見以下圖所示9798第七節(jié)、城市污水回用工程污水回用意義:不僅使污水無害化而且還做到了污水資源化，減少了污水排放,節(jié)約了水資源，既控制了水污染保護了環(huán)境，又緩解了水資源的缺乏污水回用的目標主要是工業(yè)用水、生活雜用水和景觀用水?；赜盟吹乃|應符合相關標準，并應以生活污水為主，盡量減少工業(yè)廢水所占比重城市污水經過處理后,到達了回用的水質標準,而在一定的范圍內重復使用的供水系統(tǒng),稱為污水回用系統(tǒng),或稱城市污水再利用系統(tǒng)99

城市污水回用系統(tǒng)一般由污水收集系統(tǒng)、再生水廠、再生水輸配系統(tǒng)和回用水管理等局部組成。污水收集系統(tǒng)：收集輸送回用原水的管道系統(tǒng)，一般由城市污水排水管網承擔。再生水廠：即以回用為目的的，對污水進行再生處理的污水處理廠。處理工藝應根據(jù)水質情況和回用水標準合理確定。典型的一種污水再生處理工藝見以下圖。再生水輸配系