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1、排水管网Pipe System of Water Drainage 第二章第二章 污水管道系统设计污水管道系统设计u设计基础数据设计基础数据(包括设计地区的面积、设计人口数，包括设计地区的面积、设计人口数，污水定额，防洪标渡等污水定额，防洪标渡等)的确定的确定u污水管道系统的平面布置；污水管道系统的平面布置；u污水管道设计流量计算和水力计算；污水管道设计流量计算和水力计算；u污水管道系统上某些附属构筑物，如污水中建泵污水管道系统上某些附属构筑物，如污水中建泵站、倒虹管、管桥等的设计计算：站、倒虹管、管桥等的设计计算：u污水管道在街道横断面上位置的确定；污水管道在街道横断面上位置的确定；u绘制污
2、水管道系统平面图和纵剖面图。绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。2.1 2.1 设计资料的调查及方案确定设计资料的调查及方案确定一、设计资料调查及方案确定一、设计资料调查及方案确定设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的 总体规划及其他基础设施情况 自然资料： 地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料： 道路、通讯、供水、供电、煤气等 设计方案确定：设计方案确定： 包括排水体制的选择、排水系统的布置形式。2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算二、污水设计流量的计算污水设计流
3、量 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。 生活污水设计流量 居住区生活污水 公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水 工业废水设计流量 2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算（1）居民生活污水设计流量 式中：Q1居住生活污水设计流量，L/s； n居住生活污水量标准（污水定额 L/(d.人)），按室 外排水设计规范选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250450 （L/(d.人)）； N设计使用年限所服务的人口数，按规划部门根据统计资料提供；KZ总变化系数。3600241ZKNnQ2.2 2.2 污水设计流
4、量的计算污水设计流量的计算1)污水定额包括 居民生活污水定额综合生活污水定额居民生活污水定额和综合生活污水定额可由手册查得，也由用水定额来确定（80%-90%）。2)设计人口数计算污水管道服务的设计人口：计算污水管道服务的设计人口：常用人口密度p与服务面积F相乘得到。总人口数：总人口数：按规划部门根据统计资料提供人口密度人口密度p:p:总人口数/总服务面积卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-1
5、8065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东 的一部分； 第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分； 第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部； 第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部； 第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在
6、秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分居住区生活污水排水定额2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算3)总变化系数注意：注意：污水管网是最高日最高时污水排放流量进行设计，用水量是按最高日用水定额和时变化系数确定的，而污水量是按平均日污水量和相应的总变化系数确定的。日变化系数Kd在设计年限内，最高日污水量与平均日 污水量的比值 。KZ=Kd Kh时变化系数Kh在设计年限内，最高日最高时污水量与 该日平均时污水量的比值 。总变化系数Kz在设计年限内，最高日最高时污水量与 平均日平均时污水量的比值 。2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算经验数值表 经验计算公式 居民生活污水总
7、变化系数的确定： 污水平均日流量（L/s）总变化系数 （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计算 3600242hKNSQ式中：Q2公共建筑生活污水设计流量，L/s； S公共建筑生活污水量标准（L/(d.人)），一般按 室内给水排水和热水供应设计规范推荐的参 数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参 考相近建筑选用; Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日 平均时污水量的比值 。2.2 2.2 污水设计流量的计算污水
8、设计流量的计算（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 3600360022112221113DCDCTKBAKBAQ式中：Q3工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1一般车间最大班职工人数，人； A2热车间最大班职工人数，人； B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)； B2热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)； D2热车间的
