第四章 城市排水工程系统规划

1、第四章 城市排水工程系统规划第一节 城市排水体制与排水工程系统一、城市排水工程系统的体制（一）城市排水分类生活污水、工业废水、降水（道路冲洗用水、消防用后水归入此类）。（二）城市排水工程系统的体制分类排水体制（排水制度）：对生活污水、工业废水和降水采用的不同的排除方式所形成的排水系统。分为合流制和分流制两种。1.合流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统。（1）直排式合流制。目前已经很少采用。（2）截流式合流制 在直排式合流制基础上，临河岸边建一条截流干管，在干管上设溢流井和污水厂。晴天和初雨时所有污水都排送到污水厂，经处理后排入水体。当雨量增加，混合污水的流量超过截流

2、干管的输水能力后，将有部分污水经溢流井溢出直接排入水体。这种排水只有雨水大时才有污水直接排入水体，比直排式合流制好，但仍有污水直接排入水体。可进一步改进：在溢流井后设雨水调蓄池，待雨停后把积蓄的混合污水送到污水厂处理。截流式合流制多用于旧城改造。1 合流干管 2 截流主干管 3 溢流井 4 污水处理厂 5 出水口 6 溢流出水口2.分流制排水系统生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除。（1）完全分流制。设污水和雨水两个管渠系统各自排放，污水送到污水处理厂，雨水就近排入水体。仍有雨水污水问题，投资较大。新建城市和工业区一般采用这种排水制。 1污水干管 2 污水主干管 3

3、 雨水干管 4 污水处理厂 5 出水（2）不完全分流制。只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠系统。污水经污水管道送至污水厂，而雨水通过地面漫流先流入明沟和小河，再进入大水体。1 污水干管 2 污水主干管 3 原有管渠 4 雨水管渠 5 污水处理厂 6 出水口（三）城市排水体制的选择环境保护、工程投资、近远期发展、施工管理。二、城市排水工程系统由排水管道（管网）、污水处理系统和出水口组成。（一）生活污水排水系统1.室内污水管道系统和设备出户管、检查井。2.室外污水管道系统组团污水管、检查井、控制井等。3.污水泵站4.污水处理厂5.出水口（二）工业废水排水系统（三）雨水排水系统三、城市排水工程系统

4、布置（一）城市排水工程系统的布置形式1.正交式布置目前只用于排雨。2.截流式布置3.平行式布置4.分区式布置5.分散式布置6.环绕式布置7.区域性布置形式（二）城市排水工程系统的布置要素 1.污水排放系统的形式 排水流域。分散式布置或集中式布置。 2.污水处理厂及出水口位置 出水口位置：河流下游，特别是取水构筑物和河滨浴场下游，并保持一定距离（通常至少100m）；避免设在回水区。 污水处理厂位置：河流下游，与出水口靠近，夏季最小风频的上风侧，与居住区或公共建筑有一定的防护距离。 3.污水的利用和处理方式4.工业废水和城市污水的关系一是工厂独立处理后排放，二是一般性生产废水排入城市污水管，而有毒

5、有害的生产废水经过处理后再排入城市污水厂处理。5.污水主干管的位置通常布置在集水线上或地势低洼的街道上，不宜设置在交通频繁的街道上。主干管走向取决于城市布局及污水厂的位置。避免与河流、铁路等交叉。6.泵站的数量和位置排水管道为保证重力流都有一定的坡度，一定距离后管道将埋置很深。故需在管道中途设置提升泵站来减少管道埋深。泵站数量和位置取决于经济技术条件和地形。7.雨水管渠布置划分排雨区域，正交、就近排入水体。8.排水管与竖向设计关系主要是与街道标高、坡度相适应。9.排水方式的选择重力流、压力流、真空流。第二节 城市污水工程系统规划一、城市污水量预测和计算 可按当地用水定额的80-90%计算。污水

6、排放系数:一定时间内（年）的污水排放量与用水量（平均日）的比值。当资料缺乏时，城市分类污水排放系数可根据居住、公共建筑和分类工业用地按下表确定：城市排水工程规划规范（GB50318-2000）（一）生活污水设计流量不讲（二）工业废水设计流量计算不讲（三）地下水渗入率不讲（四）城市污水设计总流量计算不讲二、城市污水管网布置（一）污水管网的布置形式1.污水干管的布置形式按干管与地形等高线的关系分为平行式和正交式两种。平行式：干管与等高线平行，主干管与等高线垂直。正交式：干管与等高线垂直，主干管与等高线平行。2.污水支管的布置形式（1）低边式。支管布置在街坊地形较低一边。（2）围坊式。支管布置在街坊