9、淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)； T每班工作时数，h。 2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算（4）工业废水设计流量计算 TKMmQZ36004式中：Q4工业废水设计流量，L/s； m生产过程中每单位产品的废水量标准， L/单位产品； M产品的平均日产量； T每日生产时数； KZ总变化系数，与工业企业性质有关。 2.2 2.2 污水设计流量的计算污水设计流量的计算Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗 Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。城镇居住区生活污水设计流量计算表城镇中生产污水设计流量
10、计算表各工厂生活污水及淋浴污水设计流量计算表城镇污水总流量综合表一、污水管道内水质特点：一、污水管道内水质特点： 2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算（1）重力流；）重力流；（2）非满流；）非满流；（3）近似均匀流。）近似均匀流。污水管道内水流特点污水管道内水流特点 ：2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算二、水力计算的基本公式 式中：Q流量，m3/s； 过水断面面积，m2； v流速，m/s； R水力半径（过水断面积与湿周的比值），m； I水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C流速系数，或谢才系数。C 值一般按曼宁公式计算，即vQIRCv611RnCn管壁粗糙
11、系数 2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算19三、污水管道水力计算的设计数据：三、污水管道水力计算的设计数据：设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算20设计充满度（h/D）h/D =1时，满流h/D 1时，非满流室外排水设计规范规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充满度（h/D） 2003003504505009001000 0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80) hD21为什么污水管道应按非满管流设计？1、预留一定的过水能力，防止水
12、量变化的冲 击，为未预见水量的增长留有余地；2、有利于管道内的通风；3、便于管道的疏通和维护管理。22设计流速设计流速与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为流速为0.6m/s。杂质水的生产管道适当加大，明渠为。杂质水的生产管道适当加大，明渠为0.4m/s。最大设计流速：最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，
13、与是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属非金属管道的最大流速为管道的最大流速为5m/s。*国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。23最小管径1、为什么要规定最小管径？、为什么要规定最小管径？ 街坊管最小管径为街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为街道管最小管径为300mm。2、什么叫不计算管段？、什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计于最小
14、管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。有适当冲洗水源时，可考虑设冲洗井。称为不计算管段。有适当冲洗水源时，可考虑设冲洗井。24最小设计坡度相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。规定：规定：管径管径200mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.004；管径；管径 300mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.003；管径；管径400mm 的最小设计坡度为的最小
15、设计坡度为0.0015。（1）（2）（3）25四、污水管道的埋设深度两个意义：决定污水管道最小覆土厚度的因素：冰冻线的要求地面荷载满足街区连接管连接要求覆土厚度埋设深度地面管道覆土厚度埋设深度26 室外排水设计规范室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水管规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上道，管底可埋设在冰冻线以上 ；有保温措施或水；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。温较高的管道，距离可以加大。污水管道的埋设深度规范要求：0.15m埋设深度管道冰冻线0.15m地面 国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经
16、验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于500mm，管底在冰冻线上管底在冰冻线上0.3m；管径大于管径大于500mm，为为0.5m。27防止地面荷载破坏管道的要求：动荷载动荷载静荷载静荷载 0.7m28H=h+IL+Z1-Z2+h（0.6-0.7）满足街坊管连接要求：式中：式中：H街道污水管网起点的最小埋深，街道污水管网起点的最小埋深，m； h街坊污水管起点的最小埋深，街坊污水管起点的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起点检查井检查井处地面标高，街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m； Z2街坊污水管起点检查井检查井处地面标高，街坊污水