7、四周。（3）穿坊式。支管穿过街坊。（二）污水管网的布置原则 划分排水区界，在界内再划分排水流域。 管网布置需考虑一些原则：（1）管线尽量短，埋深合适，最大范围地让污水自流。（2）充分利用地形。（3）主干管走向与污水厂和出水口一致。（4）尽量采用重力流。（5）减少与河道、山谷、铁路即各种地下构筑物交叉。（6）沿道路布置。（7）顺直不绕弯。（8）近期远期相结合。（三）污水管道的敷设三、城市污水管网的水力计算（一）管道水力计算的基本公式六个水力要素：设计流量Q、管径D、充满度h/D、水力坡度J、过水断面的平均流速v、管壁粗糙系数n。D和n为已知，其余四个只要知道其中两个即可求出另外两个。为简化计算人

8、们编制了水力计算图和水力计算表。（二）管渠的断面和衔接不讲（三）污水管道水力计算的设计数据室外排水设计规范（GB50014-2006）（2011版）。1.设计充满度设计充满度=管道中的水深h/管径D。P128表4-6。2.设计流速3.最小管径P129表4-7。4.最小设计坡度（四）污水管道水力计算的方法污水管道系统平面布置完成后，即可划分设计管段，计算每个管段的设计流量，以便进行水力计算，算出各个设计管段的管径、坡度、流速、充满度和井底高程。污水管道中，任意两个检查井之间的连接管段，如果流量基本不变，管道坡度不变，则可选择相同的管径。这种管段称为设计管段。以街坊污水支管及工厂污水出水管等接入干

9、管的位置作为起讫点，划分设计管段，管段起讫点须设检查井。每一设计管段的流量由三部分组成：本段流量从管段沿线街坊流来的污水量；转输流量从上游管段和旁侧管段流来的污水量；集中流量从工厂会公共建筑流来的污水量。本段流量可用下式计算：q=Fq0Kq设计管段的本段流量（L/s）F设计管段服务的街坊面积（hm2）K生活污水总变化系数q0单位面积的本段平均流量，比流量（L/s.hm2）q0=n.N/86400。n污水量标准（L/人.d），N人口密度（人/hm2）总体规划时，只估算干管和主干管的流量，详细规划时应计算支管的流量。确定设计流量后，就可以从上游管段开始依次进行各个设计管段的水力计算，步骤如下：（1

10、）从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度。（2）计算每一设计管段的地面坡度，作为管道坡度参考。（3）确定管段的管径，以及设计流速v、设计坡度i、设计充满度h/D（可通过查水力计算图表得知）。（4）计算各个管段上端、下端的水面、管底标高及埋设深度，根据求得的管道坡度，计算管段上端至下端的降落量（落差）。（5）为得到其它各管段上下端的管底高程，应确定各管段在检查井处的衔接方法。一般原则是当下游管径等于或大于上游管径时，用管顶平接；当下游管径小于上游管径时，用管底平接；当上下游管径相同，且采用管顶平接出现下游水位高于上游时，用水面平接。非满管流计算图：第三节 城市雨水工程设施规划一、雨水管渠系统布

11、置（一）城市雨水管渠系统规划的内容城市雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检查井、雨水泵房、出水口等。城市雨水管渠系统规划内容：确定或选用当地暴雨强度公式；确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠定线；确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的位置；决定设计流量技术方法及有关参数；进行雨水管渠的水力计算，确定管渠尺寸、坡度、标高及埋深。（二）雨水管渠系统布置的要求（1）充分利用地形，就近排入水体。排水区域划分、自排区和强排区。（2）尽量避免设置雨水泵站。（3）结合街区和道路进行布置。（4）结合城市竖向规划。最不利点、最小覆土要求、土方量。（5）雨水管渠采用明渠或暗管应结合具体条件确定。明渠有利于景观营

12、造。（6）雨水出口的设置应顺应地形和水体的分布。（7）调蓄水体的布置应充分利用洼地、现有水体，也可开挖人工池塘、湿地。也可通过设计下沉广场、下沉停车场、下沉绿地等来实现。（8）雨水口的布置。 P132图4-14。（9）城市中靠近山体的地方应设排洪沟。二、雨水管渠的水力计算（一）设计参数的选择1.暴雨强度公式为了确定雨水管渠的断面尺寸，必须求出管渠的设计流量，而设计流量与降雨强度、汇水面积、地面情况等因素有关。雨量常用深度表示，单位为毫米mm。在设计雨水管渠时，需要知道的是单位时间流入设计管段的雨水量，而不是某一阵雨的总雨水量，所以在排水工程中，雨水量是以单位时间内降落的雨水深度做单位，成为降雨

13、强度i。i=h/t (mm/min)i:降雨强度；h：降雨量；t：降雨历时（连续降雨的时段）。降雨强度也可用单位时间内单位面积上的降雨体积q0（L/(s.hm2)）来表示。q0与i的换算关系：1mm=0.001m1hm2=1000m21m3=1000L1hm2*0.0001m=10m3=10000L即单位时间（min）单位面积（hm2）的1mm降水换算成容量为10000L，单位时间为1S时，单位面积为1hm2的降水容量为10000/60=166.7L/(s.hm2),也就是说q0=166.7i（书上P133写错为16.7了）在设计雨水管渠时，假定降雨在汇水面积上均匀分布，并选择降雨强度最大的雨

14、作为设计依据，根据当地多年的雨量记录，可以推算出暴雨强度公式。室外排水设计规范：南宁:2.重现期暴雨强度的频率是指等于或大于该暴雨强度发生的机会，以N（%）表示，而暴雨强度的重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均时间间隔，以P表示，以年为单位。N、P互为倒数。强度大的暴雨其重现期长，强度小则重现期短。不同重要程度的雨水管渠应采取不同的重现期来设计，重现期长则管渠大，重现期短则管渠小。P133表4-83.集水时间连续降雨的时段称为降雨历时，可以指全部降雨时间，也可以指其中任一时段。设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为设计降雨历时。1一房屋，2一屋面分水线，3一道路边沟

15、4一雨水管 5一道路4.径流系数雨水只能有一分部流入雨水管道，其径流量与降雨量的比值就是径流系数。P135表4-9、4-10。5.雨水管渠设计流量公式知道暴雨强度q和径流系数后，则可以计算雨水设计流量：Q=166.7fi=Fq （L/s）Q：管段设计流量，L/s；f：管段设计排水面积，hm2；i：管段设计降雨强度；q：管段设计降雨强度；：径流系数。（二）雨水管渠水力计算1.水力计算的设计规定（1）按满流设计，明渠超高大于等于0.2m。（2）满流时管道内最小设计流速不小于0.75m/s，如起始管段地形平坦，则最小设计流速不小于0.6m/s。最大允许流速同污水管道。明渠最小设计流速不得小于0.4m

16、/s，最大允许流速根据管渠材料确定。（3）最小管径和最小设计坡度：雨水支干管最小管径300mm，相应最小设计坡度0.002,；雨水口连接管最小管径200mm，设计坡度不小于0.001。梯形明渠底宽最小0.3m。（4）覆土与埋深：最小覆土在车行道下一般不小于0.7m；在冰冻深度不小于0.6m的地区，可采用无覆土的地面式暗沟；最大埋深与理想埋深同污水管道。明渠应避免穿越高地。（5）管道在检查井内连接，一般用管顶平接。不同断面管道必要时可采用局部管段管底平接。2.雨水管渠的设计步骤（1）划分排水流域、确定管道定线和雨水流向，无明显分水线则按主要街道汇水面积拟定排水流域。（2）划分设计管段和沿线汇水面

17、积地形起伏时，按地形高低划分：在平坦地区可按等分角线划分法：给每个设计管段长度和汇水面积编号，并量算长度和面积。（3）确定重现期、径流系数、街坊集水时间等设计参数。（4）确定管道的最小埋深，并由竖向规划读出设计管段的地面标高，准备进行水力计算。（5）用雨水量公式计算各管段内设计流量，定出管段管径、坡度、流速、管底标高、管道埋深。先由地形假定流速v，算得集水时间t；再算设计流量Q；由Q确定管径d、坡度i、流速v、标高。最后要校核假定的v和实际的v，要求两者相近，否则重新假定v再做计算。三、排水管材、泵站及管道附属构筑物（一）排水管材混凝土管、钢筋混凝土管、陶土管、金属管、大型排水管、玻璃纤维混凝

18、土管、塑料管等。（二）排水泵站按排水性质分为污水泵站、雨水泵站、合流泵站、污泥泵站。按所处位置分为局部泵站、中途泵站、终点泵站。城市排水工程规划规范：城市生活垃圾处理和给水与污水处理工程项目建设用地指标（建标2005157号）：（三）排水管道系统附属构筑物检查井、跌水井、溢流井、雨水口、倒虹管、出水口。第四节 城市合流制排水系统规划 不讲。第五节 城市污水处理利用规划一、城市污水的性质 不讲二、污水处理方法与方案选择不讲三、城市污水厂规划（一）城市污水厂厂址选择（1）地势低洼处， （2）水体附近。（3）集中给水水源的下游，城镇、过工厂及居住区的下游和夏季主导风向的下方（最小风频上方），有300m以上距离，并设卫生防护带。（4）少占农田。（5）考虑污水回用，厂址应靠近污水回用单位。（6）避开易受水淹之处。（7）要考虑污泥运输和处置，宜靠近公路和河流。（8）近远期发展相结合。（二）城市污水厂的用地 城市排水工程规划规范：城市生活垃圾处理和给水与污水处理工程项目建设用地指标（建标2005157号）：1.污水处理厂的平面布置2.