17、管起点检查井检查井处地面标高，m； I街坊污水管和连接支管的坡度；街坊污水管和连接支管的坡度； L街坊污水管和连接支管的总长度，街坊污水管和连接支管的总长度，m； h连接支管与街道污水管的管内底高差，连接支管与街道污水管的管内底高差，m。 五、污水管道水力计算的方法五、污水管道水力计算的方法2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算例例1 已知：已知：n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求求v和和h/D。五、污水管道水力计算的方法五、污水管道水力计算的方法2.3 2.3 污水管道的水力计算污水管道的水力计算例例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 污水管道设计污水管道设计（1）确定排水区界与划分排水流域；）确定排水区界与划分排水流域；（4）设计管段及设计流量的确定；）设计管段及设计流量的确定；（2）管道定线；）管道定线；（5）污水管道的衔接；）污水管道的衔接；（3）控制点确定和泵站的设置地点；）控制点确定和泵站的设置地点；主要内容：主要内容：（1 1）划分排水区界与排水流域）划分排水区界与排水流域排水区界是污水排水系统规划的界限。排水区界是污水排水系统规划的界限。排水流域是指在排水区界内，按照一定排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。要求所划分的不
19、同排水区域。（1）地形（等高线：分水线等）；）地形（等高线：分水线等）；（2）地面的大型障碍物或铁路；）地面的大型障碍物或铁路；（3）面积大小。）面积大小。划划分分依依据据（2 2）管道定线和平面布置的组合）管道定线和平面布置的组合管道定线的影响因素管道定线的影响因素地形地形污水厂和出水口的位置污水厂和出水口的位置所采用的排水体制所采用的排水体制定线的定义：定线的定义：在总平面图上确定管道的在总平面图上确定管道的位置位置和和走向走向。按总体规划、实际情况，进行方案比较；按总体规划、实际情况，进行方案比较；利用地形，就近排入水体，管线最短、埋深最小；利用地形，就近排入水体，管线最短、埋深最小；协
20、调好与其他管道关系、衔接问题；协调好与其他管道关系、衔接问题；考虑施工、运行和维护方便；考虑施工、运行和维护方便；近远期相结合，尽可能安排分期实施。近远期相结合，尽可能安排分期实施。顺序：排水区域顺序：排水区域 、体制、干管、体制、干管 、支管；、支管；原原则则（2 2）选择污水厂和出水口的位置）选择污水厂和出水口的位置污水厂位置的选择：污水厂位置的选择：污水厂在河流下游，越过所有水源，与居民区污水厂在河流下游，越过所有水源，与居民区300米以上的卫生防护距离，不被洪水淹没，在米以上的卫生防护距离，不被洪水淹没，在夏季主导风向的下风向。夏季主导风向的下风向。出水口位置的选择：越过所有水源，与居
21、民区出水口位置的选择：越过所有水源，与居民区保持卫生防护距离，在夏季主导风向的下风向。保持卫生防护距离，在夏季主导风向的下风向。形形式式平形式；平形式；正交式。正交式。（2 2）管道定线和平面布置的组合）管道定线和平面布置的组合管道定线时注意事项管道定线时注意事项主干管布置在坚硬密实土壤中主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉避免与地下构筑物交叉敷设沿道路且不宜在繁忙、狭窄的街道下敷设沿道路且不宜在繁忙、狭窄的街道下集中流量尽量排入管道上游集中流量尽量排入管道上游平面图 支管布置与定线支管布置与定线支管定线的影响因素支管定线的
22、影响因素地形街道建筑特征用户排水方便支管管路的布置形式支管管路的布置形式底边式布置围坊式（周边式）布置穿坊式布置（3 3）控制点、提升区域和泵站的位置）控制点、提升区域和泵站的位置对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常在管道对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常在管道起点或最低最远点。起点或最低最远点。泵站设置地点中途泵站中途泵站局部泵站局部泵站总泵站总泵站控制点控制点（4）设计管段及设计流量的确定）设计管段及设计流量的确定 两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。 一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长
23、时（3070m）。 1 1、设计管段、设计管段分分类类 本段流量本段流量集中流量集中流量1234ABCDQ 工厂等工厂等5转输流量转输流量2 2、设计管段的设计流量、设计管段的设计流量从管段沿线街坊流来的污水量从管段沿线街坊流来的污水量从上游管段和旁侧管段流来的污水量从上游管段和旁侧管段流来的污水量从工业企业或其它大型公建来的污水量从工业企业或其它大型公建来的污水量（4）设计管段及设计流量的确定）设计管段及设计流量的确定ZKqFq01式中：q1设计管段的本段流量，L/s； F设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ生活污水量总变化系数； q0单位面积的本段平均流量，即比流量，单位面积的本段平均流量
24、，即比流量，L/s.公 顷 可用下式求得。864000pnq式中：n污水量标准，L/(人.d)； p人口密度，人/公顷。3 3、设计管段的设计流量、设计管段的设计流量五、污水管道的衔接五、污水管道的衔接衔接的方式：衔接的方式：水面平接水面平接管顶平接管顶平接跌水连接跌水连接衔接的原则：衔接的原则：尽可能地提高下游管段的高程，减 小埋深，降低造价；避免上游管段回水淤积。检查井检查井1.顺利汇入顺利汇入2.下游管降低下游管降低（或设（或设跌水井跌水井）3.旁侧管跌水汇入旁侧管跌水汇入 （或设（或设跌水井跌水井）上游管道上游管道下游管道下游管道旁侧管旁侧管旁侧管道的汇入：旁侧管道的汇入：五、污水管道
25、的衔接五、污水管道的衔接六、污水管道在街道上的位置六、污水管道在街道上的位置 与其他管线、构筑物有一定的距离；与其他管线、构筑物有一定的距离； 与给水管相交时，设于给水管下方；与给水管相交时，设于给水管下方； 尽量避免敷设在机动车道下，设在人行道下。尽量避免敷设在机动车道下，设在人行道下。 污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置2.5 污水管道的设计举例污水管道的设计举例工厂乙工厂甲浴火车站河计算步骤及过程：计算步骤及过程：比流量比流量（单位面积上的平均流量）的计算：（单位面积上的平均流量）的计算：生活污水流量生活污水流量（本段流量、转输流量）的计算：（本段流量、转输流量）的计算：oiQq A ( / )L S平生活污水设计流量生活污水设计流量的计算：的计算：zoiQK q A ( / )L S设120 3500.486( /()86400oqLSha计算步骤及过程：计算步骤及过程：
